introdução a pneumática - compressores e redes
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
HERIVELTO CALLES LOUZADAUNIVERSIDADE PAULISTA
Automao Pneumtica e Hidrulica
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
BIBLIOGRAFIA
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1. Fialho, Ariveltro Bustamante . Automao Hidrulica - Projetos, Dimensionamento e Anlise de Circuitos.
6 edio, Editora rica, 2014.
2. Fialho, Ariveltro Bustamante . Automao Pneumtica - Projetos, Dimensionamento e Anlise
deCcircuitos. 7 edio, Editora rica, 2014.
3. Sol, Antonio Creus. Neumtica e Hidrulica. 1 edio, Ediciones Tcnicas Marcombo, 2007.
4. Stewart, Harry L. Pneumtica & Hidrulica . 4 edio, Editora Hemus, 2006.
5. Bonacorso, Nelso Gauze e Noll , Valdir. Automao Eletropneumtica. 11 edio, Editora rica, 2008
6. FESTO DIDATIC, Introduo a Pneumtica, So Paulo, Editora Festo Didact, 2004.
7. FESTO DIDATIC, Introduo a Sistemas Eletropneumticos, So Paulo, Editora Festo Didatic, 2004
8. FESTO DIDATIC, Introduo a Controladores Lgicos Programveis, So Paulo, Editora Festo Didact,
2004.
9. FESTO DIDATIC, Tcnicas de Automao Industrial -1, So Paulo, Editora Festo Didact, 2004.
10.HANNIFIN, PARKER, Tecnologia Eletropneumtica Industrial, So Paulo, Editora Parker Training, 2001
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
A automao industrial est presente no cotidiano e representa os sistemas onde h: medio, correo e
controle sem a interferncia humana.
Automatus, do latim, significa mover-se por si ou seja, a aplicao de tcnicas computadorizadas para
mitigar a mo-de-obra em qualquer processo e aumentar a velocidade da produo.
Ao automatizar uma mquina deve-se optar entre a tecnologia disponvel que melhor se adapta ao
processo alm de considerar a relao custo/beneficio, entre elas esto a pneumtica e hidrulica.
Automao Pneumtica e Hidrulica
Foi o grego Ktesibios que iniciou os estudos sobre a pneumtica, isto , o uso do ar comprimido para
auxiliar um trabalho.
No sculo XIX que o ar comprimido adquiriu importncia industrial, entretanto sua utilizao anterior a
Da Vinci.
"Pneuma" do grego significa flego, vento que originou o conceito de pneumtica:
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Automao Pneumtica e Hidrulica
Pneumtica "O estudo dos movimentos e fenmenos dos gases"
Esta cincia utiliza o ar como fluido que uma mistura de gases abundantes, com a seguinte composio:
78% de Nitrognio
21% de Oxignio
1% de outras substncias (H, CO, CO2)
Atravs da pneumtica h transformao da energia pneumtica em energia mecnica
por meio de elementos de trabalho.
Os principais elementos de trabalho so:
atuadores e vlvulas, comuns tambm na hidrulica.
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"Todas as leis e comportamentos relativos a gua ou outro fluido"
Bombas e turbinas
Obras de saneamento fluviais ou martimas
Usinas hidroeltricas
Portos e vias navegveis
Estaes de tratamento de gua e de esgotos
Guindastes e prensas
Automveis
Avies
Ferramentas e dispositivos
Etc.
Hidrulica provm do grego, "hidra" que significa gua e "aulos" cano, originando os conceitos:
Hidrulica "Estudo das caractersticas e uso dos fluidos confinado sob presso"
Entre as aplicaes de mquinas hidrulicas destacam-se:
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Presso
FORA
REA
P = F
A
P= Presso
F= Fora
A= rea
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Transmisso de presso
"A presso exercida em um lquido confinado em forma esttica atua em todos os sentidos e direes,
com a mesma intensidade, exercendo foras iguais em reas iguais"
Princpio de Pascal
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Multiplicao de fora
1 = 2
P = F
A
1 = 1/1
2 = 2/2
11
=22
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Energia e Potncia
Bombeamento
Este princpio aplicado a um macaco hidrulico tem por finalidade a reduo do esforo fsico uma vez que a
fora F1 realizada pelo usurio do equipamento e a fora F2 a resultante do principio de Pascal necessria
para elevar uma carga, por exemplo, o carro.
A fora aplicada para elevar uma carga ou massa remete a segunda lei de Newton conforme relao abaixo:
=
= (
2)
Obs:
O princpio descoberto e
enunciado por Pascal levou
construo da primeira
prensa hidrulica no incio da
Revoluo Industrial pelo
mecnico Joseph Bramah.
