AULA 3 SISTEMAS HIDRULICOS E PNEUMATICOS

Prévia do material em texto

AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS 
Aula 03: Produção do ar comprimido: 
etapas, equipamentos e acessórios 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Temas/objetivos desta aula 
1. Energia para os sistemas pneumáticos; 
2. As famílias de compressores; 
3. Compressores alternativos e parafuso; 
4. Formas de abastecimento de nitrogênio; 
5. Equipamentos de desumidificação; 
6. Laboratório: partida no compressor; 
7. Programa demo FluidSlim da festo. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Identificação da fonte de energia em pneumática 
Compressores de ar comprimido 
• Os compressores são amplamente estudados na 
Disciplina de Máquinas de Fluxo. Aqui, em nosso curso, 
iremos discutir suas classificações, formando famílias de 
equipamentos e dois dos tipos de compressores bastante 
utilizados nas aplicações industriais, que são os 
alternativos a pistão e os de parafuso. 
 
• Nosso estudo estará focado no compressor como fonte 
de energia. Inicialmente, precisamos reconhecer as duas 
famílias em que se dividem. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Identificação da fonte de energia em pneumática 
Compressores de ar comprimido 
• Os compressores são equipamentos que elevam a 
pressão de certo volume de ar até a pressão de 
operação dos sistemas. Normalmente, partem da 
pressão atmosférica até a pressão determinada pelas 
suas características construtivas; 
 
• O mercado brasileiro tem uma ampla base instalada de 
fabricantes desses equipamentos. Além dos nacionais, 
diversos importadores oferecem produtos aos clientes 
no país. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Aplicações de compressores de ar 
• Em aplicações típicas de pneumática, 
normalmente são usados compressores 
individuais ou instalados em paralelo, o que 
permite a soma de suas vazões. 
 
• A figura ao lado apresenta dois compressores 
sobre o tanque de armazenamento, que serve 
de “pulmão” para a linha de produção. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Classificação dos compressores quanto ao princípio de funcionamento 
Os compressores de ar comprimido são produzidos com 
diversas configurações e podem ser divididos didaticamente em 
duas classificações, de acordo com seus princípios de trabalho: 
 
• Deslocamento positivo; 
 
• Deslocamento dinâmico. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Classificação dos compressores quanto ao princípio de funcionamento 
Deslocamento positivo 
 
Baseia-se fundamentalmente na redução e no volume. O ar é admitido em uma câmara isolada do meio 
exterior onde seu volume é gradualmente diminuído, processando-se a compressão. 
Quando certa pressão é atingida, provoca a abertura de válvulas de descarga, ou simplesmente o ar é 
empurrado para o tubo de descarga durante a contínua diminuição do volume da câmara de compressão. 
 
Fonte: definições retiradas da apostila de pneumática da Parker em 
http://www.parker.com/literature/Brazil/apostila_M1001_1_BR.pdf 
 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Classificação dos compressores quanto ao princípio de funcionamento 
Deslocamento dinâmico 
 
• A elevação da pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão, durante a 
passagem do ar através do compressor. A ar admitido é colocado em contato com impulsores (rotor 
laminado) dotados de alta velocidade. Este ar é acelerado, atingindo velocidades elevadas e 
consequentemente os impulsores transmitem energia cinética ao ar. Posteriormente, seu escoamento é 
retardado por meio de difusores, obrigando a uma elevação na pressão. 
• Difusor. 
 
É uma espécie de duto que provoca diminuição na velocidade de escoamento de um fluido, causando aumento 
de pressão. São usados em compressores dinâmicos 
 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Classificação dos compressores quanto ao princípio de funcionamento: 
Divisão de Equipamentos 
1. Deslocamentos dinâmicos 
 
1.1 - Ejetor 
1. 2 - Fluxo radial 
1.3 - Fluxo axial (pás) 
2. Deslocamentos positivos ou volumétricos 
 
2.1 - Rotativos 
2.1.1. - Roots 
2.1.2 - Palhetas 
2.1.3 – Parafuso 
2.2 - Alternativos 
2.2.1.Diafragma 
2.2.2 - Pistão 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Classificação dos compressores quanto ao princípio de funcionamento 
Exercício de prova de concurso público 
Prova INMETRO/Idecan 2015 Questão 54 
 
 “A elevação da pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão, durante a 
passagem do ar através do compressor.” Sabendo-se que os tipos de compressores são classificados por famílias 
determinadas pela forma como elevam a pressão em fluidos compressíveis, determine qual família de 
compressores utiliza do artifício técnico citado anteriormente: 
 
a) Deslocamento positivo 
b) Deslocamento cinético 
c) Deslocamento dinâmico 
d) Deslocamento cinemático 
e) Deslocamento alternativo 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Classificação dos compressores quanto ao princípio de funcionamento 
Exercício de prova de concurso público 
Prova INMETRO/Idecan 2015 Questão 54 
 
