Atividade estruturada 3 - Sistemas hidráulicos e pneumáticos

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EQUIPAMENTOS UTILIZADOS PARA PRODUÇÃO E DISTRIBUIÇÃO DE AR COMPRIMIDO
FILTRO DE AR PARA O COMPRESSOR
Esse filtro é parte vital no processo de filtração ou bloqueio de partículas do ar indesejadas para o motor. Sua principal característica é reter as impurezas do ambiente externo deixando o motor em condições ideais para o perfeito funcionamento. Trocar o filtro de ar no momento certo evita ainda o consumo excessivo de combustível, o aquecimento do motor, a perda de potência e o aumento de gases poluentes pelo escapamento.
COMPRESSORES
O compressor é basicamente um equipamento eletro-mecânico, capaz de captar o ar que está no meio ambiente e armazena – lo sob alta pressão num reservatório próprio do mesmo, ou seja, eles são utilizados para proporcionar a elevação da pressão do ar.
Classificação Quanto a Aplicação 
As características físicas de um compressor podem variar muito de acordo com atividade que ele desempenhará. Veja as seguintes categorias: 
Compressores de Ar para Serviços Ordinários
Compressores de Ar para Sistemas Industriais
Compressores de Gás ou de Processo
Compressores de Refrigeração
Compressores para Serviço de Vácuo 
Os compressores de ar para serviços ordinários são fabricados em série, visando baixo custo inicial. Destinam - se normalmente a serviços de jateamento, limpeza, pintura, acionamento de pequenas máquinas pneumáticas, etc. 
Os compressores de ar para sistemas industriais destinam-se às centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais. Embora possam chegar a ser máquinas de grande porte e custo aquisitivo e operacional elevados, são oferecidos em padrões básicos pelos fabricantes. Isso é possível porque as condições de operação dessas máquinas costumam variar pouco de um sistema para outro, há exceção talvez da vazão.
Os compressores de gás ou de processo podem ser requeridos para as mais variadas condições de operação, de modo que toda a sua sistemática de especificação, projeto, operação, manutenção, etc... depende fundamentalmente da aplicação. Incluem - se nessa categoria certos sistemas de compressão de ar com características anormais. Como exemplo, citamos o soprador de ar do forno de craqueamento catalítico das refinarias de petróleo ("blower do F.C.C."). Trata-se de uma máquina de enorme vazão e potência, que exige uma concepção análoga à de um compressor de gás. 
Os compressores de refrigeração são máquinas desenvolvidas por certos fabricantes com vistas a essa aplicação. Operam com fluidos bastante específicos e em condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando a produção em série e até mesmo o fornecimento incluindo todos os demais equipamentos do sistema de refrigeração.
Classificação Quanto ao Princípio de Concepção 
São dois os princípios em que se baseiam os compressores de uso industrial: volumétrico e dinâmico. 
Nos compressores volumétricos ou de deslocamento positivo, a elevação de pressão é conseguida através da redução do volume ocupado pelo gás. Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de funcionamento: inicialmente, uma certa quantidade de gás é admitida no interior de uma câmara de compressão, que então é cerrada e sofre redução de volume. Finalmente, a câmara é aberta e o gás liberado para consumo. Trata-se, pois, de um processo intermitente, no qual a compressão propriamente dita é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Conforme iremos constatar logo adiante, pode haver algumas diferenças entre os ciclos de funcionamento das máquinas dessa espécie, em função das características específicas de cada uma. 
Os compressores dinâmicos ou turbo compressores possuem dois órgãos principais: impelidor e difusor. O impelidor é um órgão rotativo munido de pás que transfere ao ar a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na forma cinética e em outra parte na forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento estabelecido no impelidor é recebido por um órgão fixo denominado difusor, cuja função é promover a transformação da energia cinética do ar em entalpia, com conseqüente ganho de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua, e, portanto corresponde exatamente ao que se denomina, em termodinâmica, um volume de controle. 
Os compressores de maior uso na indústria são os alternativos, os de palhetas, os de fuso rosqueado, os de lóbulos, os centrífugos e os axiais.
Os Tipos de Compressores 
Existem os mais variados tipos de compressores, cada um desempenha sua função pré – determinada no sistema. A seguir veremos os tipos mais detalhadamente.
Compressores de Êmbolo – Curso Linear (compressor de êmbolo e compressor de membrana).