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UNIDADES E CONVERSO
Exemplos:
1 mmHg = 0,5362 pol, H2O = 1,3332 m Bars
97 mmHg = 97 x (0,5362) = 52,0114 pol, H2O
97 mmHg = 97 x (1,3332) =129,3204 m Bars
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Fora:
toda causa capaz de modificar o estado de movimento ou causar deformao, ou seja, uma grandeza vetorial
que para perfeita caracterizao deve-se conhecer:
intensidade, direo e sentido.
Unidade Kgf
Atual (kp)
kgf
(kp)
Dyn 1.10-8
2,2482.10-6 0,00001 1 1,0197.10
-6
N 0,001 0,2248089 1 100000 0,1019716
lbf 0,004448 1 4,44822 444822,2 0,4535924
KN 1 224,8089 1000 100000000 101,96798
Unidade Requerida
KN lbf N Dyn
0,009807 2,204623 9,80665 980665 1
Converso de Forca
1 kgf (kp) = 0,009807 KN = 2,204623 lbf = 9,80665 N = 980665 Dyn
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VANTAGENS E DESVANTAGENS
DA
PNEUMTICA E HIDRULICA
NA INDSTRIA
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QUANTIDADE
o ar para ser comprimido existe em quantidades ilimitadas. O ar encontra-se na atmosfera.
TRANSPORTE
Transporte fcil e possibilidade de condicionamento em reservatrios.
O ar comprimido transportado por meio de tubulaes, no existindo a necessidade de linhas
de retorno, como feito nos sistemas hidrulicos. A mangueira de transporte de ar comprimido
so mais baratas, devido a baixa presso de trabalho. A presso de trabalho na hidrulica pode
passar de 350 bar enquanto que na pneumtica a presso de trabalho de 6 a 12 bar, mxima
no passam de 15 bar.
MANUTENO
Fcil manuteno.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
RESISTENTE
a ambientes hostis, como: poeira, atmosfera corrosiva, oscilaes de temperatura,
umidade, submerso em lquidos, raramente prejudicam os componentes pneumticos,
quando projetados para essa finalidade.
OPERAO
Simplicidade de manipulao, pois os controles pneumticos no necessitam de operrios
super especializados.
SEGURANA
Sistema seguro, dispensa instalao a prova de exploso, pois no apresenta perigos de
exploso ou incndio, e mesmo que houvesse exploso por falha estrutural de um
componente, tubulao, mangueira, ou mesmo do reservatrio de ar comprimido, a presso
do ar utilizado em pneumtica relativamente baixa (6 a 12 bar), enquanto que na hidrulica
trabalha-se com presses que chegam ordem de 350 bar.
Reduo do nmero de acidentes por incidncia de operaes repetitivas.
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ARMAZENAGEM
Fcil armazenagem atravs de um compressor em um reservatrio, no sendo assim necessrio que o
compressor trabalhe continuamente, mas sim, somente, quando a presso cair a um determinado valor
ajustado em um pressostato. Ao contrario dos sistemas hidrulicos em que durante o funcionamento do
circuito faz-se necessrio o trabalho contnuo da bomba hidrulica (na maioria dos casos) para a circulao
do fluido que se encontra armazenado em um tanque anexo ao equipamento;
TEMPERATURA
Diferentemente do olo que tem sua viscosidade afetada pela variao da temperatura, o ar comprimido
insensvel s oscilaes desta, permitindo um funcionamento seguro, mesmo em condies extremas.
LIMPEZA
uma vez que o fluido de utilizao o ar comprimido, no h riscos de poluio ambientam, mesmo
ocorrendo eventuais vazamentos nos elementos mal vedados. Este fato torna a pneumtica um sistema
excelente e eficiente para aplicao na industria alimentcia e farmacutica.
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CONSTRUO
Uma vez que as presses de trabalho so relativamente baixas quando comparadas hidrulica, seus
elementos de comando e ao so menos robustos e mais leves, podendo ser construdos em liga de
alumnio, tornando seu custo relativamente menor, portando mais vantajoso.
VELOCIDADE
Alta velocidade de trabalho, em condies normais entre 1 e 2 m/s, podendo atingir 10 m/s no caso de cilindros
especiais e 500.000 rpm no caso de turbinas pneumticas. Na hidrulica a velocidade de deslocamento, em
condies normais de 0,5 m/s.
REGULAGEM
A pneumtica no possuem escala de regulagem, isto , os elementos so regulados em velocidade e fora,
conforme a necessidade da aplicao, sendo da escala de zero o mximo do elemento.
