Aula_compressores.ppt

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Conceito de Tratamento de Ar Comprimido O tratamento correto de ar comprimido gera como por principais benefícios:

• O Aumento a produtividade, • A diminuição dos custos de manutenção, • O aumento da vida útil de máquinas e dispositivos • • •

pneumáticos, Proteção das ferramentas pneumáticas, Precisão nos equipamentos de medição e instrumentação, Obtenção de ar isento de óleo, água e particulado. 4

Lugar de Montagem de uma estação de Compressores • A estação de compressores deve ser montada dentro de um ambiente fechado; • O ambiente deve apresentar isolamento acústico; • O ambiente deve ter boa ventilação; • O ar sugado deve ser fresco, seco e livre de poeira.

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Instalação de uma Estação Compressora Completa 1

5

7 6 8

3

2 4

1 - Filtro de Admissão

5 -Reservatório

2 - Motor Elétrico

6 - Resfriador Intermediário

3 -Separador de Condensado

7 -Secador

4 - Compressor

8 -Resfriador Posterior

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Instalação do Ar Comprimido COMPRESSOR

Produção do ar comprimido com pressão de trabalho desejada. Armazena o ar comprimido.

RESERVATÓRIO DE AR COMPRIMIDO

Ajuda a preparar o ar comprimido. Estabiliza e nivela oscilações da rede durante o consumo do ar comprimido. Separa a umidade do ar comprimido em forma de água. 7

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Tipos de Compressores Compressor de Êmbolo-Curso Linear

Compressor

Compressor

de

de

Êmbolo

Membrana

Compressor Multicelular de Palhetas

Compressor Rotativo

Compressor de Parafusos Helicoidais

Turbo-Compressor

TurboCompressor

TurboCompressor

Radial

Axial

Compressor Roots

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Tipos de Compressores Compressor de êmbolo com movimento linear Apropriado para compressões de baixas, médias e altas pressões

100 kPa (1bar)

Compressor de êmbolo de 1 estágio

 103 kPa (10 bar)

Compressor de dois estágios com 10 refrigeração intermediária

Tipos de Compressores Compressor de membrana Uma membrana separa o êmbolo da câmara de trabalho, sendo que o ar não tem contato com as peças móveis. Portanto, o ar comprimido está isento de resíduos de óleo.

Emprego: Indústrias •alimentícias,

•farmacêuticas e •químicas 11

Tipos de Compressores Compressor rotativo multicelular Em um compartimento cilíndrico, com aberturas de entrada e saída, gira um rotor alojado excentricamente. O rotor tem, nos rasgos, palhetas que em conjunto com as paredes, formam pequenos compartimentos (células). Quando em rotação, as palhetas serão, pela força centrífuga, apertadas contra a parede. Devido a excentricidade de localização do rotor, há uma diminuição e aumento das 12 células.

Tipos de Compressores Compressor rotativo de duplo parafuso Dois parafusos helicoidais, os quais, pelos perfis côncavo e convexo comprimem o ar que é conduzido axialmente.

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Tipos de Compressores Compressor Roots (Ventoinha) Nestes compressores o ar é transportado de um lado para o outro, sem alteração de volume. A compressão efetua-se no lado da pressão pelos cantos dos êmbolos. 14

Tipos de Compressores Turbo Compressores

Compressor axial

Compressor radial

Estes compressores trabalham segundo o princípio de fluxo e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. Neles, o ar é colocado em movimento por uma ou mais turbinas, e esta energia de movimento é transformada em energia de pressão. 15

Critérios para a escolha de compressores Volume de ar fornecido (m3/min ou m3/hora) • Volume teórico

– Volume cilíndrico  rotação

• Volume efetivo ou real – Depende da construção do compressor e da pressão

Pressão • Pressão de regime -

Pressão fornecida pelo compressor, bem como a pressão do reservatório e a pressão na rede distribuidora até o consumidor • Pressão de trabalho Pressão necessária nos pontos de trabalho

Acionamento • Por motor elétrico • Por motor a explosão

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Critérios para a escolha de compressores

Regulagem Para combinar o volume fornecido com o consumo de ar é necessária uma regulagem dos compressores. O volume é influenciado por dois valores limites pré-estabelecidos: •

Pressão máxima

•

Pressão mínima 17

Critérios para a escolha de compressores

Tipos de Regulagem Existem diferentes tipos de regulagem: • Regulagem de marcha em vazio

•Regulagem por descarga •Regulagem por fechamento

•Regulagem por garras • Regulagem de carga parcial

•Regulagem por rotação •Regulagem por estrangulamento

• Regulagem intermitente

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Critérios para a escolha de compressores Regulagem de marcha em vazio – Regulagem por descarga – Na saída do compressor existe uma válvula limitadora de pressão. Quando no depósito é alcançada a pressão desejada, a válvula abre dando passagem e permitindo que o ar escape para a atmosfera.

