200 200 33
SENAI-SP, 2001SENAI-SP, 2001
Trabalho elaborado pela Trabalho elaborado pela Escola Senai “Prof. Dr.
Escola Senai “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” Euryclides de Jesus Zerbini”
Coordenação
Coordenação Geral Geral Magno Magno Diaz Diaz GomesGomes
Equipe responsável Equipe responsável
Coordenação
Coordenação Luíz Zambon Luíz Zambon NetoNeto
Elaboração
Elaboração Edson Edson Carretoni Carretoni Júnior Júnior
Versão Preliminar Versão Preliminar
SENAI - Serviço Nacional de Apre
SENAI - Serviço Nacional de Apre ndizagem Industrial ndizagem Industrial Escola SENAI “Prof. Dr. Eur
Escola SENAI “Prof. Dr. Eur ycliyclides de Jesus des de Jesus Zerbini” Zerbini” Avenida da Saudade, 125, Bairro Pont
Avenida da Saudade, 125, Bairro Pont e Pretae Preta CEP
CEP 13041-670 - 13041-670 - Campinas, Campinas, SP SP senaizer@sp.senai.br
Sumário
Sumário
Unidade l – Pneumática Unidade l – Pneumática Fundamentos
Fundamentos da da mecânica mecânica dos dos fluidos fluidos 55
Compressores 19
Compressores 19
Preparação
Preparação do do ar ar comprimido comprimido 2929 Redes
Redes de de distribuição distribuição de de ar ar comprimido comprimido 4343 Elementos
Elementos pneumáticos pneumáticos de de trabalho trabalho 4949
Válvulas 61
Válvulas 61
Comandos
Comandos seqüenciais seqüenciais pneumáticos pneumáticos 9595
Unidade ll –
Unidade ll – EletropneumátiEletropneumáticaca Componentes
Componentes dos dos circuitos circuitos elétricos elétricos 113113 Elementos
Elementos de de processamento processamento de de sinais sinais 123123 Conversores
Conversores elétricos elétricos 131131
Circuitos
Circuitos eletropneumáticos eletropneumáticos 135135 Comandos
Comandos seqüenciais seqüenciais eletropneumáticos eletropneumáticos 145145
Referências
Fundamentos da mecânica
Fundamentos da mecânica
dos fluidos
dos fluidos
O objetivo é estudarmos o comportamento dos gases em repouso e em movimento, O objetivo é estudarmos o comportamento dos gases em repouso e em movimento, bem como algumas grandezas e unidades físicas.
bem como algumas grandezas e unidades físicas.
O ramo da Ciência que estuda o comportamento dos fluidos em repouso chama-se O ramo da Ciência que estuda o comportamento dos fluidos em repouso chama-se fluidostática; e hidrostática é o estudo específico de fluidos líquidos em repouso. fluidostática; e hidrostática é o estudo específico de fluidos líquidos em repouso.
A pressão é força d
A pressão é força distribuída por área. Pois bem, os líquidos também exercemistribuída por área. Pois bem, os líquidos também exercem pressão.
pressão.
Suponha um recipiente contendo um líquido em equilíbrio. As forças de pressão Suponha um recipiente contendo um líquido em equilíbrio. As forças de pressão exercidas pelo fluido sobre a parede são normais a ela. Se assim não fosse, o líquido exercidas pelo fluido sobre a parede são normais a ela. Se assim não fosse, o líquido estaria escorrendo ao longo da parede, o que negaria a hipótese de equilíbrio.
estaria escorrendo ao longo da parede, o que negaria a hipótese de equilíbrio.
Princípio de Pascal Princípio de Pascal
"A pressão exercida num ponto de um líquido se transmite em igual intensidade em "A pressão exercida num ponto de um líquido se transmite em igual intensidade em todas as direções."
Assim sendo, ao se aplicar uma força
Assim sendo, ao se aplicar uma força FFsobre uma superfíciesobre uma superfície AAde um líquido, cria-sede um líquido, cria-se
uma pressão
uma pressão pp que será a mesma em todos os pontos do líquido.que será a mesma em todos os pontos do líquido.
Nesta primeira análise estamos desprezando o peso do líquido. Nesta primeira análise estamos desprezando o peso do líquido.
Apl
Aplicação do princípio icação do princípio de Pascalde Pascal
Uma aplicação do princípio de Pascal é a prensa hidráulica, que permite multiplicar a Uma aplicação do princípio de Pascal é a prensa hidráulica, que permite multiplicar a força aplicada.
força aplicada.
A figura abaixo mostra, e
A figura abaixo mostra, esquematicamente, o fusquematicamente, o funcionamento de uma prensancionamento de uma prensa hidráulica.
hidráulica.
Neste exemplo, os êmbolos têm seções de áreas A
Neste exemplo, os êmbolos têm seções de áreas A11 e Ae A22, sendo A, sendo A22 > A> A11..
Aplicando a força F
Aplicando a força F11 perpendicularmente ao êmbolo de área Aperpendicularmente ao êmbolo de área A11, surgirá a pressão p, surgirá a pressão p11::
pp11== 11 11 A A F F
De acordo com o princípio de Pascal, essa pressão será transmitida integralmente ao De acordo com o princípio de Pascal, essa pressão será transmitida integralmente ao êmbolo de área A
êmbolo de área A22, que ficará sujeito à força F, que ficará sujeito à força F22..