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SEGURANA CONTRA SOBRECARGA
Diferenemente dos sistemas puramente mecnicos ou eletroeletrnicos, os elementos pneumticos podem
ser solicitados, em carga, at parar, sem sofrer qualquer dano, voltando a funcionar normalmente to logo
cesse a resistncia. Em sistemas hidrulicos quando ocorre sobrecarga o sistema pode sofrer danos na
bomba, mangueiras e conexes.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
As principais vantagens da pneumtica quanto a aplicao na indstria so:
O ar encontra-se na atmosfera.
Transporte fcil e possibilidade de condicionamento em reservatrios.
Alta velocidade de trabalho.
Sistema seguro porque dispensa instalao a prova de exploso.
Fcil manuteno.
Resistente a ambientes hostis, como: poeira, atmosfera corrosiva, oscilaes de temperatura, umidade,
submerso em lquidos, raramente prejudicam os componentes pneumticos, quando projetados para essa
finalidade.
Simplicidade de manipulao, pois os controles pneumticos no necessitam de operrios super
especializados.
Reduo do nmero de acidentes por incidncia de operaes repetitivas.
RESUMO
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PREPARAO
A fim de que o sistema possa ter um excelente rendimento, bem como uma prolongada vida til de seus componentes, o ar comprimido
requer um boa preparao da qualidade do ar, isto , isento de impurezas e umidades, o que possvel com a utilizao de filtros e
purgadores. Dessa forma, variaes na umidade do ar e partculas suspensas afetam a qualidade de produo de ar comprimido.
COMPRESSIBILIDADE
A compressibilidade uma caracterstica no apenas do ar, mas tambm de todos os gases, que impossibilita a utilizao da pneumtica
com velocidades uniformes e constantes. Isto que dizer que diferentemente da hidrulica, ou mesmo da eletrnica, em controle de
servomotores para movimentos de preciso, a pneumtica no possibilita controle de velocidade preciso e constante durante vrios ciclos
seguidos. J na hidrulica por utilizar fluido incompressvel a velocidade dos atuadores so uniformes o que possibilita tambm a reverso de
rotao instantnea.
FORA
A pneumtica consegue aplicar foras pequenas, fato esse se considerarmos que a presso normal de trabalho nas redes pneumticas
industriais, ou seja, uso econmico (6 bar), com o uso direto de cilindros, chegar a foras de 4.825 N (capacidade para erguer uma massa
de 494 kg) com um atuador linear de dimetro de pisto de 320 mm. Se utilizarmos o mesmo atuador linear agora em um sistema
hidrulico cuja a bomba fornea uma presso de trabalho de 350 bar a fora pode chegar a 281.486 N (capacidade para erguer uma massa
de 28.723 kg).
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ESCAPE DE AR
Sempre que o ar expulso de dentro de um atuador, aps seu movimento de expanso ou retrao, ao
passar pela vlvula comutadora, espalhando-se na atmosfera ambiente, provoca um rudo relativamente
alto, apesar de que nos dias de hoje, este problema foi quase totalmente eliminado com o desenvolvimento
de silenciadores.
CUSTOS
Quando levados em considerao os custos de implantao dentro de uma indstria (produo, preparao,
distribuio e manuteno), eles podem ser considerados significativos. Entretanto, o custo de energia em
parte compensado pelos elementos de preos vantajosos e rentabilidade do equipamento.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Energia cara e alto custo de implantao. O ar comprimido necessita de uma boa preparao para realizar o
trabalho proposto, remoo de impurezas, eliminao de umidade, etc.
As foras envolvidas so pequenas quando comparadas a outros sistemas.
Em velocidades muito baixa apresenta pouca preciso.
Como o ar um fluido altamente compressvel impossvel obter parada intermediria e velocidade
uniforme.
O ar comprimido um poluidor sonoro no momento da exausto para atmosfera. Esta poluio pode ser
evitada com o uso de silenciadores nos orifcios de escape.
RESUMO
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
As principais vantagens da hidrulica quanto a aplicao na indstria so:
Dimenses reduzidas e pequeno peso com relao a potncia instalada.
Reversibilidade instantnea.
Parada instantnea.
Proteo contra sobre carga.
Variao de velocidade com facilidade.
Possibilidade de comando por apalpador em copiadores hidrulicos.
Os sistemas hidrulicos so utilizados quando no possvel empregar outro sistema como:
mecnico, eltrico ou pneumtico.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Seu custo mais elevado que o eltrico e mecnico.
Baixo rendimento devido a fatores como:
transformao da energia eltrica em mecnica e mecnica em hidrulica para
posteriormente ser transformada em mecnica novamente.
Mais atrito interno e externo nos componentes e vazamentos.
Em relao a pneumtica o sistema hidrulico possui controle mais apurado na fora
e velocidade, alm de trabalhar a alta presso e transmisso de maior potncia.