Compressores Rotativos (multicelular de palhetas, de parafusos helicoidais e compressor tipo roots).
Turbo – Compressores (radial e axial).
Compressores de Êmbolo 
Compressor de Pistão – este compressor contém um êmbolo que produz movimento linear. Ele é apropriado para todos os tipos de pressões, ele pode atingir milhares de kPa.
Compressor de Pistão de 2 ou Mais Estágios – este compressor consegue comprimir o ar com pressões mais elevadas facilmente, pois ele passa por uma compressão 2 ou mais vezes, este tipo precisa de um sistema de refrigeração para a eliminação do calor gerado.
Compressor de Membrana – ele é parecido com de pistão, mas o ar não entra em contato com as partes móveis, pois ele é separado por uma membrana, assim o ar não é contaminado com os resíduos do óleo. Estes compressores são utilizados nas indústrias alimentícias, farmacêuticas e químicas.
Compressores Rotativos 
Compressor Rotativo Multicelular – em um compartimento cilíndrico, com abertura de entrada e saída, gira um rotor com palhetas que está alojado excentricamente. Devido à excentricidade do rotor, há uma diminuição no tamanho dos compartimentos, assim, gerando uma certa pressão. Esse compressor tem a vantagem de manter a pressão contínua, livre de qualquer pulsação e com baixo ruído devido ao seu funcionamento.
Compressor Duplo Parafuso (Dois Eixos) – dois parafusos helicoidais, os quais, pelos perfis côncavo e convexo comprimem o ar, que é conduzido axialmente.
Compressor Tipo Roots – nesse tipo de compressor o ar é transportado de um lado para o outro sem alteração do volume. A compressão é feita no lado da ressão pelos cantos do êmbolos.
Turbo Compressores 
Compressor Axial – a compressão é feita pela aceleração do ar aspirado, ele se baseia na energia de movimento que é transformada em energia de pressão. Os turbo compressores são destinados para o funcionamento onde existe grande vazão.
Compressor Radial – o ar é impelido para as paredes da câmara e posteriormente em direção ao eixo e daí no sentido radial para outra câmara sucessivamente em direção à saída.
RESFRIAMENTO DOS COMPRESSORES
Os resfriadores posteriores resfriados a água são os equipamentos corretos para diminuir os condensados formados na fase de compressão do ar, o que representa cerca de 70% da contaminação líquida do ar comprimido.
Os resfriadores posteriores a água podem ser aplicados a todos tipos de compressores de ar comprimido. Os resfriadores de ar comprimido resfriam o ar comprimido removendo até 90% da água presente no ar comprimido, deixando-o na condição ideal para posterior filtragem e secagem.
Os resfriadores posteriores utilizam água para resfriamento do ar, possui um feixe tubular em cobre espiralado e expandido nas extremidades que garante maior eficiência na troca térmica. Vedação em anéis de borracha e espelho flutuante garante máxima vedação e permitindo a dilatação térmica do feixe tubular assegurando o perfeito funcionamento do conjunto resfriador posterior a água durante muitos anos.
O fluxoda água no resfriador posterior deve ter sentido contrario ao fluxo de ar proporcionando maior eficiência térmica. Na saída de ar do resfriador posterior possui um eficiente separador de condensado com elemento fixo livre de manutenção.
O resfriador posterior a água para ar comprimido têm projeto compacto de fácil instalação e manutenção, os resfriadores posteriores tem vida útil bem superior aos modelos compatíveis que não utilizam água.
Separador de condensado
Os separadores de condensado, combina duas técnicas de eficiência comprovada: a ação centrífuga e a separação por impacto para remover grandes quantidades de água dos sistemas de ar comprimido, com a vantagem adicional de retirar resíduos de ferrugem provenientes do desgaste da tubulação. Alta eficiência em uma ampla faixa de aplicações. É cientificamente projetado para promover a máxima eficácia operacional de compressores, resfriadores posteriores, secadores por refrigeração e sistemas de ar comprimido.
Reservatório de ar comprimido 
O reservatório de ar comprimido desempenha funções importantes no sistema de ar comprimido, influenciam diretamente na produtividade e desempenho do compressor. As algumas vantagens que podem ser associadas ao reservatório de ar comprimido são: armazenar o ar para suprir picos de consumo na rede, reduz o consumo de energia com intervalos maiores entre carga/alívio dos compressores, reduz o desgaste de peças e conseqüentemente o gasto com manutenção dos compressores, aumenta a vida útil dos compressores, diminui a temperatura do ar e separa parte da umidade gerada pelo compressor.