22 22 22 A A F F pp == Como a pressão
Como a pressão pp é a mesma, conclui-se que :é a mesma, conclui-se que :
pp11 = p= p22 sendo sendo 11 11 11 A A F F pp == ee 22 22 22 A A F F pp == Temos: Temos: = = 11 11 A A F F 22 22 A A F F logo: logo: 22 11 A A A A F F F F 22 11 == Como A
Como A22 é maior que Aé maior que A11, isto implica que F, isto implica que F22 seja maior do que Fseja maior do que F11..
A
A22 > A> A11 ⇒⇒ FF22 > F> F11
Outra relação importante é mostrada na figura abaixo. Os deslocamentos S
Outra relação importante é mostrada na figura abaixo. Os deslocamentos S11 e Se S22 dosdos
êmbolos, indica que o volume de líquido deslocado de um lado é igual ao volume de êmbolos, indica que o volume de líquido deslocado de um lado é igual ao volume de líquido deslocado do outro lado.
líquido deslocado do outro lado.
Isto é: Isto é: V V11 = V= V22 Assim Assim A
A11 . S. S11 = A= A22 SS22 logologo
11 22 22 11 S S S S A A A A = =
Comparando as expressões anteriores obtemos: Comparando as expressões anteriores obtemos:
22 11 A A A A F F F F 22 11 == == 11 22 S S S S e então: e então: == 22 11 F F F F 11 22 S S S S F
F11 x Sx S11 = F= F22 x Sx S22 de onde concluímos que:de onde concluímos que:
ττ11 ττ22
•• O trabalho realizado por FO trabalho realizado por F11 sobre o êmbolo 1 é igual ao trabalho realizado por Fsobre o êmbolo 1 é igual ao trabalho realizado por F22
sobre o êmbolo 2. sobre o êmbolo 2.
•• A prensa hidráulica multiplica força. Todavia, não multiplica energia, nem trabalho, A prensa hidráulica multiplica força. Todavia, não multiplica energia, nem trabalho,
nem potência. nem potência.
Unidades, grandezas e símbolos Unidades, grandezas e símbolos
Para melhor entender o inter-relacionamento dos processos e equipamentos técnicos Para melhor entender o inter-relacionamento dos processos e equipamentos técnicos são necessários conhecimentos básicos das características físicas de cada
são necessários conhecimentos básicos das características físicas de cada
transportador de energia. Para a descrição destas características são necessárias as transportador de energia. Para a descrição destas características são necessárias as definições das grandezas físicas, suas unidades e fórmulas.
definições das grandezas físicas, suas unidades e fórmulas. O sistema adotado pela maiori
O sistema adotado pela maioria dos países a dos países é o sistema internacional é o sistema internacional de unidadede unidade simbolizado pela si
simbolizado pela sigla SI gla SI mas também são utilimas também são utilizados outros sistemas. Para a área zados outros sistemas. Para a área dede tecnologia de automatização são importantes as seguintes unidades:
tecnologia de automatização são importantes as seguintes unidades:
Unidades básicas Unidades básicas
Grandeza
Grandeza Símbolo Símbolo Unidade Unidade (abreviação)(abreviação)
Comprimento
Comprimento λλ,s ,s metro (m)metro (m)
Massa
Massa m m quilograma quilograma (kg)(kg) Tempo
Tempo t t segundo segundo (s)(s) Temperatura Temperatura θθ Τ Τ grau Celsius ( grau Celsius (°°C)C) Kelvin (K) Kelvin (K) Unidades derivadas Unidades derivadas Grandeza
Grandeza Símbolo Símbolo Unidade Unidade (abreviação)(abreviação)
Força F
Força F newton (N)newton (N) 1 N = 1 kg. m.s 1 N = 1 kg. m.s-2-2 pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m pascal (Pa) 1 Pa = 1 N/m22 Pressão P Pressão P bar
bar 1bar 1bar = = 10N/cm10N/cm22 Trabalho
Trabalho ττ joule (J) 1J = 1N.m joule (J) 1J = 1N.m
Potência
Força Força
É toda causa capaz de modificar o estado de movimento ou causar deformação. É É toda causa capaz de modificar o estado de movimento ou causar deformação. É uma grandeza vetorial e para ser perfeitamente caracterizada devemos conhecer sua uma grandeza vetorial e para ser perfeitamente caracterizada devemos conhecer sua intensidade, direção e sentido.
intensidade, direção e sentido.
Unidades de força nos
Unidades de força nos sistemsistemasas
•• InternacionInternacional (SI) al (SI) ... ... N (NewN (Newton)ton)
•• Técnico ...Técnico ... . kgf ou kgf ou kp (quilokp (quilogramagrama-força)-força) •• Inglês ...Inglês ... ... lb (libralb (libra-força)-força)
Peso Peso
Peso de um corpo é a força de atração gravitacional que a terra exerce nos corpos. Peso de um corpo é a força de atração gravitacional que a terra exerce nos corpos. Sendo
Sendo mma massa do corpo ea massa do corpo e g g a aceleração da gravidade da Terra, a intensidade doa aceleração da gravidade da Terra, a intensidade do
peso é dada pela fórmula
peso é dada pela fórmula P= m.g .P= m.g .
