Ar Comprimido I

Ar comprimido I: introdução e outras informações

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Ar comprimido é um insumo ou forma de energia de ampla utilização. Certamente é difícil listar todas, mas é possível mencionar algumas aplicações: acionamentos e controles industriais, transporte pneumático, ejetores de fluidos, processos como produção de peças de vidro ou plástico, jato de areia, pinturas, ferramentas (marteletes, perfuratrizes, furadeiras, parafusadoras e outras), acionamento de freios, operações submarinas, etc. As vantagens são evidentes: é fácil de ser conduzido, os equipamentos são compactos e leves, não há risco de incêndio ou choque elétrico, não gera resíduos prejudiciais, etc. A contrapartida para vantagens tão claras é o alto custo. A maior parte da energia gasta para a compressão do ar é perdida na forma de calor e o trabalho útil que ele pode fornecer é muito pequeno em relação a essa energia gasta. Portanto, em especial na indústria, o uso do ar comprimido deve ser limitado ao estritamente necessário e o projeto, a operação e a manutenção dos sistemas devem procurar sempre a maximização da eficiência. Estudos realizados por algumas empresas nos Estados Unidos demonstraram que, considerando uma instalação nova de ar comprimido, nos primeiros 5 anos a energia elétrica representa cerca de 80% dos custos. Os 20% restantes são divididos pelos custos do capital investido, água e manutenção. Tópicos: Uma breve história | Produzindo ar comprimido | Estimando consumo | Qualidade do ar |

Uma breve história

(início da página) A primeira máquina que a espécie humana usou para comprimir ar foram os próprios pulmões. Aliás, nos dias de hoje, vez por outra ainda usamos para essa finalidade. Os pulmões humanos podem comprimir até cerca de 0,08 atm, o que é muito pouco para a metalurgia do ouro, cobre e outros metais, que se estima ter começado por volta de 3000 AC. Há indícios que egípcios e sumérios usavam tubos para conduzir o vento até seus fornos. O fole manual foi o primeiro compressor mecânico. Depois de 1500 AC recebeu melhoramentos como acionamento pelos pés ou por roda d'água. E assim cumpriu seu ofício por mais 2000 anos. O primeiro cilindro compressor, acionado por roda d'água, foi desenvolvido pelo engenheiro inglês John Smeaton em 1762. Em 1776, o inventor inglês John Wilkinson o aperfeiçoou, fazendo um modelo primitivo dos compressores atuais.

Produzindo ar comprimido

(início da página) Compressores são equipamentos que elevam a pressão do ar através de acionamento mecânico, em geral motor elétrico ou de combustão interna. Não é propósito desta página dar informações detalhadas. Quase todos os fabricantes de compressores disponibilizam boas e variadas informações em seus catálogos ou websites. Aqui são comentados apenas os tipos e dados genéricos dos mais comuns. Basicamente os compressores de ar se classificam em dois grupos distintos, de forma semelhante às bombas para líquidos: Deslocamento positivo: a compressão se dá pela redução física do volume da câmara em intervalos discretos. O clássico compressor a pistão (também chamado compressor alternativo) é o exemplo mais evidente. Os compressores chamados rotativos também são de deslocamento positivo, mas a redução de volume pelo movimento de rotação de um conjunto de peças. Os tipos mais conhecidos são os de anel líquido, de palhetas, de lóbulos e de parafusos.

Elaborado

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Ar comprimido II: uma instalação típica Web Este site

O ar que sai do compressor está aquecido, contém umidade, ou seja, está em condições incompatíveis com a maioria dos equipamentos consumidores. A instalação agrega outros dispositivos que condicionam a qualidade do ar para a finalidade desejada. Tópicos: Uma instalação típica | Filtro de ar e linha de sucção | Compressor | Resfriador posterior | Secador | Reservatório |

Uma instalação típica

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A Figura 1 abaixo dá o diagrama típico de uma instalação de pequeno/médio porte para ar de qualidade industrial ou de laboratório. É um esquema básico e variações podem ocorrer dependendo da aplicação. Os dispositivos não precisam estar fisicamente separados. Vários fabricantes fornecem conjuntos integrados, contendo todos ou quase todos os dispositivos em um único bloco.

Nos próximos tópicos, comentários sobre dispositivos do diagrama.

Filtro de ar e linha de sucção

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O filtro tem a função óbvia de reter partículas de poeira que desgastariam o compressor e degradariam a qualidade do ar. Existem tipos de papel seco, papel impregnado com óleo, tela com óleo, feltro, etc. Em geral, os filtros secos são adequados para a maioria das aplicações. Atenção deve ser dada à limpeza ou troca periódica do elemento filtrante de acordo com recomendações do fabricante. O aumento da perda de carga reduz a eficiência do compressor (para cada 25 mbar de perda de carga na sucção, a eficiência é reduzida em cerca de 2%). A linha de sucção deve ser a mais direta possível, com o mínimo de curvas. A velocidade média do escoamento não deve ser superior a 6 m/s para compressores alternativos de ação simples e 7 m/s para os de dupla ação. O cálculo do diâmetro pode se feito facilmente pela relação entre vazão Q, área S e velocidade v: Q = S v. Notar que a vazão considerada é na entrada do compressor. Se o fabricante especifica a vazão em outras condições como, por exemplo, em metro cúbico normal por hora, ela pode ser calculada considerando uma aproximação com o gás ideal e usando a respectiva equação de estado. Ver página Termodinâmica I.

Compressor

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No exemplo da figura, é considerado um compressor alternativo refrigerado a ar. Conforme dito na página anterior, informações detalhadas sobre compressores não são do escopo desta série. Elas podem ser obtidas em catálogos ou websites de fabricantes.

Elaborado

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