Ar de instrumento

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Ar de instrumento e seu 
dimensionamento 
Cálculos básicos do ar de instrumentação 
O consumo de ar de instrumentação deve ser calculado durante o projeto 
detalhado para determinar a necessidade de ar da planta para atender os 
instrumentos pneumáticos, bem como pelo pacote que requer ar para sua 
utilidade, como pintura ou outro propósito. O cálculo do consumo de ar de 
instrumento será a base para dimensionar o sistema utilitário de ar de 
instrumento, que consiste em compressor de ar, secador de ar e receptor de 
ar. 
 
Cálculos básicos do ar de instrumentação 
 
Válvulas com acionamentos pneumáticos, como válvula de on/off, válvula 
de descarga e válvula de controle, são instrumentos que requerem ar de 
instrumento para sua operação. A necessidade de ar comprimido seu 
consumo está diretamente condicionado ao tamanho do atuador e de sua 
operação. A válvula de on/off ( XV / SDVs) são consideradas funcionando de 
forma intermitente, enquanto a válvula de controle está funcionando 
continuamente. Deve-se observar que o ar de instrumento requerido pela 
válvula de controle durante a condição estável é muito menor do que 
durante a condição transitória. 
Suposição 
Para determinar o consumo de ar do instrumento, algumas suposições 
devem ser feitas (observe que essas suposições são apenas por exemplo, 
não como referência padrão e podem diferir em cada projeto): 
Demanda de consumo normal de ar 
 
Válvula de controle 
Do número total de válvulas de controle, 90% da válvula de controle opera 
em condição estável, portanto, requer apenas consumo de ar em estado 
estacionário, enquanto 10% podem estar em condição instável, portanto, 
requer consumo de ar transitório. 
 
 
Válvula de desligamento / válvula de purga 
A válvula de desligamento e a válvula de alívio somente requerem ar de 
instrumento quando estão operando, o que ocorre predominantemente 
durante a inicialização após o desligamento, por isso é considerado consumo 
intermitente e pode-se supor que apenas um número de válvulas esteja 
funcionando simultaneamente. Pode-se presumir que 10% da válvula 
operará simultaneamente para o cálculo normal da demanda de ar. 
Pico de demanda de ar 
Do número total de válvula de controle, 70% da válvula de controle opera 
em condição estável, portanto, requer apenas consumo de ar em estado 
estacionário, enquanto 30% está em condição instável, portanto, requer 
consumo de ar transitório. 
Válvula de desligamento / válvula de purga 
Digamos que 100% da válvula funcione simultaneamente para o cálculo da 
demanda de ar normal. 
* Observe que o número de estado percentual aqui é apenas uma 
suposição e pode ser diferente entre cada projeto 
Dados do fornecedor 
A próxima etapa é coletar dados do catálogo do fornecedor / fabricante que 
fornece informações sobre o consumo de ar dos instrumentos. 
A seguir estão os dados retirados do catálogo: 
• Válvula de controle em condição estável 0,3 scfm 
• Válvula de controle em condição instável 7 scfm 
Para válvula atuada, o consumo de ar do instrumento depende do tamanho 
do atuador (volume varrido), que pode ser obtido no catálogo do 
fornecedor. O tempo necessário de abertura ou fechamento da válvula 
principal também influenciará a taxa de consumo de ar. 
Cálculo 
Para o cálculo do consumo de ar dos instrumentos, basta multiplicar o 
número de válvulas na planta pelos dados de consumo de ar e depois somar 
todos os instrumentos. Faça a tabulação do cálculo para as condições 
normais e de pico. Além disso, outro pacote que requer ar de instrumento 
também deve ser incluído. 
Nos sistemas de geração de ar normalmente o ponto mais critico é o 
compressor de ar por esse na maioria dos casos o elemento mais utilizado 
para alimentação: 
• Ar de instrumento (para instrumentação ou ar de alimentação para 
gerador de nitrogênio) 
• Ar de Utilidade (para estação de serviço) 
 
 
 