A aceleração da gravidade (g) independe da
A aceleração da gravidade (g) independe da natureza dos corpos, varia de lugar paranatureza dos corpos, varia de lugar para lugar de acordo com a altitude, mas seu valor médio no sistema internacional é 9,81 lugar de acordo com a altitude, mas seu valor médio no sistema internacional é 9,81 m/s
m/s22(metros por segundo ao quadrado). Em aplicações técnicas e na resolução de(metros por segundo ao quadrado). Em aplicações técnicas e na resolução de problemas é comum arredondar o valor da aceleração da gravidade(g) para 10 m/s problemas é comum arredondar o valor da aceleração da gravidade(g) para 10 m/s22..
Velocidade Velocidade
É a relação entre o espaço percorrido por um corpo e o correspondente tempo gasto. É a relação entre o espaço percorrido por um corpo e o correspondente tempo gasto.
tt ss v v== onde:onde: v = velocidade v = velocidade s = espaço s = espaço t = tempo t = tempo
Unidades de velocidade nos sistemas Unidades de velocidade nos sistemas
•• Internacional: Internacional: m/s (metros m/s (metros por segundo)por segundo)
cm/s (centímetros por segundo) cm/s (centímetros por segundo)
•• Inglês: Inglês: ft/s ft/s (pés (pés por por segundo)segundo)
pol/s (polegadas por segundo) pol/s (polegadas por segundo)
A força e a
A força e a velocidade são os parâmetros mais importantes no dimensionamento develocidade são os parâmetros mais importantes no dimensionamento de máquinas. Uma furadeira, por exemplo, é dimensionada em função da força
máquinas. Uma furadeira, por exemplo, é dimensionada em função da força
necessária para furar o material, e pela velocidade de corte, ou seja a velocidade da necessária para furar o material, e pela velocidade de corte, ou seja a velocidade da broca.
Pressão Pressão
Um corpo, ao ser apoiado sobre um plano horizontal, terá o seu peso distribuído Um corpo, ao ser apoiado sobre um plano horizontal, terá o seu peso distribuído uniformemente ao longo da superfície de contato
uniformemente ao longo da superfície de contato
A força em cada u
A força em cada unidade de área recebe o nome nidade de área recebe o nome de pressão e é calculada pelade pressão e é calculada pela formula: formula: A A F F P P== onde:onde: P = pressão P = pressão F = força F = força A = área A = área
Unidades de pressão nos sistemas Unidades de pressão nos sistemas •• Internacional Internacional Pa Pa (Pascal)(Pascal)
•• Técnico Técnico kgf/cmkgf/cm22 ou kp/cmou kp/cm22 (quilogramas-força(quilogramas-força
por centímetro quadrado) por centímetro quadrado)
•• Inglês Inglês lb/pollb/pol22 (libras por polegada quadrada)(libras por polegada quadrada)
psi (pounds per square inch) psi (pounds per square inch)
Pressão de um gás Pressão de um gás
Os gases não possuem forma própria, por Os gases não possuem forma própria, por serem fluidos. São compreensíveis e
serem fluidos. São compreensíveis e constituídos de partículas (moléculas, constituídos de partículas (moléculas, átomos, íons) que se movimentam de átomos, íons) que se movimentam de forma rápida e desordenada, ocupando forma rápida e desordenada, ocupando sempre o volume total do recipiente que o sempre o volume total do recipiente que o contêm.
As moléculas de um gás ao se movimentarem se chocam entre si e t
As moléculas de um gás ao se movimentarem se chocam entre si e t ambém com asambém com as paredes dos recipientes. Ao se chocarem, as moléculas produzem uma espécie de paredes dos recipientes. Ao se chocarem, as moléculas produzem uma espécie de bombardeio sobre essas paredes, gerando, assim uma pressão (P).
bombardeio sobre essas paredes, gerando, assim uma pressão (P).
Pressão a
Pressão atmosftmosféricaérica
As camadas de ar exercem um peso sobre a superf
As camadas de ar exercem um peso sobre a superf ície da terra. A atmosfície da terra. A atmosfera exerceera exerce sobre nós uma força equivalente ao seu peso e ela atua em todos os sentidos e sobre nós uma força equivalente ao seu peso e ela atua em todos os sentidos e direções com a mesma intensidade.
direções com a mesma intensidade.
A pressão atmosférica varia de acordo com a
A pressão atmosférica varia de acordo com a altitude, pois em grandes alturas, aaltitude, pois em grandes alturas, a massa de ar é menor do que ao nível do mar.
massa de ar é menor do que ao nível do mar.
Altitude
Altitude (m) (m) Pressão (mbar)Pressão (mbar)
0 1013 0 1013 500 955 500 955 1000 899 1000 899 2000 795 2000 795 5000 540 5000 540 8000 356 8000 356
Visto que a altitude e as condições do tempo também alteram a pressão atmosférica, Visto que a altitude e as condições do tempo também alteram a pressão atmosférica, adota-se uma pressão
adota-se uma pressão de referência que é de referência que é pressão atmosférica absoluta ao nípressão atmosférica absoluta ao nível dovel do mar.
mar.