O custo de instalao do sistema mais caro que a pneumtica.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Compressibilidade do Ar
Ar submetido a umvolume inicial V
0
Ar submetido a umvolume inicial Vf
Vf< V
0
F
1 2
f
O ar ocupa todo o volume de qualquer recipiente e assume a forma deste, assim como os outros gases.
Ao confinar o ar em um recipiente qualquer, possvel provocar a reduo deste volume por compressibilidade atravs da ao de uma fora
externa.
Na Figura o atuador contm em sua cmara um determinado volume inicial (V0) que desloca a haste no sentido do avano. Quando uma fora
externa (F) paralela a haste aplicada no sentido oposto ao deslocamento inicial, ocorre reduo do volume, representado por Vf.
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Elasticidade do Ar
Ar submetido a um
volume inicial V
Ar submetido a um
volume inicial V
f
Vf> V
0
1 2
F
1 2
Ao segurar um elstico e pux-lo com uma determinada fora, nota-se um aumento do comprimento. Ao cessar a fora aplicada o elstico tende a
conservar o estado inicial, sem apresentar deformao permanente.
Esta propriedade, tambm aplicada na pneumtica, possibilita o ar voltar ao seu volume inicial uma vez extinto o efeito da fora responsvel pela
reduo do volume.
Na Figura o volume inicial (V1) reduzido atravs da fora aplicada (F) retornando a haste do atuador. Quando esta mesma fora extinta, ovolume final (V2) retoma a condio inicial e provoca o deslocamento da haste no sentido de avano.
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Difusibilidade do Ar
Volumes contendo
ar e gases;
vlvula fechada
Vlvula aberta
temos uma
mistura homognea
1 2
Propriedade do ar que permite misturar-se homogeneamente com qualquer meio gasoso que no esteja saturado.
A Figura representa dois reservatrios interligados por uma vlvula central contendo ar e gs. Na condio inicial
a vlvula um permanece fechada e o contedo dos reservatrios isolado, ou seja, ar e gs. Quando a vlvula
dois aberta ocorre mistura homognea dos gases (ar+gs).
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Expansibilidade do Ar
Possumos um recipiente contendo ar;
Quando a vlvula aberta o ar expande,
assumindo o formato dos recipientes;
1
2
porque no possui forma prpria
a vlvula na situao 1 est fechada
Como o ar no tem forma ele
adquire a geometria do
reservatrio que o contm e
ocupa o volume de qualquer
recipiente.
A Figura apresenta vrios
reservatrios interligados de
geometria distinta.
Quando a vlvula aberta o
ar ocupa todos os reservatrios e
assume a forma e volume
correspondente.
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Peso do Ar
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Atmosfera
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Variveis do Ar
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
O ANSI (American National Standard Institute) padroniza as cores a seremutilizadas em circuitos hidrulicos e pneumticos.
VERMELHO: Indica presso de alimentao
VIOLETA: Indica que a presso do sistema foi intensificada
LARANJA: Indica linha de comando, pilotagem ou que a presso foi reduzida
Cores Tcnicas
AMARELO: Indica uma restrio no controle de passagem do fluxo.
AZUL: Indica fluxo em descarga, escape ou retorno.
VERDE: Indica suco ou linha de drenagem.
BRANCO: Indica fluido inativo. Ex: armazenagem.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Cores Tcnicas
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Compressores
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Deslocamento Volumtrico (positivo):
Baseia-se na reduo de volume. O volume diminuido, aumentando a
presso at que ocorra a abertura de vlvulas de sada do compressor.
Deslocamento dinmico:
obtido atravs do aumento da velocidade, tendo em seguida seu
escoamento retardado obrigando a uma elevao da presso.
Compressores: classificao
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
PRODUO DE AR COMPRIMIDO
Compressor de
deslocamento fixo unidirecional.
Simbolo geral
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
PRODUO DE AR COMPRIMIDO
Volume de ar Fornecido
Volume terico
Volume efetivo
Presso
Presso de regime
Presso de trabalho
Acionamento
Motor eltrico
Mortor a exploso
Sistema de regulagem
Regulagem por descarga
Regulagem por fechamento
Regulagem por garras
Regulagem por rotao
Regulagem intermitente
CARACTERSTICAS IMPORTANTES NA ESCOLHA DE UM COMPRESSOR
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
COMPRESSOR DE PISTO OU MBOLOEste compressor um dos mais
usados e conhecidos, pois, ele
apropriado, no s para
compresso a presses baixas e
mdias, mas, tambm, para
presses altas. O campo de
presso de um bar at milhares
de bar. , tambm, conhecido
como compressor de pisto.
O movimento alternativo
transmitido para o pisto atravs
de um sistema biela-manivela,
fazendo, assim, ele subir e
descer.