PREMISSAS PARA DIMENSIONAR CONSUMO DE AR PARA 
INSTRUMENTAÇÃO 
O ar de instrumento é necessário na operação da válvula de controle, da 
válvula ON/OFF e cilindros pneumáticos. As regras abaixo são usadas para 
calcular a necessidade de ar de instrumento para instrumentação: 
• Válvula de controle (CV) – condição de estado estacionário: 1 
scfm=28.3 l/min/ válvula 
• Válvula de controle (CV) – condição transitória: 6,25 scfm = 177 l/min / 
válvula 
• Válvula de desligamento (SDV) – condição de estado estacionário: 0 
scfm 
• Válvula de desligamento (SDV) – condição transitória: 4,8 scfm 
=136l/min / válvula 
Nota: Os dados apresentados são considerados para projetos básicos, 
desta forma deve ficar claro que em projetos especiais as premissas devem 
estar de acordo com as aplicações, devendo ficar claro que as taxas de 
consumo de ar certamente serão diferentes das apresentadas. 
Aqui está o cálculo do requisito de ar de instrumento: 
• Ar de instrumento (demanda normal, scfm) = 95% CV em estado 
estacionário + 5% CV em transitório + 10% SDV em transiente 
• Ar de instrumento (demanda de pico, scfm) = 70% CV em estado 
estacionário + 30% CV em transiente + 20% SDV em transiente 
REQUISITO DE AR DE INSTRUMENTO PARA ALIMENTAÇÃO DO 
GERADOR DE NITROGÊNIO 
A alimentação de ar para o gerador de nitrogênio é geralmente do secador 
de ar do instrumento. A necessidade de alimentação depende da pureza 
necessária do nitrogênio. Quanto maior a pureza, maior a taxa de fluxo de 
ar de instrumento para o gerador de nitrogênio. A necessidade de entrada 
de ar comprimido para o gerador de nitrogênio é expressa como fator de 
ar . Para regra geral: 
• Pureza do nitrogênio 99,5%: fator do ar 2,9 
• Pureza do nitrogênio 99%: fator de ar 2,5 
• Pureza do nitrogênio 98%: fator de ar 2.3 
• Pureza do nitrogênio 97%: fator de ar 2.1 
• Pureza do nitrogênio 95%: fator de ar 1.9 
DIMENSIONAMENTO DO SECADOR DE AR DE INSTRUMENTO E 
CAPACIDADE DO COMPRESSOR 
Depois de definir a necessidade de ar com base em sua finalidade, esta é a 
etapa para determinar a capacidade do secador de ar do instrumento: 
1. Calcule o ar de instrumento necessário para o gerador de nitrogênio 
com base em sua pureza 
2. Calcule o ar seco necessário = ar para instrumentação + ar de 
instrumento para gerador de nitrogênio 
3. Calcule o ar necessário para o secador de ar dos instrumentos, 
considerando a perda de ar para regeneração. Geralmente é 1,15 
vezes o valor da Etapa 2 
4. Calcule a capacidade do compressor de ar = valor da Etapa 3 mais o 
requisito de ar da concessionária 
NOTA: Você também pode adicionar fator de segurança de 20%. 
EXEMPLO 
Consideremos a seguinte situação para exemplo: 
• Válvulas de controle: 150 unidades 
• Válvula de On/Off (SDV’s/BDV’s/XV’s): 250 unidades 
• Capacidade do pacote do gerador de nitrogênio: 125 scfm com 
pureza de 98% 
• Número da mangueira utilitária: 100 unidades 
Requisito de ar de instrumento 
Ar de instrumento (demanda de pico, scfm) = 70% CV em estado 
estacionário + 30% CV em transiente + 20% SDV em transiente 
Ar de instrumento (demanda de pico) = {[70% x (150 x 1 scfm)] + [30% x(250 
x 6,25 scfm)] + [20% x (250 x 4,8 scfm)] 
Ar de instrumento (pico de demanda) = 175 +469+240 = 884 scfm = 
25.000 m³/h 
Requisito de utilitário de ar 
Requisito de ar de serviço = número de mangueira x 0,5 scfm 
Requisito de ar de serviço = 100 x 0,5 scfm = 50 scfm 
Então, podemos continuar usando as quatro etapas acima. 
1. Ar de instrumento para pacote gerador de nitrogênio = 2,3 (fator de 
ar para 98% de pureza) x capacidade do pacote gerador de 
nitrogênio = 2,3 x 50 scfm = 115 scfm 
2. Requisito de ar seco = ar seco para instrumentação + ar seco para 
pacote de gerador de nitrogênio = 884 scfm +115 scfm = 999 scfm 
3. Secador de ar para instrumentos = 1,15 x 999 = 1149 scfm 
4. A capacidade do compressor = seco requisito ar requisito + ar 
utilidade = 1149 + 115 scfm = 1254 
 
Adaptado de: https://www.dicasdeinstrumentacao.com/calculos-basicos-do-ar-de-instrumentacao/Ar de instrumento e seu dimensionamento
	Cálculos básicos do ar de instrumentação
	Suposição
	Demanda de consumo normal de ar
	Válvula de controle
	Válvula de desligamento / válvula de purga
	Válvula de desligamento / válvula de purga
	Dados do fornecedor
	Cálculo
	PREMISSAS PARA DIMENSIONAR CONSUMO DE AR PARA INSTRUMENTAÇÃO
	Aqui está o cálculo do requisito de ar de instrumento:
	REQUISITO DE AR DE INSTRUMENTO PARA ALIMENTAÇÃO DO GERADOR DE NITROGÊNIO
	DIMENSIONAMENTO DO SECADOR DE AR DE INSTRUMENTO E CAPACIDADE DO COMPRESSOR
	EXEMPLO
	Requisito de ar de instrumento
	Requisito de utilitário de ar