Pressão atmosférica absoluta: Pressão atmosférica absoluta:
•• 1013 mbar 1013 mbar •• 1013 hPascal1013 hPascal •• 760 Torr (mmHg)760 Torr (mmHg) •• 1,033 kg/cm1,033 kg/cm22 •• 14,7 psi14,7 psi
Pressão absoluta e
Pressão absoluta e pressão manométripressão manométricaca
A pressão manométrica é a que se lê no
A pressão manométrica é a que se lê nos instrumentos de medição (manômetros) ems instrumentos de medição (manômetros) em compressores, ou linhas de ar comprimido e também nos catálogos e especificações compressores, ou linhas de ar comprimido e também nos catálogos e especificações técnicas.
técnicas.
A pressão manométrica não considera a pressão at
A pressão manométrica não considera a pressão atmosférica.mosférica.
A pressão absoluta é soma da
A pressão absoluta é soma da pressão atmosférica com a pressão manométrica.pressão atmosférica com a pressão manométrica.
Quando representamos a pressão absoluta, acrescentamos o símbolo (a) após a Quando representamos a pressão absoluta, acrescentamos o símbolo (a) após a unidade, por exemplo 50 psi (a).
unidade, por exemplo 50 psi (a).
Vazão Vazão
A vazão representa o volume deslocado d
A vazão representa o volume deslocado de um fluido numa unidade de e um fluido numa unidade de tempo.tempo.
tt V V Q Q== onde:onde: Q = vazão Q = vazão
V = volume de fluido deslocado V = volume de fluido deslocado t = tempo
t = tempo
Em tubulações, a vazão do fluido depende da velocidade e da seção transversal do Em tubulações, a vazão do fluido depende da velocidade e da seção transversal do tubo. Assim tubo. Assim A A v v Q Q== ×× onde:onde: Q = vazão Q = vazão v = velocidade v = velocidade
Em compressores, a vazão representa a quantidade de ar descarregada em um Em compressores, a vazão representa a quantidade de ar descarregada em um determinado intervalo de tempo, também chamada “capacidade efetiva” ou “ar livre”. determinado intervalo de tempo, também chamada “capacidade efetiva” ou “ar livre”.
Unidades de vazão nos sistemas: Unidades de vazão nos sistemas:
•• internacional internacional (SI) (SI) mm33/s (metro cúbico por segundo)/s (metro cúbico por segundo)
l/min (litros por minuto) l/min (litros por minuto)
m
m33/min (metros cúbicos por minuto)/min (metros cúbicos por minuto) m
m33/h /h (metros (metros cúbicos cúbicos por por hora)hora)
•• sistema sistema Inglês Inglês pcm pcm (pés (pés cúbicos cúbicos por por minuto)minuto)
cfm (
cfm (cubic cubic feet feet per per minute)minute)
Estas unidades se referem a quantidade de ar ou gás comprimido efetivamente nas Estas unidades se referem a quantidade de ar ou gás comprimido efetivamente nas condições de temperatura e pressão no local onde está instalado o compressor . condições de temperatura e pressão no local onde está instalado o compressor . Como estas condições variam em função da altitude, umidade relativa e temperatura, Como estas condições variam em função da altitude, umidade relativa e temperatura, são definidas condições padrão de medidas, sendo que as mais usadas são:
são definidas condições padrão de medidas, sendo que as mais usadas são:
•• NmNm33/h (normal metro cúbico por hora) definido a pressão 1,033 kg/cm/h (normal metro cúbico por hora) definido a pressão 1,033 kg/cm22,,
temperatura de 0
temperatura de 0 °°C e umidade relativa 0%;C e umidade relativa 0%;
•• SCFM SCFM (standart cubic feet per m(standart cubic feet per minute) definida a prinute) definida a pressão de 14,7 essão de 14,7 lb/pollb/pol22 (psi) ,(psi) ,
temperatura de 60
temperatura de 60 °°F e umidade relativa de 0%.F e umidade relativa de 0%.
Temperatura Temperatura
A esta energia de agitação
A esta energia de agitação das partículas chamamos de energia térmica do corpo.das partículas chamamos de energia térmica do corpo.
As partículas constituintes dos corpos estão
As partículas constituintes dos corpos estão constantemente em movimento, sendoconstantemente em movimento, sendo dotadas de uma energia de movimento ou energia de agitação.
dotadas de uma energia de movimento ou energia de agitação.
Entenderemos temperatura como uma medida do estado de agitação das partículas Entenderemos temperatura como uma medida do estado de agitação das partículas que constituem os corpos. Quanto maior a temperatura mais agitadas ficam as que constituem os corpos. Quanto maior a temperatura mais agitadas ficam as partículas do corpo.
partículas do corpo.
Quando dois corpos em temperatura diferentes são postos em contato, Quando dois corpos em temperatura diferentes são postos em contato,
espontaneamente há transferência de energia térmica (calor) do corpo mais quente espontaneamente há transferência de energia térmica (calor) do corpo mais quente para o mais frio até ser atingido o equilíbrio térmico.
Algumas grandezas, como o comprimento, volume, resistência elétrica, variam de Algumas grandezas, como o comprimento, volume, resistência elétrica, variam de
acordo com a temperatura são as grandezas termométricas. acordo com a temperatura são as grandezas termométricas.
