Produção e Distribuição do Ar Comprimido

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Produção do Ar Comprimido
O ar comprimido é produzido por meio de compressores. Estes compressores são acionados por motores elétricos ou à diesel.
As aplicações são as mais variadas, permitindo conforto e agilidade nos diversos empregos da tecnologia pneumática.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	6
Produção do Ar Comprimido – Tipos de Compressores
Pistões
Deslocamento
positivo
Rotativos
Compressores
Centrífugos
Dinâmicos
Axiais
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	7
Produção do Ar Comprimido – Compressor de Pistões
Simbologia
✓	Bastante utilizado atualmente
✓ Suporta pressões acima de 10 bar ✓ Contamina o ar com óleo ✓ Compressão pulsante
✓	Baixo Custo
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Produção do Ar Comprimido – Compressor de Parafusos
Simbologia
✓ Compressão contínua ✓ Isento de lubrificação
✓	Alta vazão
✓	Baixa manutenção
✓	Custo elevado
✓	Grande aplicação na indústria
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	9
Qual tipo de compressor escolher?
Simbologia
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Estimando a potência do compressor...
· Vazão nominal do compressor deve ser até 20% acima do consumo estimado.
· Para cada 4 pcm (pé cúbico por minuto) = 113,3 l/min o compressor consome aproximadamente 1HP de potência.
Notas:
· 1 pcm 28 litros/min
· 1 HP = 745,7 W
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Distribuição do Ar Comprimido – Rede de Ar Comprimido
1. Compressor
2. Resfriador posterior ar/ar
3. Separador de condensados
4. Reservatório
5. Purgador automático
6. Pré-filtro coalescente
7. Secador
8. Purgador automático eletrônico
9. Pré-filtro coalescente grau x
10. Pré-filtro coalescente grau y
11. Pré-filtro coalescente grau z
12. Separador de água e óleo
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	12
Distribuição do Ar Comprimido – Rede de Ar Comprimido (Simbologia)
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	13
Reservatório de Ar Comprimido
Simbologia
· Estabilização da rede de ar comprimido
· Elimina as oscilações
· Garantia de Reserva
· Refrigera o ar (por sua grande superfície)
· Separa parte da umidade contida no ar por condensação
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Vantagens do Ar Comprimido
· Funcionamento seguro mesmo em situações térmicas extremas;
· Limpeza: Vazamentos eventuais não poluem o ambiente;
· Seguro: Não há riscos de explosão ou incêndio;
· Construção simples dos elementos;
· Altas velocidades de trabalho;
· Seguro contra sobrecarga;
· Quantidade ilimitada;
· Fácil armazenamento;
· Fácil transporte;
· Fácil regulagem.
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Desvantagens do Ar Comprimido
· O ar comprimido é econômico entre 6 e 7 bar de pressão.
· Ruído: o escape do ar é ruidoso, porém, atualmente os sistemas já estão mais confortáveis.
· Preparação: Impurezas e umidade causam desgaste prematuro dos elementos pneumáticos.
· Compressibilidade: Não é possível manter constante as velocidades dos atuadores.
· Custo: o ar comprimido é uma fonte de energia cara.
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Propriedades do Ar Comprimido
· Compressibilidade: Capacidade de reduzir o volume de uma certa quantidade de ar.
· Expansibilidade: Capacidade de retornar ao seu volume inicial.
· Difusibilidade: Capacidade de misturar-se homogeneamente com quaisquer outros gases.
Nitrogênio
77,00%
	Outros
	
	Argônio
	Oxigênio
	A umidade contida no ar é um
	
	0,07%
	
	
	20,70%
	grande desafio na preparação do
	
	
	Água
	0,90%
	
	
	
	
	
	
	
	ar comprimido!
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
1,30%
Dióxido de Carbono
0,03%
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	17
Secadores por Adsorção
· Redução do ponto de orvalho de -40°C e -70°C
· Pressão de entrada: 4 a 16 bar.
· Vida útil média: 5 anos.
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Secadores por Adsorção – Funcionamento
Filtro saída
Material dessecante
Válvula de
controle
Filtro entrada
Principio: Adsorção é o processo no qual os fluidos (gasosos e líquidos) são atraídos e ligados a superfície de um material sólido.
Funcionamento: O processo é regenerativo, enquanto uma coluna esta secando o ar de trabalho a outra está secando o material secante para ser utilizado posteriormente.
Classificação do ar: Até x.2.x à vazão nominal e até x.1.x para vazões abaixo do nominal
Ponto de orvalho definido! Não depende de valores de pressão, temperatura ou vazão.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	19
Preparação do Ar Comprimido
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	20
Preparação do Ar Comprimido
Você sabe o que está contido em um metro cúbico de ar?
✓ até 180 milhões de partículas de sujeira ✓ até 80 gramas de água (50°C) ✓ até 0,03 miligramas de óleo
✓	vários contaminantes químicos como: cádmio,
mercúrio, etc...
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Preparação do Ar Comprimido
O ar comprimido como fonte de energia é mais eficiente quando as condições abaixo são cumpridas:
Pressão correta	Menos condensados
	Menos partículas
	Óleo correto
	
	
	utilizado no
	
	
	