 “A elevação da pressão é obtida por meio de conversão de energia cinética em energia de pressão, durante a 
passagem do ar através do compressor.” Sabendo-se que os tipos de compressores são classificados por famílias 
determinadas pela forma como elevam a pressão em fluidos compressíveis, determine qual família de 
compressores utiliza do artifício técnico citado anteriormente: 
 
a) Deslocamento positivo 
b) Deslocamento cinético 
c) Deslocamento dinâmico 
d) Deslocamento cinemático 
e) Deslocamento alternativo 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Exercício de prova de concurso público 
Prova UFRN/Comperve 2015 questão 34 
 
Os compressores são máquinas destinadas a comprimir e deslocar um volume de ar. Quanto ao princípio de 
funcionamento, esses equipamentos são classificados como de deslocamento positivo (ou volumétrico) e de 
deslocamento não positivo (ou dinâmico). Nesse sentido, é correto afirmar que: 
 
A) O compressor de palhetas é de deslocamento volumétrico. 
B) O compressor de parafusos é de deslocamento dinâmico. 
C) O compressor de pás axiais é de deslocamento volumétrico. 
D) O compressor de pistões é de deslocamento dinâmico. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Prova UFRN/Comperve 2015 questão 34 
 
Os compressores são máquinas destinadas a comprimir e deslocar um volume de ar. Quanto ao princípio de 
funcionamento, esses equipamentos são classificados como de deslocamento positivo (ou volumétrico) e de 
deslocamento não positivo (ou dinâmico). Nesse sentido, é correto afirmar que: 
 
A) O compressor de palhetas é de deslocamento volumétrico. 
B) O compressor de parafusos é de deslocamento dinâmico. 
C) O compressor de pás axiais é de deslocamento volumétrico. 
D) O compressor de pistões é de deslocamento dinâmico.Exercício de prova de concurso público 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Classificação dos compressores quanto ao princípio de funcionamento 
Prova ENADE 2014 questão 25 – Engenharia Mecânica 
 
Para o funcionamento do sistema pneumático de determinada empresa, é necessária uma vazão de 45 metros 
cúbicos por hora (m3/h) de ar comprimido à pressão de 8 bar. 
Considerando a situação descrita, avalie as seguintes asserções e a relação proposta entre elas. 
I - Para atender a necessidade estabelecida, podem ser utilizados dois compressores com capacidade de 30 
m3/h cada, trabalhando em paralelo 
 PORQUE 
 
II - Na associação em paralelo de compressores, tanto a vazão quanto o acréscimo de pressão dos compressores 
devem ser somados. 
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta. 
 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I. 
( ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. 
( ) As asserções I e II são proposições falsas. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Classificação dos compressores quanto ao princípio de funcionamento 
Prova ENADE 2014 questão 25 – Engenharia Mecânica 
 
Para o funcionamento do sistema pneumático de determinada empresa, é necessária uma vazão de 45 metros 
cúbicos por hora (m3/h) de ar comprimido à pressão de 8 bar. 
Considerando a situação descrita, avalie as seguintes asserções e a relação proposta entre elas. 
I - Para atender a necessidade estabelecida, podem ser utilizados dois compressores com capacidade de 30 
m3/h cada, trabalhando em paralelo 
 PORQUE 
 
II - Na associação em paralelo de compressores, tanto a vazão quanto o acréscimo de pressão dos compressores 
devem ser somados. 
A respeito dessas asserções, assinale a opção correta. 
 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa correta da I. 
( ) As asserções I e II são proposições verdadeiras, mas a II não é uma justificativa correta da I. 
( x ) A asserção I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa. 
( ) A asserção I é uma proposição falsa, e a II é uma proposição verdadeira. 
( ) As asserções I e II são proposições falsas. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Compressores alternativos de pistão - características 
 
Compressores alternativos a pistão – características 
 
• Esse tipo de equipamento se utiliza de um sistema biela-manivela, convertendo o movimento rotativo de 
um eixo em movimento translacional de um pistão ou êmbolo. 
 
• São equipamentos muito utilizados em sistemas pneumáticos, assim como os de parafusos. 
 
• Em função de suas características construtivas, possui um espaço morto em sua câmara, necessário para a 
instalação das válvulas no cilindro. 
 
• Podem ser de simples efeito ou duplo efeito. 
 