Escalas termométricas Escalas termométricas
Existem várias escalas termométricas, como por
Existem várias escalas termométricas, como por exemplo Celsius (exemplo Celsius (°°C), FahrenheitC), Fahrenheit
((°°F), Reaumur (F), Reaumur (°°R) e Kelvin ou absoluta (K).R) e Kelvin ou absoluta (K).
Para se estabelecer uma correspondência entre estas escalas estabelecemos pontos Para se estabelecer uma correspondência entre estas escalas estabelecemos pontos de referência
de referência denominados pontos denominados pontos fixos, tais fixos, tais que:que:
•• 11oo ponto fixo ponto fixo = temperatura do gel= temperatura do gelo fundente, sob pressão normal o fundente, sob pressão normal (1atm);(1atm); •• 22oo ponto fixo = temperatura do vapor de água em ebulição, sob pressão normalponto fixo = temperatura do vapor de água em ebulição, sob pressão normal
(1atm). (1atm).
Para conversão de escalas, usamos a seguinte relação: Para conversão de escalas, usamos a seguinte relação:
55 273 273 K K 44 R R 99 32 32 F F 55 C C oo oo oo −− = = = = − − = = Variáveis de estado Variáveis de estado
As variáveis de estado P (pressão), V
As variáveis de estado P (pressão), V (volume ) e T (temperatura) são grandezas que(volume ) e T (temperatura) são grandezas que se relacionam e especificam o estado de uma dada massa gasosa.
se relacionam e especificam o estado de uma dada massa gasosa.
Transformações dos Gases Transformações dos Gases
Certa massa sofre uma transformação gasosa quando passa a um novo estado, Certa massa sofre uma transformação gasosa quando passa a um novo estado, quando ocorrem variações nas grandezas P, V e T.
1 1 1 1 1 1 VV TT P P ×× ×× PP22 ××VV22 ××TT22 estado estado11
⇒
⇒
estado estado22Há casos mais simples em que se fixa uma das grandezas modificando-se apenas as Há casos mais simples em que se fixa uma das grandezas modificando-se apenas as outras duas.
outras duas.
Transformação isotérmica é aquela na qual a temperatura do gás é mantida Transformação isotérmica é aquela na qual a temperatura do gás é mantida constante.
constante.
T T11= T= T22
Transformação isobárica é
Transformação isobárica é aquela aquela na qual a na qual a pressão do gás pressão do gás é mantida constante.é mantida constante.
P
P11= P= P22
Transformação isométrica ou isocórica é aquela na qual o volume do gás é mantido Transformação isométrica ou isocórica é aquela na qual o volume do gás é mantido constante.
constante.
V
V11= V= V22
Leis Físicas dos Gases Leis Físicas dos Gases
Lei de Boyle-Mariotte Lei de Boyle-Mariotte
A lei de Boyle-Mariotte se aplica às transformações isotérmicas. Ela menciona a A lei de Boyle-Mariotte se aplica às transformações isotérmicas. Ela menciona a
influência da pressão sobre o volume de uma massa constante de um mesmo gás, influência da pressão sobre o volume de uma massa constante de um mesmo gás, mantido a temperatura constante. Seu enunciado diz:
mantido a temperatura constante. Seu enunciado diz:
“À temperatura constante, o volume ocupado por determinada massa gasosa é “À temperatura constante, o volume ocupado por determinada massa gasosa é inversamente proporcional a sua pressão.”
inversamente proporcional a sua pressão.” Assim se duplicarmos, por exemplo, a pressão (
Assim se duplicarmos, por exemplo, a pressão ( P P 22 ==22××P P 11), o volume fica reduzido à), o volume fica reduzido à
metade (V
⇒ ⇒ PP11 VV11 PP22 VV22 × × = = × × ⇓ ⇓ V V P P ×× =constante=constante 1
1aa Lei Lei Charles-Gay-Charles-Gay-LussacLussac
A primeira lei de Charles-Gay-Lussac se aplica às transformações isobáricas. Ela A primeira lei de Charles-Gay-Lussac se aplica às transformações isobáricas. Ela
menciona a influência da temperatura sobre o volume de uma massa constante de menciona a influência da temperatura sobre o volume de uma massa constante de um mesmo gás, que é mantido sob pressão constante. Seu enunciado diz:
um mesmo gás, que é mantido sob pressão constante. Seu enunciado diz:
“À pressão constante, o volume ocupado por uma determinada massa gasosa é “À pressão constante, o volume ocupado por uma determinada massa gasosa é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta.”
diretamente proporcional a sua temperatura absoluta.”
Assim se duplicarmos, por exemplo, a temperatura absoluta ou K
Assim se duplicarmos, por exemplo, a temperatura absoluta ou K elvin (Telvin (T22=2T=2T11), o), o
volume irá também duplicar (V
volume irá também duplicar (V22 = 2V= 2V11))
⇒ ⇒ 11 11 T T V V = = 22 22 T T V V ⇓ ⇓ T T V V = constante = constante 2
2aa Lei de Lei de Charles-Gay-Charles-Gay-LussacLussac
A 2
A 2aa Lei de Charles-Gay-Lussac se aplica às transformações isométricas ouLei de Charles-Gay-Lussac se aplica às transformações isométricas ou
isocóricas. Ela menciona a influência da temperatura sobre a pressão de uma massa isocóricas. Ela menciona a influência da temperatura sobre a pressão de uma massa constante de um mesmo gás, que é mantido sob volume constante. Seu enunciado constante de um mesmo gás, que é mantido sob volume constante. Seu enunciado diz:
diz:
“A um volume constante, a pressão exercida por uma determinada massa gasosa é “A um volume constante, a pressão exercida por uma determinada massa gasosa é diretamente proporcional a sua temperatura absoluta.”
diretamente proporcional a sua temperatura absoluta.”