Iniciando o movimento
descendente, o ar aspirado por
meio de vlvulas de admisso,
preenchendo a cmara de
compresso. A compresso do ar
tem incio com o movimento de
subida. Aps obter-se uma
presso suficiente para abrir a
vlvula de descarga, o ar
expulso para o sistema.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
dotado de apenas uma cmara de compresso, onde o ar admitido e comprimido.
Compressor de simples efeito
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
PRODUO DE AR COMPRIMIDO
O ar aspirado ser comprimido peloprimeiro mbolo (pisto),
Refrigerado, intermediariamente e,
Novamente, comprimido peloprximo mbolo, que possui menor
dimetro.
Na compresso a altas presses,faz-se necessria uma refrigerao
intermediria, pois se cria alto
aquecimento.
Os compressores de mbolo eoutros so fabricados em execues
refrigeradas a gua ou a ar.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Compressor de membrana
Este tipo pertence ao grupo dos compressores de mbolo. Mediante uma membrana, o mbolo fica separado da cmara de suco e
compresso, quer dizer, o ar no ter contato com as partes deslizantes. O ar, portanto, ficar sempre livre de resduos do leo.
Estes compressores so os preferidos e mais empregados na indstria alimentcia, farmacutica e qumica. Usados, tambm, em
pequenas instalaes de ar, com presses moderadas ou na obteno de vcuo.
Compressor de Membrana
Fonte: Festo Didactic (2001, p. 16).
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Smbolo
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
COMPRESSOR ROOTS OU LBULOS
Isento de lubrificao;
No atinge alta presso;
Compresso contnua;
Grandes vazes;
Alto nvel de rudo.
Smbolo
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Bomba de palhetas com regulagem de vazo
Smbolo
Bomba de palhetas com regulagem de vazo
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
DUPLO PARAFUSO
Isento de lubrificao;
Baixa manuteno;
Grande aplicao na indstria; Altas vazes;
Custo elevado.
PRODUO DE AR COMPRIMIDO
Compressor de Parafusos Fonte: Howden (2010).
dotado de uma carcaa onde giram dois rotores helicoidais, em sentidos opostos.
Um dos rotores possui lbulos convexos, o outro uma depresso cncava (rotor macho e fmea).
Os rotores so sincronizados por meio de engrenagens.
O processo mais comum acionar o rotor macho, obtendo-se uma velocidade elevada do rotor fmea.
O ar presso atmosfrica ocupa espao entre os rotores e, conforme eles giram, o volume compreendido entre os mesmos isolado da admisso e transportado para a descarga.
Por no possui vlvulas de admisso, de descarga e foras mecnicas desbalanceadas, opera com altas velocidades no eixo,resultando em combinaes de capacidades elevadas, com pequenas dimenses externas.
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SELEO E INSTALAO DE COMPRESSORES
Volume de ar
O volume de ar fornecido a quantidade de ar que est sendo fornecido pelo compressor.
Volume de ar fornecido terico aquele obtido por clculos,
Volume de ar fornecido efetivo pelo compressor que interessa, pois, com este, que so acionados e
comandados os aparelhos pneumticos.
Presso
Presso de regime a presso fornecida pelo compressor.
Presso de trabalho a presso necessria nos pontos de trabalho.
A presso de trabalho , geralmente, de 6 bar, que tida como presso normalizada ou presso
econmica.
Obs:
Uma presso constante uma exigncia para um funcionamento seguro e preciso dos componentes de sistemas
industriais. Na dependncia da presso constante esto: velocidade, foras e movimentos temporizados dos
elementos de trabalho e de comando.
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Acionamento - O acionamento dos compressores, conforme as necessidades fabris, ser por:
motor eltrico ou motor a exploso.
Em instalaes industriais, aciona-se, na maioria dos casos, com motor eltrico.
Refrigerao - Provocado pela compresso do ar e pelo atrito, cria-se calor no compressor, o qual deve ser
dissipado.
Compressores pequenos, utilizada a refrigerao ar, atravs de ventiladores.
Compressores grandes, usa-se a refrigerao gua, circulante com torre de refrigerao ou gua corrente
contnua.
SELEO E INSTALAO DE COMPRESSORES
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Lugar de montagem - A estao de compressores deve ser montada:
dentro de um ambiente fechado, com proteo acstica para fora.
O ambiente deve ter boa aerao.
O ar sugado deve ser fresco, seco e livre de poeira, ou seja ser filtrado.
O ingresso na sala deve ser permitido apenas ao pessoal autorizado, portando os EPI's mnimos exigidos por lei, como o protetor auricular.
O arrefecimento de compressores resfriados a ar deve ser realizado por dutos de entrada e sada, procurando-se obter a menortemperatura ambiente possvel
SELEO E INSTALAO DE
COMPRESSORES
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Fonte: Manual de Ar Comprimido - Metalplan (2010, p. 16).