	
	
	sistema
	
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	22
Preparação do Ar Comprimido
Ajustes errados de pressão podem gerar:
· Desgaste prematuro do equipamento;
· Vibrações;
· Vazamentos;
· Altos custos de operação.
Partículas no sistema podem resultar em:
· Desgaste prematuro do equipamento;
· Quedas de pressões;
· Travamento de válvulas;
· Bloqueios de ar;
· Mal funcionamento em geral.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	23
Preparação do Ar Comprimido
Condensados no sistema podem resultar em:
· Corrosão dos componentes;
· Ressecamento de vedações e tubulações;
· Hidrólise (danos nos polímeros gerados pela umidade);
· Redução de velocidade.
Ajuste errado na lubrificação ou tipo de óleo selecionado errado podem resultar em:
· Desgaste prematuro do equipamento
· Remoção da lubrificação natural dos; componentes (óleos e graxas especiais);
· Dilatação das vedações;
· Manchas no produto.
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Umidade do Ar e o Ponto de Orvalho (Dew Point)
A umidade e o condensado se relacionam através do ponto de orvalho.
O ponto de orvalho é a menor temperatura em que o ar pode ser resfriado sem ocorre precipitação de água (°C)
A quantidade de água que 1 m3 de ar pode conter depende da temperatura e da pressão:
	
	quantidade de água
	
	
	
	
	
	
	temperatura do ar
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	quantidade de água
	
	
	
	
	
	
	pressão do ar
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Temp. (°C)
	
	-10
	
	0
	
	5
	
	10
	
	15
	
	20
	
	30
	
	50
	
	70
	
	90
	
	100
	
	
	
	
	-20
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	1 bar
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	g/m³
	0.9
	2.2
	
	4.9
	
	6.8
	
	9.4
	
	12.7
	
	17.1
	
	30.1
	
	82.3
	
	196.2
	
	472
	
	588
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	25
Condensado
O condensado se refere à uma parcela da umidade presente no ar. O condensado surge pela aglutinação (condensação) da umidade em situações descritas anteriormente.
O condensado nada mais é do que a água no estado líquido.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	26
Influência da Qualidade do Ar nos Sistemas Pneumáticos
Partículas
Umidade
Óleo
Porque nós precisamos preparar o ar para as aplicações?
Efeitos que podem ocorrer devido ao ar de má qualidade:
· Abrasão precoce•	Acúmulo de sedimentos	devido às particulas
+
· Corrosão
•	Redução de velocidade	devido à umidade
+
· Deterioração da vida útil
	•
	Aglutinação de partículas
	devido ao óleo
	
	
	
	
	
	o
	Queda de pressão
	
	
	o
	Manutenção
	CUSTOS!
	
	o
	Paradas de máquina
	
	
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	27
Influência da Qualidade do Ar nos Sistemas Pneumáticos
Consequências da má qualidade
✓	Oxidação (água);
✓ Danificação das vedações por partículas; ✓ Danificação de vedações internas; ✓ Atritos internos;
✓	Congelamento de válvulas.
Resultados
✓	Vazamentos;
✓	Baixa velocidade;
✓ Redução da durabilidade dos componentes; ✓ Redução da eficiência dos componentes; ✓ Funcionamento inadequado.
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Problemas Decorrentes da Falta de Tratamento de Ar
Filtros de saturados
Problemas:
1.	Grandes quedas de pressão (devido ao mau funcionamento).
2.	Falha completa na filtragem (o particulado atinge o sistema pneumático).
Razões:
Não foi feita a troca regular dos elementos filtrantes.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	29
Problemas Decorrentes da Falta de Tratamento de Ar
Carretel das válvulas danificado
Problemas:
Vazamentos e/ou mau funcionamento.
Razões:
Danificação das vedações devido à contaminação pelas partículas.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	30
Problemas Decorrentes da Falta de Tratamento de Ar
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	31
Unidades de Tratamento
+	+	=
	Filtro de
	Regulador de
	Lubrificador
	partículas e
	pressão
	
	separador de
	
	
	condensados
	
	
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Ajuste de Pressão
Qual a pressão correta que deve ser ajustada num sistema?
A mínima pressão possível para operar o sistema suavemente!
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Válvula Reguladora de Pressão
Simbologia
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	34
Partículas e Condensado
Dreno automático
Dreno manual
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	35
Tipos de Filtros
Cyclone separador	Pré-filtro	Micro-filtro	Carvão Ativado	Estéril
	Água, pó
	
	Água, pó
	
	Água, pó, óleo
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Odores
	
	Microorganismos
	
	> 50 µm
	
	40 ... 5 µm
	
	0.01 µm
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	36
Qualidade do Ar Comprimido
Classificação do ar comprimido conforme a ISO 8573-1:2010
Classificação [ X : Y : Z ]
Quantidade e concentração de partículas sólidas
Concentração de água / ponto de orvalho
Concentração de óleo
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	37
Qualidade do Ar Comprimido
Classificação do ar comprimido conforme a ISO 8573-1:2010
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	38
Qualidade do Ar Comprimido
Classificação* do ar comprimido para cada aplicação com baterias de filtros
	Compressor
	Filtro
	
	40 μm
Filtro
5 μm
Filtro
5 μm
Filtro
5 μm
Filtro
5 μm
[7:4:4]
	
	
	
	[6:4:4]
	
	Filtro
	
	
	[5:4:3]
	
	Fino
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	1 μm
	
	
	
	
	Filtro
	Filtro
	
	
	
	Fino
	Coales.
	