Assim, se duplicarmos, por exemplo, a temperatura absoluta ou K
Assim, se duplicarmos, por exemplo, a temperatura absoluta ou K elvin (Telvin (T22 = 2T= 2T11), a), a
pressão irá, também, duplicar (p
⇒ ⇒ 11 11 T T pp = = 22 22 T T pp ⇓ ⇓ T T pp = constante = constante
Gases Perfeitos ou ideais Gases Perfeitos ou ideais
Gases perfeitos ou ideais são aqueles que só existem teoricamente e obedecem, Gases perfeitos ou ideais são aqueles que só existem teoricamente e obedecem, rigorosamente , às leis estudadas anteriormente. Os gases reais apresentam rigorosamente , às leis estudadas anteriormente. Os gases reais apresentam
comportamento que se aproximam dos ideais, quanto mais baixa for a pressão e mais comportamento que se aproximam dos ideais, quanto mais baixa for a pressão e mais alta a sua temperatura.
alta a sua temperatura.
Reunindo-se as leis de Boyle-Mariotte e
Reunindo-se as leis de Boyle-Mariotte e Charles-Gay-Lussac numa única expressão,Charles-Gay-Lussac numa única expressão, para dada massa gasosa, temos a equação geral dos gases perfeitos:
para dada massa gasosa, temos a equação geral dos gases perfeitos:
1 1 1 1 1 1 T T V V P P ⋅⋅ = = 2 2 2 2 2 2 T T V V P P ⋅⋅ ∴ ∴ T T V V P P⋅⋅ = constante = constante
Para o ar comprimido vale também a equação geral dos gases. Para o ar comprimido vale também a equação geral dos gases.
Compressores
Compressores
Proporcionar conhecimentos de tipos, formas construtivas e funcionamento, de Proporcionar conhecimentos de tipos, formas construtivas e funcionamento, de alguns compressores e os critérios para sua escolha.
alguns compressores e os critérios para sua escolha.
Para produção do ar comprimido são necessários compressores. Esses comprimem o Para produção do ar comprimido são necessários compressores. Esses comprimem o ar até a pressão de trabalho desejada. A maioria dos acionamentos e comandos
ar até a pressão de trabalho desejada. A maioria dos acionamentos e comandos pneumáticos funciona através de uma estação central de distribuição de ar pneumáticos funciona através de uma estação central de distribuição de ar comprimido.
comprimido.
Não é necessário calcular nem planejar a transformação e transmissão da energia do Não é necessário calcular nem planejar a transformação e transmissão da energia do ar comprimido para cada equipamento
ar comprimido para cada equipamento (consumidor) individual. Uma estação(consumidor) individual. Uma estação
compressora fornece o ar comprimido já calculado, para os equipamentos, através de compressora fornece o ar comprimido já calculado, para os equipamentos, através de uma tubulação.
uma tubulação.
Ao projetar a produção ou consumo d
Ao projetar a produção ou consumo de ar, devem ser consideradas ampliações ee ar, devem ser consideradas ampliações e futuras aquisições de novos equipamentos pneumáticos. Uma ampliação posterior da futuras aquisições de novos equipamentos pneumáticos. Uma ampliação posterior da instalação torna-se, geralmente, muito cara.
instalação torna-se, geralmente, muito cara.
Nas indústrias de mineração ou para máquinas que mudam freqüentemente de lugar Nas indústrias de mineração ou para máquinas que mudam freqüentemente de lugar são usadas instalações móveis de ar comprimido.
são usadas instalações móveis de ar comprimido.
Muito importante é o grau de pureza do ar. Ar limpo garante uma longa vida útil à Muito importante é o grau de pureza do ar. Ar limpo garante uma longa vida útil à instalação. O emprego correto dos diversos tipos de compressores também deve ser instalação. O emprego correto dos diversos tipos de compressores também deve ser considerado.
considerado.
Os parâmetros de dimensionamento de um compressor são: Os parâmetros de dimensionamento de um compressor são:
•
• Pressão máxima: é a que o compressor deve atingir. Normalmente é especificadaPressão máxima: é a que o compressor deve atingir. Normalmente é especificada
em 1bar (aproximadamente) acima da pressão de trabalho do equipamento a ser em 1bar (aproximadamente) acima da pressão de trabalho do equipamento a ser acionado. Em casos especiais, pode-se indicar a razão de compressão entre a acionado. Em casos especiais, pode-se indicar a razão de compressão entre a
•
• Capacidade efetiva: vazão de ar comprimido no ponto de descarga doCapacidade efetiva: vazão de ar comprimido no ponto de descarga do
compressor, medida nas condições de pressão e temperatura do ar de admissão. compressor, medida nas condições de pressão e temperatura do ar de admissão.