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Modelo do Compressor Presso (bar) Vazo (m3/h)
10 (1 estgio) 120
30 (2 estgio) 600
10 (1 estgio) 120
30 (2 estgio) 600
Diafragma Baixa Pequeno
Palhetas 16 4500
Parafuso 22 750
Lbulos ou Roots 1,6 1200
Turbo Axial 10 200000
Turbo Radial 10 200000
Simples Pisto
Pisto em "V"
Principais tipos e caractersticas dos compressores
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
Comparao Entre os Compressores Alternativos e Rotativos
Compressor alternativo de pisto:
Conceito de mecnica simples e requer pouca especializao em manuteno
Baixo custo de manuteno
Preo mais acessvel
Possibilidade de instalar somente o bloco compressor sobre base
Facilidade de relocao
Permite alteraes com mais facilidade
Maior disponibilidade no mercado em produto
e ps-venda
Possibilidade de adaptao emoutros equipamentos
Compressor rotativo de parafuso:
Efetividade volumtrica ligeiramente superior
Menor consumo de energia em quilowatts
Mais silencioso, quando comparado a potncia
equivalente
Fornece ar comprimido em temperatura mais
baixa
Retomadas de produo mais rpida
Manuteno corretiva mais espaada
Possvel incorporar recursos e comandos de
alta tecnologia
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
DISTRIBUIO DE AR COMPRIMIDO
1. Compressor
2. Resfriador posterior ar/ar
3. Separador de condensados
4. Reservatrio
5. Purgador automtico
6. Pr-filtro coalescente
7. Secador
8. Purgador automtico eletrnico
9. Pr-filtro coalescente grau x
10.Pr-filtro coalescente grau y
11.Pr-filtro coalescente grau z
12.Separador de gua e leo
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Acionamentos Fludo - Mecnicos e EltricosAcionamentos Fludo - Mecnicos e Eltricos
DISTRIBUIO DE AR COMPRIMIDO
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SECAGEM DO AR COMPRIMIDO
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IMPLANTAO DA REDE DE DISTRIBUIO
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IMPLANTAO DA REDE DE DISTRIBUIO
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Esse dimensionamento deve considerar uma queda de presso de 0,3 a 0,5 kgf/cm2 do
reservatrio (adotar 0,5 a partir de 500 m) at o consumidor. No dimensionamento da linha
tronco, devem ser considerados os seguintes itens:
Volume de ar corrente (vazo)
Comprimento total da linha tronco
Queda de presso admissvel
Nmero de pontos de estrangulamento
Presso de regime
1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
IMPLANTAO DA REDE DE DISTRIBUIO
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a quantidade de m de ar por hora que ser consumida da rede, pelos automatismos,
supondo todos em funcionamento em um mesmo momento.
Para efeito de dimensionamento seguro e recordando a possibilidade de futura ampliao dos
pontos de consumo, deve-se somar a esse volume o percentual estimado para a futura
ampliao.
1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
1.2 VOLUME DE AR CORRENTE
IMPLANTAO DA REDE DE DISTRIBUIO
Q..............m/h
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a soma do comprimento linear da tubulao tronco com o comprimento equivalente originado
dos pontos de estrangulamento.
Lt.................m
Lt = L1 + L2
L1 = comprimento retilneo (m)
L2 = comprimento equivalente (m)
1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
1.3 Comprimento total da linha tronco
IMPLANTAO DA REDE DE DISTRIBUIO
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A presso de um fluido, ao deslocar-se atravs de uma tubulao, sofre gradual reduo ao
longo do comprimento, em funo dos atritos internos e dos possveis estrangulamentos
(curvas, registros, vlvulas, etc.) que existam ao longo dela.
Essa queda de presso, tambm conhecida como perda de carga, para um satisfatrio
desempenho da rede, no deve exceder 0,3 kgf/cm. Em caso de grandes redes pode chegar ao
mximo de 0,5 kgf/cm2.
P....................kgf/cm
1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
1.4 Queda de presso admitida
IMPLANTAO DA REDE DE DISTRIBUIO
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Como j fora visto anteriomente, a presso na qual o ar se encontra armazenado no
reservatrio (7 a 12 kgf/cm). Lembrando que a presso de trabalho considerada econmica
industrialmente de 6 kgf/cm.
