HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA. Unidade 3 - Equipamentos de produção de ar comprimido GINEAD

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GINEAD

HIDRÁULICA E PNEUMÁTICA

Unidade 3 - Equipamentos de

produção de ar comprimido

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Hidráulica e Pneumática

Apresentação

Nesta aula serão apresentados os equipamentos de produção de ar comprimido, a rede de distribuição de ar, a lubriﬁ cação dos equipamentos e as características dos lubriﬁ cantes. Para que o ar possa ser usado como fonte de energia, ele precisa passar por várias etapas até estar pronto para a distribuição e o consumo.

Já foi comentado em outras aulas que o ar precisa estar o mais limpo e seco possível para que as impurezas e a umidade não daniﬁ quem o sistema e os equipamentos pneumáticos que utilizarão o ar comprimido como fonte de energia.

1.1 Equipamentos de produção de ar comprimido

A produção do ar comprimido tem início num processo de compressão exercido pelo equipamento chamado compressor. Após passar pela compressão, o ar precisa ser tratado para chegar à rede de distribuição. Ele deve estar seco e limpo.

1.1.1 Umidade

O ar atmosférico é composto por diversos gases, especialmente o oxigênio e o nitrogênio. Além dos gases contém alguns contaminantes como água, óleo e poeira.

A poeira, que é abrasiva, e o óleo queimado são responsáveis pela presença de manchas nos produtos.

O processo da compressão altera a temperatura e a pressão do ar através da geração de calor, além de transferir resíduos de óleo lubriﬁ cante. A umidade do ar é apresentada em forma de vapor d’água. Quando a temperatura está muito elevada,

Prezado(a) aluno(a), este material de estudo é para seu uso pessoal, sendo vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, venda, compartilhamento e distribuição, sujeitando-se os infratores à responsabilização civil e criminal.

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Por estas razões é muito importante que grande parte da umidade e do óleo sejam removidos do ar para evitar que todo o sistema seja prejudicado.

1Golpes de Aríete = é o choque violento nas paredes de uma tubulação quando há mudança brusca no movimento do líquido, como, por exemplo, quando um registro é fechado.

Curiosidade

1.1.2 Secador

O principal equipamento responsável por reduzir a umidade do ar é o secador.

Existem, basicamente, três processos de secagem: Secagem por refrigeração, por absorção e por adsorção.

1.1.2.1 Secagem por refrigeração

A secagem do ar por refrigeração é um sistema que baseia-se em submeter o ar a temperaturas baixas, removendo a maior parte da umidade. Essa remoção provoca uma mistura da água com o óleo lubriﬁ cante no compartimento de resfriamento, ajudando assim na remoção de mais umidade.

1.1.2.2 Secagem por absorção

Este sistema promove a absorção da umidade por um produto líquido ou sólido higroscópico². O ar é conduzido através deste leito e a umidade é absorvida pelo produto. Este processo também é conhecido como processo químico de secagem.

2Higroscópico = uma substância higroscópica possui a característica de absorver água do ambiente.

Curiosidade

o vapor d’água, por estar em sua forma gasosa, não prejudica o ar. Porém, com o resfriamento do ar, este vapor condensa-se em gotículas de água, causando alguns problemas no sistema pneumático, como oxidação da tubulação, arraste de partículas, aumento do índice de manutenção e a presenças de golpes de aríete¹ na tubulação e nas superfícies adjacentes.

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O resíduo ﬁ ca depositado no fundo do tanque que, posteriormente, é drenado. Os principais produtos utilizados como leito higroscópico são: Cloreto de cálcio, cloreto de lítio e Dry-O-Lite. Como o produto acaba desgastando-se, é necessária sua reposição de tempos em tempos.

1.1.2.3 Secagem por adsorção

É a ﬁ xação das moléculas de um adsorvato na superfície de um adsorvente geralmente poroso e granulado, ou seja, é o processo de depositar moléculas de uma substância (ex. água) na superfície de outra substância, geralmente sólida (ex.SiO₂). Este método também é conhecido por processo físico de secagem, o processo de adsorção é regenerativo; a substância adsorvente, após estar saturada de umidade, permite a liberação de água quando submetida a um aquecimento regenerativo.

A ﬁ gura 3.1 mostra os três tipos de secagem aqui apresentadas.