Basicamente existem dois tipos de compressores, classificados de acordo com o Basicamente existem dois tipos de compressores, classificados de acordo com o processo de compressão do ar:
processo de compressão do ar:
•
• dinâmicosdinâmicos •
• deslocamento positivodeslocamento positivo
Compressores dinâmicos Compressores dinâmicos
Esses compressores trabalham segundo um princípio de aceleração de massa e são Esses compressores trabalham segundo um princípio de aceleração de massa e são adequados para o fornecimento de grandes vazões. Os turbocompressores como adequados para o fornecimento de grandes vazões. Os turbocompressores como também são chamados, são construídos em duas versões:
também são chamados, são construídos em duas versões:
• • radialradial • • axialaxial Compressor radial Compressor radial
Este compressor é composto por um rotor com pás inclinadas, como uma turbina. O Este compressor é composto por um rotor com pás inclinadas, como uma turbina. O ar é empurrado pelo rotor devido sua alta rotação e lançado através de um difusor ar é empurrado pelo rotor devido sua alta rotação e lançado através de um difusor radial. A velocidade é transformada em pressão no rotor, no difusor radial e no de radial. A velocidade é transformada em pressão no rotor, no difusor radial e no de saída.
saída.
Os compressores centrífugos multiestágio utilizam 2 ou mais rotores montados no Os compressores centrífugos multiestágio utilizam 2 ou mais rotores montados no mesmo eixo. Cada estágio tem um difusor radial e um canal de retorno separando os mesmo eixo. Cada estágio tem um difusor radial e um canal de retorno separando os rotores.
As principais aplicações desses compressores estão na área de processos que As principais aplicações desses compressores estão na área de processos que
necessitam de grande quantidade de ar. necessitam de grande quantidade de ar.
Compress
Compressor or axialaxial
Esse tipo de compressor é de grande capacidade e de alta rotação, com Esse tipo de compressor é de grande capacidade e de alta rotação, com
características totalmente diferentes do radial. Cada estágio consiste de duas fileiras características totalmente diferentes do radial. Cada estágio consiste de duas fileiras de lâminas, uma rotativa e outra estacionária. As lâminas do rotor transmitem
de lâminas, uma rotativa e outra estacionária. As lâminas do rotor transmitem
velocidade e pressão ao ar, e a velocidade é transformada em pressão nas lâminas velocidade e pressão ao ar, e a velocidade é transformada em pressão nas lâminas estacionárias.
estacionárias.
O compressor centrífugo axial é empregado nas indústrias que necessitam de ar a O compressor centrífugo axial é empregado nas indústrias que necessitam de ar a baixa pressão e alta vazão, como túneis de vento, combustão, agitadores, ventilação, baixa pressão e alta vazão, como túneis de vento, combustão, agitadores, ventilação, resfriamento de gases, petroquímicas.
Compressores de deslocamento positivo Compressores de deslocamento positivo
Compressores de êmbolo com movimento linear Compressores de êmbolo com movimento linear
A construção desses compressores está base
A construção desses compressores está baseada na redução de volume da massaada na redução de volume da massa gasosa. Isso significa que o ar da atmosfera é confinado em câmara(s) fechada(s) gasosa. Isso significa que o ar da atmosfera é confinado em câmara(s) fechada(s) (câmara de compressão) onde um êmbolo, por exemplo, comprime o ar reduzindo o (câmara de compressão) onde um êmbolo, por exemplo, comprime o ar reduzindo o seu volume, obtendo assim um aumento de pressão.
seu volume, obtendo assim um aumento de pressão.
Este tipo de compressor é apropriado não só para baixas e médias pressões, mas Este tipo de compressor é apropriado não só para baixas e médias pressões, mas também para altas. A faixa de pressão é de cerca de 100 kPa (1 bar) até milhares de também para altas. A faixa de pressão é de cerca de 100 kPa (1 bar) até milhares de kPa.
kPa.
Para obter ar a pressões elevadas, são necessários compressores de vários estágios Para obter ar a pressões elevadas, são necessários compressores de vários estágios de compressão. O
de compressão. O ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão),ar aspirado será comprimido pelo primeiro êmbolo (pistão), refrigerado intermediariamente, para logo ser comprimido pelo segundo êmbolo refrigerado intermediariamente, para logo ser comprimido pelo segundo êmbolo (pistão).
O volume da segunda câmara de compressão é menor em relação ao da primeira. O volume da segunda câmara de compressão é menor em relação ao da primeira. Durante o trabalho de compressão é gerado calor, que tem que ser eliminado pelo Durante o trabalho de compressão é gerado calor, que tem que ser eliminado pelo sistema de refrigeração.
sistema de refrigeração.
Os compressores de êmbolo com movimento linear podem também ser de duplo Os compressores de êmbolo com movimento linear podem também ser de duplo efeito, realizando trabalho no avanço e no retorno. Para isso possuem duas câmaras efeito, realizando trabalho no avanço e no retorno. Para isso possuem duas câmaras de compressão, uma em cada lado do êmbolo.
de compressão, uma em cada lado do êmbolo.
Em alguns casos existe a necessidade de ar comprimido de melhor qualidade, isento Em alguns casos existe a necessidade de ar comprimido de melhor qualidade, isento de resíduos de óleo.