• Esse equipamento será visto em corte no próximo slide. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Compressores alternativos de pistão – detalhes construtivos 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Compressores a parafuso - características 
• Equipamento dotado de carcaça onde se encontram dois 
rotores helicoidais girando em sentidos opostos; 
• Esses rotores estão sincronizados normalmente por 
correntes; 
• Construtivamente um rotor possui uma depressão côncava 
e outro lóbulos convexos; 
• Opera em fluxo contínuo; 
• Em função de suas características construtivas não possui 
espaço morto; 
• Ao lado, um exemplo de compressor a parafuso. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Uso de nitrogênio em pneumática: tanques 
• Atualmente, existem diversas aplicações em 
pneumática com o uso de nitrogênio em 
substituição do ar comprimido. 
• Vantagens: possui um ponto de orvalho muito 
baixo, não necessitando de dispositivos de 
desumidificação; não apresenta particulados, 
podendo ser fornecido em purezas diversas; 
• Existem diversas formas de abastecimento de 
nitrogênio. Ao lado, vemos um tanque que 
armazena o produto na forma criogênica, 
abastecido por caminhões tanque. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Uso de nitrogênio em pneumática: cilindros 
• O nitrogênio também pode ser fornecido em cilindros avulsos 
ou montados em skid como na foto ao lado. 
• Nessa forma de acondicionamento, normalmente, o gás está a 
uma pressão de 200 Bar; 
• Na forma de skid, normalmente com 12 cilindros, a montagem 
está dentro de uma estrutura de aço que permite seu içamento 
através de olhais; 
• Para aplicações em plataformas e navios de apoio o skid é 
montado obedecendo a parâmetros normalizados para esse 
tipo de operação no mar. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Uso de nitrogênio em pneumática: on sites 
• O nitrogênio também pode ser fornecido em unidades on site; 
• Pode ser fornecido em unidades fixas ou montados em skid 
como nas fotos ao lado; 
• Essas unidades utilizam membranas polimétricas para fazer a 
separação do nitrogênio do ar comprimido. A fonte do ar 
comprimido são compressores isentos de óleo acoplados ao 
equipamento que possui cartuchos de membranas. O ar 
comprimido é limpo de umidade e particulados, depois 
aquecido e permeado nas membranas. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
SECADORES DE AR OU DESUMIDIFICADORES: POR ADSORÇÃO 
 
• As principais tecnologias são por adsorção, refrigeração e absorção, sendo as duas primeiras as principais 
• em uso. A seguir, duas fotos de catálogos de fabricantes dos secadores por adsorção. Usam, por exemplo, 
• leito de alumina ativada e trabalham com duas torres. Uma em uso e a outra regenerando. 
Catálogo da Treu Catálogo da Puma 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
SECADORES DE AR OU DESUMIDIFICADORES: POR REFRIGERAÇÃO 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Compressor parafuso rotativo lubrificado com secador por refrigeração acoplado 
 
• Nas instalações industriais, normalmente, os desumidificadores estão instalados próximos ao compressor e tanque 
“pulmão”. Porém podem estar montados em conjunto único. A foto abaixo mostra esse tipo de montagem. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Laboratório - Atividade: partida do compressor 
Dar partida no compressor acompanhando o 
enchimento do tanque “pulmão”, que deverá ter 
sido previamente esvaziado. 
Observar: 
• Dispositivos de segurança; 
• Tempo de enchimento; 
• Identificar a tubulação principal, pintada de 
azul, conforme norma (sugerida na leitura 
complementar); 
•Tubulação flexível em poliuretano e conexões, 
que serão abordadas em outro slide. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Laboratório - Partida do compressor, programa FluidSIM da Festo 
• Usaremos no laboratório o programa demo 
FluidSIM da Festo; 
• Ao lado, temos uma tela demonstrativa do 
programa; 
• Desenvolveremos atividades de projeto tanto 
em pneumática, como eletropenumática; 
hidráulica e eletrohidráulica; 
• A atividade da aula de hoje é se familiarizar 
com o programa, com suas funcionalidades e 
reconhecer os exemplos que já vêm com ele; 
• O próximo slide apresenta informações 
complementares sobre o programa retiradas 
do site da Festo 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Informações do programa retiradas do site da Festo 
Desenhar 
De forma extremamente amigável, você pode clicar e arrastar os símbolos 
de uma completa biblioteca para a área de desenho. Há mais de 100 
símbolos normalizados e, em poucos minutos, seu circuito estará 
desenhado. 
Bibliotecas 
• Pneumática/Hidráulica; 
• Elétrica; 
• Blocos lógicos; 
• Diagrama Ladder. 
Simular 
Em um único clique, o circuito está pronto para ser simulado e assim pode 
ter a sua lógica testada. As linhas pressurizadas e energizadas são vistas em 
cada passo. 
Acompanhar variáveis 
As grandezas como pressão, vazão, velocidade etc. podem ser monitoradas 
em cada ponto do circuito criado, a fim de um melhor dimensionamento. O 
algoritmo de cálculo do FluidSIM® é o mais preciso do mundo! 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Saiba mais 
Sugerimos que você pesquise: 
• Apostila da Parker – Tecnologia Pneumática 
Industrial — Apostila M1001-1 BR 
• Simulador demo Festo Didactic FluidSim v.4.0; 
• Tutoriais na internet do simulador FluidSlim 
Material didático complementar: 
• KOLLINS John P. Compressed Air and Gas. Institute. 
Prentice Hall. 2004 (Disponível na Biblioteca 
Virtual da Estácio) 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
Bibliografia 
PARKER.COM. Tecnologia Pneumática Industrial. Disponível em: 
<http://www.parker.com/literature/Brazil/apostila_M1001_1_B
R.pdf>, acessado em 12/12/2016. 
AULA 03: PRODUÇÃO DO AR COMPRIMIDO: ETAPAS, EQUIPAMENTOS E ACESSÓRIOS 
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos 
VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? 
 
 
Distribuição do ar comprimido; 
 
Tanques de armazenamento (“pulmão”); 
 
Filtros; 
 
Unidade Lubrifil; 
 
Tubulações rígidas e flexíveis. 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.