1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
1.5 Presso de Regime
P........................kgf/cm
IMPLANTAO DA REDE DE DISTRIBUIO
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A determinao do dimetro mnimo necessrio para atender demanda, inclusive j prevendo
expanso futura, pode ser obtida ento pelo seguinte equacionamento das variveis citadas:
IMPLANTAO DA REDE DE DISTRIBUIO
1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
1.6 Equacionamento
Onde:
Lt = Comprimento de tubulao linear (retilneo) (m)
P = Perda de carga admitida (kgf/cm)
P = Presso de regime (kgf/cm)
Q = Volume de ar corrente (vazo em m/h)
Aumento de capacidade prevista nos prximos anos % (Entra multiplicando a vazo)
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ASTM A 120
in in mm mm in mm Kg/m Kg/m Kgf/cm
1/4 0,54 13,7 9,2 0,088 2,24 0,63 0,66 50
3/8 0,675 17,2 12,6 0,091 2,31 0,85 0,88 50
1/2 0,84 21,3 15,8 0,109 2,77 1,27 1,29 50
3/4 1,05 26,7 21 0,113 2,87 1,68 1,72 50
1 1,315 33,4 26,1 0,133 3,38 2,5 2,56 50
1.1/4 1,66 42,2 35,1 0,14 3,56 3,38 3,45 70
1.1/2 1,9 48,3 40,9 0,145 3,68 4,05 4,18 70
2 2,375 60,3 52,5 0,154 3,91 5.43 5,6 70
2.1/2 2,875 73 62,7 0,203 5,16 8,62 8,76 70
3 3,5 88,9 77,9 0,216 5,49 11,28 11,6 70
3.1/2 4 101,6 90,1 0,226 5,74 13,56 14,11 85
4 4,5 114,3 102,3 0,237 6,02 16,06 16,81 85
5 5,563 141,3 128,2 0,258 6,55 21,76 22,67 85
6 6,625 168,3 154,1 0,28 7,11 28,23 29,59 85
8 8,625 219,1 202,7 0,322 8,18 42,49 44,66 90
10 10,75 273 254,5 0,365 9,27 60,23 - 85
Dimetro
Espessura de
ParedePontas
Lisas
Presso
de
EnsaioExterno
Peso Terico do
Tubo Preto
Nominal Interno
Com
Roscas e
Luvas17
ASTM A 120
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ASTM A 120
So as singularidades j mencionadas (curvas, registros, ts, etc.), necessrias para distribuio
da linha tronco por dentro de toda a planta industrial. Essas singularidades devem ser
transformadas em comprimento equivamente (L2)
1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
1.7 Nmero de Pontos de Estrangulamento
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PRODUO DE AR COMPRIMIDO 1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
TABELAS DE PERDAS DE CARGA POR SINGULARIDADE EM METROS
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Determinar o dimetro necessrio tubulao da linha tronco de uma rede com as seguintes
caractersticas:
Comprimento de tubulao linear (retilneo) ->300 m
Perda de carga admitida -> 0,3 kgf/cm
Presso de regime -> 9 kgf/cm
Volume de ar corrente -> 300 m/h
Aumento de capacidade prevista nos prximos 10 anos -> 60%
Singularidades:
10 ts roscados com fluxo em ramal
5 ts roscados com fluxo em linha
7 vlvulas do tipo gaveta, roscadas
6 curvas de 90 de raio longo
1. EXEMPLO PRTICO
DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
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Em primeiro lugar necessrio dispor da tabela com todas as singularidades com seus respectivos
comprimentos equivalentes, porm, ao consultarmos verificaremos que h a necessidade do
conhecimento de um dimetro nominal. Esse dimetro ser obtido de uma primeira aplicao da
equao do dimetro mnimo, sem, no entanto, considerar a existncia das singularidades, ou seja,
ser considerado apenas o comprimento da tubulao retilnea. Assim, teremos:
1. EXEMPLO PRTICO
DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
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De acordo com a Tabela da norma ASTM a 120 o dimetro interno equivalente de 70 mm de 3 in.
Este valor de 3 in um valor de referncia que deve ser utilizado para consultar as perdas de carga
por singularidades. Dessa forma, teremos,
SINGULARIDADE QUANTIDADE
COMPRIMENTO
EQUIVALENTE
(m)
TOTAL
(m)
T roscado com fluxo em ramal 10 5,2 52
T roscado com fluxo em linha 5 3,7 18,5
Vlvula do tipo gaveta, roscada 7 0,58 4,06
Curva de 90 de raio longo 6 1,2 7,2
Comprimento equivalente total (L2) 81,76
1. EXEMPLO PRTICO
DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
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Reaplicando a equao e substituindo as variveis, teremos:
1. EXEMPLO PRTICO
DIMENSIONAMENTO DA LINHA PRINCIPAL (TRONCO)
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Supondo que a rede calculada anteriormente tenha a vista superior, conforme demonstrado na
figura a seguir:
2. EXEMPLO PRTICO
DIMENSIONAMENTO DA LINHA SECUNDRIA
Linha secundria
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Os dados referentes s linhas secundrias, conforme a
Figura, so os seguintes:
Comprimento de tubulo linear (cada linha) = 11 m
Perda de carga admitida = 0,3 kgf/cm2
Presso de regime = 9 kgf/cm2
Volume de ar corrente total da fbrica = 300 m/h
Aumento de capacidade prevista nos prximos 10
anos = 60%
So dez linhas secundrias de igual comprimento.