Figura 3: Tipos de secagem

Fonte: Adaptado de Dorneles e Mudge (2008. p.18-19)

O ar passa também por alguns ﬁ ltros antes de chegar ao secador e depois de passar pelo mesmo. O ar limpo e seco está pronto para ser distribuído.

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1.2 Rede de distribuição de ar comprimido

O uso de um compressor para cada ponto de uso de ar comprimido só é viável em usos muito especíﬁ cos. De uma maneira geral, é utilizado um compressor e o ar é distribuído para os pontos de utilização. A rede de distribuição compreende as tubulações que saem do reservatório, passa pelo secador e vai até os pontos ﬁ nais de utilização. A rede possui duas funções básicas, que são:

• Comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores;

• Funcionar como um reservatório para atender às exigências locais.

Um bom sistema de distribuição deve levar em consideração alguns aspectos importantes, como: localização do compressor, ter o mínimo possível de perda de carga (perda de pressão), entregar um ar limpo e seco e não apresentar escape de ar.

O layout da rede deve ser projetado para minimizar a perda de carga e para localizar tanto os pontos de distribuição quanto os equipamentos do sistema. Quanto ao formato da rede, esta pode ser do tipo fechada (anel ou ramiﬁ cada) ou aberta.

Geralmente, a rede é um circuito fechado ligando a rede principal aos pontos de utilização. A rede do tipo anel fechado proporciona uma melhor distribuição do ar, facilita a manutenção. Por outro lado, difi culta a separação da umidade pois o fl uxo não tem uma direção específi ca.

1.2.1 Tubulação

Ao projetar a tubulação que fará parte da rede algumas observações, é importante ter em mente que:

• As curvas devem ser feitas com o maior raio possível para evitar perda de carga;

• As tubulações devem possuir uma determinada inclinação no sentido do ﬂ uxo inte- rior, pois, enquanto a temperatura de tubulação for maior que a temperatura de saída do ar após os secadores, este sairá praticamente seco; se a temperatura da tubula- ção baixar, haverá, embora raramente, precipitação de água;

• Devem ser instalados drenos (purgadores) ao longo da tubulação para retirar a umidade remanescente. Esses drenos devem ser instalados nos locais mais baixos da tubulação, ﬁ m de linha e elevação de linha;

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• Devem ser instaladas válvulas de fechamento de linha para permitir a manutenção de trechos da tubulação sem precisar parar toda a linha;

• Os tubos podem ser fabricados de diversos materiais como: Cobre, latão, aço preto ou galvanizado, plástico (polietileno, nylon);

• As ligações entre os tubos devem ter uma perfeita vedação para evitar o escape de ar. Elas podem ser roscadas, soldadas, ﬂ angeadas, etc.

1.2.2 Unidade de Condicionamento

A unidade condicionadora é utilizada para garantir a melhor qualidade do ar. Do sistema mais simples ao mais complexo, esta unidade é indispensável. Ela é composta de ﬁ ltragem, regulagem da pressão e introdução de certa quantidade de óleo para a lubriﬁ cação de todas as partes mecânicas dos componentes pneumáticos.

Uma duração prolongada e funcionamento regular de qualquer componente em um circuito dependem, antes de mais nada, do grau de ﬁ ltragem, da isenção de umidade, da estabilidade da pressão de alimentação do equipamento e da lubriﬁ cação das partes móveis.

A ﬁ ltragem é realizada através de ﬁ ltros que livra o ar das impurezas e da água condensada. Desde a saída do ar até o ponto de utilização, a pressão oscila tanto para mais como para menos. Para minimizar estas oscilações, é utilizada a válvula reguladora de pressão que tem como funções principais:

• Compensar automaticamente o volume de ar requerido pelos equipamentos pneu- máticos;

• Manter constante a pressão de trabalho (pressão secundária), independente das ﬂ u- tuações da pressão na entrada (pressão primária) quando acima do valor regulado.

• Funcionar como uma válvula de segurança (não deixar a pressão subir mais que a pressão máxima que o sistema suporta).