Secador
Os secadores de ar comprimido estão disponíveis no mercado em dois formatos: adsorção e refrigeração. A diferença entre estes dois secadores é a temperatura que o ar comprimido será resfriado; o secador de refrigeração utiliza uma temperatura de 3°C e o de adsorção de -40°C. Isto se chama ponto de orvalho, ou seja, a temperatura de resfriamento. Os secadores por adsorção são utilizados em aplicações específicas como alimentos e indústrias farmacêuticas.
O residual de vapor de água pode ter uma grande interferência no processo produtivo. Por exemplo, na fabricação de sorvete, junto com a massa, é adicionado ar comprimido seco para garantir a não proliferação de micro-organismos vivos, tal segurança somente pode ser oferecida por um secador por adsorção, cujo ponto de orvalho à pressão de operação pode ser de até -70ºC, que corresponde a um residual de 0,11738 g/m³ de vapor de água. O secador por refrigeração é projetado para entregar o ar comprimido com um ponto de orvalho à pressão de operação de +3ºC, ou seja, 5 g/m³ de vapor de água.
A grande maioria das aplicações requer apenas que o ar esteja seco, sem a presença de água no estado líquido. Para estes casos são utilizados os secadores por refrigeração. Como o próprio nome diz o seu princípio de funcionamento se baseia na refrigeração do ar comprimido. O ar comprimido é resfriado até uma temperatura de +3ºC. Com o resfriamento o ar perde a capacidade de absorver umidade na forma de vapor e surgem os condensados. Estes condensados são então eliminados do sistema a partir de purgadores. 
Após isso, o ar é aquecido novamente para uma temperatura próxima da temperatura ambiente e segue seco para o restante do sistema. Neste caso, dizemos que o ar comprimido tem um ponto de orvalho de +3ºC, pois, após a secagem, somente é possível o surgimento de condensados (água) quando a temperatura do ar atingir novamente +3ºC. Na maioria das indústrias o ar comprimido sempre estará acima desta temperatura, portanto sempre estará seco” diz Leandro.
Funcionamento...
O secador por refrigeração tem por princípio de funcionamento a diminuição da temperatura do ar comprimido quente e úmido num trocador de calor resfriado por um gás frigorífero. A temperatura do ar comprimido chega próximo aos 3ºC de temperatura provocando a condensação do vapor de água, que é separado do ar por um separador. Um purgador se encarregará de drenar esta água. O ar comprimido agora frio e seco encontra com ar quente úmido, que entra no trocador de calor, realizando seu resfriamento e se aquecendo. 
O secador por adsorção possui duas colunas carregadas com material adsorvente que retém em sua superfície as moléculas de água. Estes secadores operam continuadamente, sendo que enquanto uma coluna opera na secagem do ar comprimido, a outra coluna esta regenerando. De tempos em tempos automaticamente há uma inversão nas torres devido à saturação da sílica que secou o ar que por ela passou.
Esse processo de regeneração tem como objetivo retirar a umidade do material adsorvente deixando ele pronto para um novo ciclo de secagem. O procedimento de regeneração pode ser realizado por meio de quatro formas:
1 - Regeneração a frio
Este é o método mais simples de regeneração resultando em equipamentos mais baratos. Nesse processo, 15% a 20% do ar comprimido seco são desviados para o vaso em que está ocorrendo a regeneração e é despressurizado. Desta forma, o ar fica com um poder maior de retenção de umidade que o material adsorvente. O ar retira a umidade e este é descartado para a atmosfera. 
	
2 - Regeneração a quente
A regeneração a quente é similar a regeneração a frio, porém utiliza uma parcela menor de ar comprimido, cerca de 7%, e este é aquecido por um aquecedor, elétrico ou a vapor, antes de entrar pelo vaso de regeneração. 
3 - Regeneração a quente com ar externo
Este secador não utiliza o ar comprimido para a regeneração. É instalado no skid um soprador que capta ar da atmosfera que passa por um aquecedor, elétrico ou a vapor e faz a regeneração. Esta solução é ainda mais econômica, pois não usa o ar comprimido, consumindo energia somente para o acionamento do soprador e do aquecedor.