Singularidades:
3 ts roscados com fluxo em ramal
1 vlvula do tipo gaveta roscada
1 curva de 90 de raio longo roscada
1 cotovelo comum de 90 roscado
2. EXEMPLO PRTICO
DIMENSIONAMENTO DA LINHA SECUNDRIA
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Ajustando o volume de ar corrente por linha secundria, teremos na equao:
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Verificando o dimetro calculado na Tabela ASTM A 120, teremos um dimetro interno nominal de
1/2 in. Utilizando o valor do dimetro nominal de 1/2 in, pode-se encontrar os valores das
singularidades na tabela, desta forma teremos:
SINGULARIDADE QUANTIDADE
COMPRIMENTO
EQUIVALENTE
(m)
TOTAL
(m)
T roscado com fluxo em ramal 3 1,3 3,9
Vlvula do tipo gaveta, roscada 1 0,17 0,17
Curva de 90 de raio longo 1 0,67 0,67
Cotovelo comum de 90 roscado 1 1,1 1,1
Comprimento equivalente total (L2) 5,84
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Reaplicando a equao e substituindo as variveis, tem-se:
Lembrando que 16,80 o dimetro interno necessrio tubulao da linha, e buscando na Tabela ASTM
A 120, tem-se dimetro interno igual ou imediatamente superior ao obtido, verificaremos que o mais
prximo superior tem dimetro interno de 21 mm e corresponde ao tubo de dimetro nominal 3/4 in.
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Alm da equao que oferece resultados bastante precisos, a FMA Pokorny, de Frankfurt,
na Alemanha, desenvolveu um nomograma o qual permite obter o dimetro da tubulao
da linha tronco, de forma um pouco mais rpida, com clculo simples, porm no to
precisos. A seguir apresentado um exemplo com a aplicao do nomograma, e as
instrues de uso.
DIMENSIONAMENTO DA LINHA TRONCO A PARTIR DE UM NOMOGRAMA
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Determinar o dimetro necessrio tubulao da linha tronco de uma rede com as seguintes
caractersticas:
Comprimento de tubulao linear (retilneo) ->300 m
Perda de carga admitida -> 0,3 kgf/cm2
Presso de regime -> 9 kgf/cm2
Volume de ar corrente -> 300 m/h
Aumento de capacidade prevista nos prximos 10
anos -> 60%
Singularidades:
10 ts roscados com fluxo em ramal
5 ts roscados com fluco em linha
7 vlvulas do tipo gaveta, roscadas
6 curvas de 90 de raio longo
PRODUO DE AR COMPRIMIDO EXEMPLO PRTICO - linha tronco
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1) Traa-se uma reta pelos pontos do Comprimento de
tubulao (300 m) e o Volume de ar a ser aspirado (300 m/h)
at atingir o eixo 1;
2) Traa-se uma reta entre o ponto da queda de presso
(Perda de carga admitida = 0,3 kgf/cm) e a Presso de
regime = 9 kgf/cm) at atingir o eixo 2;
3) Traa-se uma reta entre os pontos do eixo 1 e do eixo 2,
determinando o dimetro da tubulao no ponto que cruzar
com o eixo do dimetro.
Com o dimetro da linha tronco calcula-se a perda de carga
em metros das singularidades atravs da tabela ASTM A 120,
conforme a seguir;
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SINGULARIDADE QUANTIDADECOMPRIMENTO
EQUIVALENTE (m)TOTAL (m)
T roscado com fluxo em ramal 10 3,9 39
T roscado com fluxo em linha 5 2,8 14
Vlvula do tipo gaceta, roscada 7 0,52 4,63
Curva de 90 de raio longo 6 1,1 6,6
Comprimento equivalente total (L2) 63,24
Lt = L1 +L2
Lt = 300m + 63,24m
Lt = 363,24m
O comprimento total da linha tronco ser:
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4) Com o novo valor do comprimento Traa-se uma nova
reta (4) pelos pontos do Comprimento de tubulao (363,24
m) e o Volume de ar a ser aspirado (300 m/h) at atingir o
eixo 1;
5) Traa-se uma nova reta entre o novo ponto do eixo 1 e do
eixo 2, determinando o dimetro da tubulao considerando
as perdas de cargas pelas singularidades
Esse dimetro resulta, conforme pode
ser analisado, 60 mm, que de acordo
com a Tabela ASTM A 120, continua
correspondendo a um tubo de
dimetro nominal 2.1/2 in.
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