1.2.2 Unidade de Condicionamento

A unidade condicionadora é utilizada para garantir a melhor qualidade do ar. Do sistema mais simples ao mais complexo, esta unidade é indispensável. Ela é composta de ﬁ ltragem, regulagem da pressão e introdução de certa quantidade de óleo para a lubriﬁ cação de todas as partes mecânicas dos componentes pneumáticos.

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Uma duração prolongada e funcionamento regular de qualquer componente em um circuito dependem, antes de mais nada, do grau de ﬁ ltragem, da isenção de umidade, da estabilidade da pressão de alimentação do equipamento e da lubriﬁ cação das partes móveis.

A ﬁ ltragem é realizada através de ﬁ ltros que livra o ar das impurezas e da água condensada. Desde a saída do ar até o ponto de utilização, a pressão oscila tanto para mais como para menos. Para minimizar estas oscilações, é utilizada a válvula reguladora de pressão que tem como funções principais:

• Compensar automaticamente o volume de ar requerido pelos equipamentos pneu- máticos;

• Manter constante a pressão de trabalho (pressão secundária), independente das ﬂ u- tuações da pressão na entrada (pressão primária) quando acima do valor regulado.

• Funcionar como uma válvula de segurança (não deixar a pressão subir mais que a pressão máxima que o sistema suporta).

1.3 Lubrifi cação e lubrifi cantes

As partes móveis dos sistemas pneumáticos e seus componentes estão sujeitas a desgastes e, caso não tenha alguns cuidados, a consequente inutilização.

A lubriﬁ cação reduz o atrito entre as partes, além de proteger os componentes contra a corrosão. O óleo lubriﬁ cante deve ser diluído no ar de forma que não se depositem nas paredes das linhas.

O equipamento utilizado para este processo é o lubriﬁ cador, que funciona através do princípio de “venturi”. Este, por uma diferença de pressão, provoca a sua

pulverização. O aparelho lubrifi cador só entra em funcionamento quando há um fl uxo de ar sufi ciente para provocar a depressão que suga o lubrifi cante do reservatório.

1.3.1 Óleo lubrifi cante

O óleo deve ter uma excelente estabilidade térmica e oxidação para evitar a

formação de lodo, controlar os depósitos e minimizar a degradação do óleo, levando a uma operação conﬁ ável. Deve possuir excelente capacidade de separação de água e resistir à formação de emulsão, facilitando a remoção do excesso de água do sistema de lubriﬁ cação.

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Inibidores eﬁ cazes de ferrugem e corrosão fornecem proteção a longo prazo aos componentes críticos do sistema, e boas propriedades de liberação de ar e controle de espuma evitam operações erráticas, resultando em operações sem problemas.

Os óleos comerciais recomendados para lubriﬁ car sistemas pneumáticos são:

Castrol - Hyspin AWS-32; Esso - Turbine Oil-32 / Spinesso-22; Lubrax - HR 68 EP / Ind CL 45 Of; Mobil Oil - DTE-24; Shell - Tellus C-10; Texaco - Kock Tex-100;

Valvoline - R-60.

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Palavras-chave

Rede de distribuição, secagem de ar, lubriﬁ cação.

Fechamento

Nesta aula vimos como o ar deve ser tratado até chegar ao ponto de utilização.

Foi visto também como deve ser feita a distribuição do ar e quais os cuidados que devem ser tomados durante o projeto da tubulação. Outro assunto abordado foi a importância da lubriﬁ cação no sistema pneumático, bem como a qualidade do óleo e os tipos comerciais de óleos indicados para os sistemas pneumáticos.

O artigo do link apresenta um problema que existe não só no Brasil, mas em todo o mundo, que é a preocupação em o que fazer com o óleo lubriﬁ cante usado. O artigo fala do re-reﬁ no e da logística reversa. Vale a pena conferir! Disponível em: http://sustenere.co/index.php/rica/

article/view/SPC2179-6858.2017.002.0018.

Saiba mais

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Referências

DORNELES, V.; MUDGE, T. Pneumática Básica. São Paulo: SENAI-CETEMP, 2008.

FESTO DIDACTIC. Introdução à pneumática. S.L.: Festo Didactic, 1999.

FIALHO, A. B. Automação hidráulica: projetos, dimensionamento e análise de circuitos. 5. ed. São Paulo: Érica, 2010.

TECNOLOGIA PNEUMÁTICA INDUSTRIAL. Parker Training, 2005.