– Regulagem por fechamento – É fechado o lado da sucção. A entrada de ar estando fechada, o compressor não pode aspirar e continua funcionando em vazio.(usado em compressores rotativos e de êmbolo) – Regulagem por garras – (Usada em compressores de êmbolo de grande porte) Mediante garras, mantém-se aberta a válvula de sucção, evitando que o compressor continue comprimindo. 19

Critérios para a escolha de compressores

Regulagem de carga parcial • Regulagem na Rotação – Sobre um dispositivo,

ajusta-se o regulador de rotação do motor a explosão. A regulagem pode ser feita manualmente ou automaticamente, dependendo da pressão de trabalho.

• Regulagem por estrangulamento – A regulagem

se faz mediante simples estrangulamento no funil de sucção, e o compressor pode assim ser regulado para determinadas cargas parciais. Sistema muito usado em turbo compressores e compressores de êmbolo rotativo. 20

Critérios para a escolha de compressores Regulagem Intermitente •Com esta regulagem, o compressor funciona em dois campos (carga máxima e parada total). •Ao alcançar a pressão máxima pmax, o motor acionador do compressor é desligado e •Quando a pressão mínima chega ao mínimo p min , o motor é ligado e o compressor trabalha novamente. •A pressão de comutação é regulada num pressostato.

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Refrigeração do Sistema de Compressão • Sistema de aletas de refrigeração • Sistema de ventilador • Refrigeração de água circulante

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Resfriador Posterior

Simbologia

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Reservatórios de Ar Comprimido

Principais Funções •Estabiliza a distribuição do ar comprimido;

•Elimina as oscilações de pressão na rede distribuidora; •Constitui-se de garantia de reserva em altas demandas;

•A grande superfície do reservatório refrigera o ar armazenado, gerando a condensação de uma parte da umidade do ar que é eliminada através de um sistema de dreno instalado na parte inferior do reservatório. 25

Reservatórios de Ar Comprimido O dimensionamento do volume reservatório de ar comprimido depende:

do

•Do volume fornecido pelo compressor;

•Do consumo de ar do sistema; •Da rede distribuidora;

•Do tipo de regulagem; •Do diferencial de pressão desejado na rede (p). 26

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Secadores de Ar Comprimido • Impurezas em formas de partículas de sujeira ou ferrugem, restos de óleo e umidade originam muitas vezes falhas nas instalações e equipamentos pneumáticos e avarias nos elementos pneumáticos. • O ar aspirado pelo compressor do meio ambiente apresenta umidade que depende da umidade relativa do ar. • O ar comprimido deve, em casos de ocorrência de umidade, passar por uma secagem. • Para isto existem vários tipos de secagem: • Secagem por absorção • Secagem por resfriamento 28

Secagem por Absorção O ar comprimido passa sobre uma camada solta de um elemento secador. A água ou o vapor de água que entra em contato com esse elemento (sílica gel), combina-se quimicamente com ele e se dilui formando uma combinação elemento secador-água.

Ar Seco

Pastilhas Dessecantes

Ar Úmido

Condensado Drenagem

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Secagem por Absorção Ar Seco

Ar Úmido Adsorvente

Secando Regenerando Esquematização da Secagem por Adsorção Ar Seco

Regenerando Secando

Simbologia Ar Úmido

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Secagem por Resfriamento O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio da diminuição de temperatura até o ponto de orvalho (+/- 1,7o C).

Simbologia

Ar Úmido Pré-Resfriador A Ar Seco

Resfriador Principal B

Separador

C

E

Compressor de Refrigeração Bypass

D Dreno Condensado

O ar comprimido a ser tratado, entra no secador, passando pelo trocador de calor ar-ar. Mediante o ar frio e seco proveniente do trocador de calor, o ar a ser tratado se resfria e se condensa dele as partículas de água e óleo, os quais são separados.

Freon

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Filtro de Ar Comprimido

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Filtro de Ar Comprimido  A- Defletor Superior

B- Anteparo C- Copo

A

B

D- Elemento Filtrante E- Defletor Inferior

C

F- Dreno Manual

E

D

G- Manopla F G

Dreno Manual



O filtro de ar comprimido retém as partículas de impureza, bem como a água condensada. Para entrar no copo, o ar comprimido passa por uma chapa defletora com ranhuras direcionais. Como conseqüência, o ar é forçado a um movimento em rotação. Com isso, separa-se as impurezas maiores, bem como as gotículas de água por meio de forças centrífuga e o resfriamento do ar devido a velocidade de circulação, depositando-se no fundo do copo coletor. 33

Filtro de Ar Comprimido Dreno Automático • O volume de água condensada a medida que é removida pelo filtro, acumula-se na zona neutra do interior do copo, até provocar a elevação da bóia.

Dreno Automático Simbologia

• Quando a bóia é deslocada, permite a passagem do ar comprimido através de um pequeno orifício. • O ar que flui pressuriza uma câmara onde existe uma membrana. • A pressão exercida na superfície da membrana cria uma força que provoca o deslocamento do elemento obturador, que bloqueava o furo de comunicação com o ambiente. • Sendo liberada esta comunicação, a água condensada no interior do copo é expulsa para fora pela pressão do ar comprimido.

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Filtro de Ar Comprimido Dreno Automático Dreno Automático Simbologia

• Com a saída da água, a bóia volta para sua posição inicial, vedando o orifício que havia liberado, impedindo a continuidade de pressurização da câmara onde está a membrana.