4 - Regeneração pelo calor de compressão
Este é o método mais econômico de regeneração, pois aproveita o ar comprimido em altíssima temperatura na descarga da umidade compressora com alta capacidade de retenção de umidade, antes do resfriador posterior, para regeneração.
O ar quente proveniente do compressor passa primeiro pela coluna de regeneração, depois passa por um resfriador e separador de condensado e então passa pela coluna de secagem e segue seco para o sistema. Desta forma não é utilizada nenhuma fonte de energia externa para a regeneração e nem mesmo ocorre o desperdício de ar comprimido. É o método mais econômico de regeneração e é o que mais vem sendo utilizado no mercado.
FILTRO PARA LINHA DE AR COMPRIMIDO
A filtragem do ar consiste na aplicação de dispositivos capazes de reter as impurezas suspensas no fluxo de ar, e em suprimir ainda mais a umidade presente.
O ar comprimido entra pelo orifício no corpo do filtro e flui através do defletor superior causando uma ação de turbilhonamento no ar comprimido. A umidade e as partículas sólidas contidas no ar são jogadas contra a parede do copo devido a uma ação centrífuga do ar comprimido turbilhonado pelo defletor. 
Tanto a umidade quanto as partículas sólidas escorrem pela parede do copo devido à força da gravidade.
DRENO DOS FILTROS
Drenos são dispositivos fixados na parte inferior dos copos, que servem para eliminar o condensado e as impurezas, retidos pela ação de filtragem. Podem ser manuais ou automáticos.
Dreno Manual 
O condensado permanece inativo, retendo-o no interior do copo. Para eliminar o condensado retido é necessária a interferência humana, que comanda manualmente a abertura de um obturador, criando uma passagem pela qual a água e as impurezas são escoadas por força da pressão do ar atuante no interior do copo.
Dreno Automático 
Utilizado para eliminar o condensado retido no interiordo copo do filtro, sem necessidade de interferência humana. O volume de água condensada, à medida que é removido pelo filtro, acumula-se na zona neutra do interior do copo, até provocar a elevação de uma bóia. 
Quando a bóia é deslocada, permite a passagem de ar comprimido através de um pequeno orifício.
Unidade de Condicionamento (Lubrefil) 
Após passar por todo o processo de produção, tratamento e distribuição, o ar comprimido deve sofrer um último condicionamento, antes de ser colocado para trabalhar, a fim de produzir melhores desempenhos.
A utilização desta unidade de serviço é indispensável em qualquer tipo de sistema pneumático, do mais simples ao mais complexo. 
Ao mesmo tempo em que permite aos componentes trabalharem em condições favoráveis, prolonga a sua vida útil.
Rede de distribuição 
A rede de distribuição de ar comprimido compreende todas as tubulações que saem do reservatório, passando pelo secador e que, unidas, orientam o ar comprimido até os pontos individuais de utilização. A rede possui duas funções básicas:
 
1)_ Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores. 
2)_ Funcionar como um reservatório para atender às exigências locais.
Um sistema de distribuição perfeitamente executado deve apresentar os seguintes requisitos: 
Pequena queda de pressão entre o compressor e as partes de consumo, a fim de manter a pressão dentro de limites toleráveis em conformidade com as exigências das aplicações. 
Não apresentar escape de ar; do contrário haveria perda de potência. 
Apresentar grande capacidade de realizar separação de condensado. 
Em relação ao tipo de linha a ser executado, anel fechado (circuito fechado) ou circuito aberto, devem-se analisar as condições favoráveis e desfavoráveis de cada uma. Geralmente a rede de distribuição é em circuito fechado, em torno da área onde há necessidade do ar comprimido. 
Deste anel partem as ramificações para os diferentes pontos de consumo.
a) Rede de distribuição em circuito fechado 
Possui uma alimentação mais uniforme, auxiliando na manutenção de uma pressão constante, pois o maquinário é alimentado por mais de um ponto. Isto dificulta na separação do condensado.
b) Rede de distribuição em circuito aberto 
Possui um único ponto de alimentação. Isto favorece a quedas de pressão, mas pode separar melhor o condensado.
Válvulas de fechamento na linha 
Dividem a linha da ar comprimido em seções, especialmente em casos de grandes redes, fazem com que as seções tornem-se isoladas para inspeção, modificações e manutenção. Assim, evitamos que outras seções sejam simultaneamente atingidas, não havendo paralisação do trabalho e da produção.
Material dos tubos 
Cobre, latão, aço preto ou galvanizado e plástico.