	[1:4:2]
	
	1 μm
	0,01 μm
	
	
	
	
	
	Filtro
	
	
	Filtro
	Filtro
	Carvão
	
	
	Fino
	Coales.
	Ativ.
	[1:4:1]
	
	1 μm
	0,01 μm
	
	
	
*Classificação do ar comprimido de entrada [ - : 4 : 4 ]
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	39
Filtro de Partículas
Entrada
Simbologia
Filtro de Partículas	Copo do
Filtro
· Remoção de partículas solidas contaminantes até 40µm ou 5µm
· Separação de líquidos (ex.: falha no secador)
· Utilizado em aplicações industriais onde a água, óleo e partículas de impurezas que prejudicam o sistema devem ser retirados
Saída
Placa
 Defletora
Elemento
Filtrante
 Condensado Dreno
· Também é utilizado como um pré-filtro coalescente
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	40
Filtro Coalescente
Indicador de
Saturação
Saída
Simbologia
Filtros Finos e Micro-Filtros
· Duas escalas de filtragem: 1µm e 0,01µm
Entrada
Condensado
Copo do
Filtro
Filtro
Coalescente
Dreno
Automático
· Especialmente desenvolvido para remover partículas solidas, água e vapores de óleo até 0,01µm
· Adequado para a filtragem de vapores de óleo até 0,1 mg/m³ (DIN/ISO classe 2)
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	41
Filtro de Absorção
Indicador de
Pressão
	Diferencial
	Saída
Entrada 
Filtro de Carvão
Ativado
0.0003 ppm
	Copo do
	Copo
	Filtro
	Transparente
Dreno
	Filtro de Carvão Ativado
	Simbologia
	
	
	
	
· Utilizado para remover vapores de óleo e odores
· Quantidade máxima de óleo à uma
pressão de	7 bar: 0,003 mg/m³
· O filtro de carvão ativado é normalmente utilizado em conjunto com um micro-filtro
· Principais aplicações: Indústrias de alimento e embalagem, farmacêutica e
eletrônica
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	42
Lubrificação
Que tipo de óleo deve ser usado para lubrificar o sistema pneumático?
O melhor mesmo é não usar óleo!
Porém, em sistemas onde o óleo é necessario, utilizar:
Óleo hidráulico com viscosidade ISO VG 32.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	43
Lubrificador de Ar Comprimido
Câmara de
Simbologia
gotejamento
Válvula de
retenção
Tubo ascendente
Óleo
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	44
Unidade de Tratamento
Lubrificador
Distribuidor
Filtro com regulador
Válvula de abertura e fechamento
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	45
Válvula de Abertura/Fechamento para Exaustão
Trata-se de uma válvulas 3/2 vias NF para exaustão do ar quando necessario.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	46
Válvula de Abertura e Fechamento
Acionamento manual	Acionamento elétrico
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	47
Válvula de Alimentação Progressiva
Existem sistemas onde não é seguro pressurizar o sistema instantaneamente. Para prevenir isso, uma válvula de alimentação progressiva é usada para permitir um aumento gradativo da presssão.
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	48
Válvula de Alimentação Progressiva (Soft-start Pneumático)
Pneumática	Elétricas
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	49
Válvula de Alimentação Progressiva
Didactic	CPS – Sistemas Pneumáticos	50
Secadores por Membrana – Funcionamento
	1
	6
	
	
	1.
	O ar comprimido entra no secador de membrana
	
	
	
	
	
	2.
	Atravessa as membranas capilares
	
	
	
	Corpo
	
	3.
	É dividido em duas partes
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	4.
	Parte do ar (máx. 15%) é exaurido para a
	
	4
	
	Orifício de exaustão
	
	atmosfera. Gera-se uma diferença de pressão
	
	
	2
	
	
	
	entre o ar no interior da membrana do ar fora dela
	
	2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Membranas capilares
	5.
	Parte do ar é canalizado para utilização
	
	
	
	
	
	
	
	5
	
	Bocal
	
	6.
	O ar comprimido sai com uma menor concentração
	
	
	
	
	
	
	de água (menor ponto de orvalho)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	A diferença de pressão entre o ar comprimido no interior das membranas capilares
	
	
	
	
	(2) e o ar comprimido que está sendo exaurido (4) faz com que as moléculas de
	
	3
	
	
	água sejam expelidas, através das membranas capilares, para a atmosfera
	
	Didactic
	
	CPS – Sistemas Pneumáticos
	
	
	51
	
Secadores por Membrana –Aplicação
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