• O ar que forçou o deslocamento da membrana por meio de um elemento poroso flui para a atmosfera, permitindo que uma mola recoloque o obturador na sede, impedindo a fuga do ar. Reiniciando o acúmulo de condensado.

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Lubrificador de Ar Comprimido Secção de um Lubrificador H G F A B A

- Membrana de Restrição

B - Orifício Venturi



I J E



C

C - Esfera D - Válvula de Assento

D

E - Tubo de Sucção F - Orifício Superior

E

G - Válvula de Regulagem H

- Bujão de Reposição de Óleo

I - Canal de Comunicação

J - Válvula de Retenção

Simbologia

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Unidades de Tratamento do Ar Comprimido • As atuais unidades de tratamento de ar são composta por: – – – – –

filtros, reguladores, lubrificadores, filtros-reguladores e uma ampla linha de acessórios.

• Apresentam alta vazão. • São flexíveis apresentam fácil instalação. • Unidades robustas com copos plásticos ou metálicos. 38

Unidades de Tratamento do Ar Comprimido

Simbologia

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Distribuição do Ar Comprimido •Em um sistema automatizado de produção, as máquinas e equipamentos necessitam de uma determinada quantidade de ar, sendo abastecidos por um compressor, através da rede tubular de distribuição.

•O diâmetro da tubulação deve ser escolhido de maneira que, se o consumo aumentar, a queda de pressão entre o depósito e o consumidor não ultrapasse 10 kPa (0,1 bar). 41

Distribuição do Ar Comprimido • Se a pressão ultrapassar o limite mínimo, a rentabilidade do sistema é prejudicada, diminuindo consideravelmente sua produtividade.

• No projeto de novas instalações, deve-se prever uma futura ampliação para maior demanda de ar, por cujo motivo deverá ser previsto um diâmetro maior dos tubos da rede de distribuição. 42

Dimensionamento da Rede Distribuidora A escolha do diâmetro da tubulação deve ser feita obedecendo aos critérios de : – – – – –

Volume corrente (vazão) Comprimento da tubulação Queda de pressão (admissível) Pressão de trabalho Número de pontos de estrangulamento na rede

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Rede de Distribuição de Ar Comprimido Uma rede de distribuição de ar comprimido deve em seu projeto:

Ser corretamente dimensionada 44

Rede de Distribuição de Ar Comprimido Uma rede de distribuição de ar comprimido deve em seu projeto:

Apresentar estruturada acessível para manutenção 45

Rede de Distribuição de Ar Comprimido Prevenção e Drenagem para o Condensado

Inclinação 0,5 a 2% do Comprimento

Separador

Ar Comprimido

Armazenagem de Condensados

Unidade de Condicionamento (Utilização) Drenos Automáticos

Purgadores

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Redes em Circuito Aberto

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Redes em circuito fechado

Partindo da tubulação principal, são instaladas as ligações em derivação. Quando o consumo de ar é muito grande consegue-se mediante a esse tipo de montagem, uma alimentação uniforme. O ar flui em ambas as direções. 48

Redes em Circuito Fechado Rede Combinada Devido as ligações longitudinais e transversais das redes combinadas, há a possibilidade de fornecimento de ar em qualquer local.

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Redes em Circuito Fechado Rede Combinada Mediante válvulas de fechamento, existe a possibilidade de bloquear determinadas linhas de ar comprimido quando as mesmas não forem usadas ou quando for necessário pô-las fora de serviço por razões de reparação ou manutenção.

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REGULADOR DE PRESSÃO

O regulador tem por função manter constante a pressão de trabalho (secundária) independente da pressão da rede (primária ) e consumo de ar. A pressão primária tem que ser sempre maior que a pressão secundária.

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REGULADOR DE PRESSÃO • A pressão é regulada por meio de uma membrana (1). • Uma das faces da membrana é submetida à pressão de trabalho, enquanto a outra é pressionada por uma mola (2) cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem (3). 53

REGULADOR DE PRESSÃO • Com o aumento da pressão de trabalho, a membrana se movimenta contra a força da mola. Com isso a secção nominal de passagem na sede da válvula (4) diminui até o fechamento completo. Isto significa que a pressão é regulada pela vazão.

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REGULADOR DE PRESSÃO • Por ocasião do consumo a pressão diminui e a força da mola reabre a válvula.

• Para evitar a ocorrência de uma vibração indesejável, sobre o prato da válvula (6) é constituído um amortecedor por mola (5). 55

REGULADOR DE PRESSÃO • Se a pressão crescer demasiadamente do lado secundário, a membrana é pressionada contra a mola. Com isso, abre-se o orifício da parte central da membrana e o ar em excesso sai pelo furo de escape para a atmosfera.

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FILTRO REGULADOR DE PRESSÃO

F

A

G

A - Manopla

H

B - Orifício de Sangria

B

C - Válvula de Assento

C



D - Defletor Superior E - Defletor Inferior F - Mola

D

 I J

E

Simbologia

G - Orifício de Exaustão H - Diafragma I - Passagem do Fluxo de Ar J - Elemento Filtrante

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