Neste caso é necessário que haja uma separação entre a câmara de sucção / Neste caso é necessário que haja uma separação entre a câmara de sucção /
compressão e o êmbolo, o que é conseguido através da utilização de um compressor compressão e o êmbolo, o que é conseguido através da utilização de um compressor de membrana.
de membrana.
Compress
Compressor de or de êmbolo rotativo de palhetas deslizantesêmbolo rotativo de palhetas deslizantes
O compressor de palhetas consiste de um rotor dotado de ranhuras girando em uma O compressor de palhetas consiste de um rotor dotado de ranhuras girando em uma carcaça excêntrica. As palhetas ou lâminas inseridas nas ranhuras podem deslizar carcaça excêntrica. As palhetas ou lâminas inseridas nas ranhuras podem deslizar livremente. A força centrífuga mantém as palhetas comprimidas contra a superfície livremente. A força centrífuga mantém as palhetas comprimidas contra a superfície interna da carcaça excêntrica, resultando num selo entre os compartimentos
interna da carcaça excêntrica, resultando num selo entre os compartimentos formados pelas palhetas. Também as extremidades do rotor são seladas. formados pelas palhetas. Também as extremidades do rotor são seladas.
A locação excêntrica do rotor em relação à carcaça
A locação excêntrica do rotor em relação à carcaça forma um espaço de fforma um espaço de f olga deolga de seção transversal crescente. À medida que o rotor gira, o ar entra através das seção transversal crescente. À medida que o rotor gira, o ar entra através das
aberturas nos compartimentos, formados pelas palhetas, sendo então aprisionado e aberturas nos compartimentos, formados pelas palhetas, sendo então aprisionado e seu volume gradativamente reduzido até ser descarregado do lado oposto.
seu volume gradativamente reduzido até ser descarregado do lado oposto.
Compress
Compressor rotativo de or rotativo de parafusoparafuso
Este compressor é composto de dois parafusos entrelaçados que giram em eixos Este compressor é composto de dois parafusos entrelaçados que giram em eixos paralelos dentro de uma carcaça com folgas bastante reduzidas.
Os parafusos geralmente têm uma configuração complementar, tipo macho-fêmea. O Os parafusos geralmente têm uma configuração complementar, tipo macho-fêmea. O rotor macho possui lóbulos convexos que correspondem aos pistões. Tendo uma rotor macho possui lóbulos convexos que correspondem aos pistões. Tendo uma seção transversal em forma de arco circular, estes lóbulos formam hélices ao longo seção transversal em forma de arco circular, estes lóbulos formam hélices ao longo do comprimento do rotor como as cristas de uma rosca.
do comprimento do rotor como as cristas de uma rosca.
O rotor fêmea correspondente possui sulcos côncavos equivalentes aos cilindros que O rotor fêmea correspondente possui sulcos côncavos equivalentes aos cilindros que possuem a mesma seção transversal em forma de arco circular para aceitar o lóbulo possuem a mesma seção transversal em forma de arco circular para aceitar o lóbulo do rotor-macho complementar.
do rotor-macho complementar.
Ao girar, os rotores produzem um ciclo de três fa
Ao girar, os rotores produzem um ciclo de três fases. Na primeira fase, sucção, osses. Na primeira fase, sucção, os espaços do “cilindro” passam pela abertura de entrada numa das extremidades da espaços do “cilindro” passam pela abertura de entrada numa das extremidades da carcaça e são enchidos com ar atmosférico.
carcaça e são enchidos com ar atmosférico.
Quando o espaço entre lóbulos está completamente cheio, a rotação dos “cilindros” Quando o espaço entre lóbulos está completamente cheio, a rotação dos “cilindros” faz com que o espaço passe além da abertura de entrada, aprisionando o ar entre o faz com que o espaço passe além da abertura de entrada, aprisionando o ar entre o rotor e a carcaça.
rotor e a carcaça.
Ao continuar a rotação, os
Ao continuar a rotação, os “cilindros” realizam a fase de compressão. Aqui os lóbulos“cilindros” realizam a fase de compressão. Aqui os lóbulos helicoidais machos ou pistões giram para dentro dos sulcos do rotor fêmea ou
helicoidais machos ou pistões giram para dentro dos sulcos do rotor fêmea ou cilindros.
cilindros.
O ponto de entrelaçamento move-se ao longo do comprimento do rotor, reduzindo O ponto de entrelaçamento move-se ao longo do comprimento do rotor, reduzindo progressivamente o volume do ar e conseqüentemente aumentando a pressão. progressivamente o volume do ar e conseqüentemente aumentando a pressão.
A fase f
A fase final de descarga ocorre quando o espaço inal de descarga ocorre quando o espaço entre lóbulo cheio de ar comprimidoentre lóbulo cheio de ar comprimido chega ao pórtico de saída.
Compressor tipo roots Compressor tipo roots
Consiste de dois rotores simétricos em forma de oito, chamados de lóbulos, que Consiste de dois rotores simétricos em forma de oito, chamados de lóbulos, que giram em direção oposta, transportando o ar de um lado para o outro, sem alteração giram em direção oposta, transportando o ar de um lado para o outro, sem alteração de volume
de volume
Critérios para escolha de
Critérios para escolha de compressorescompressores
Os critérios para escolha de compressores envolvem os seguintes itens: Os critérios para escolha de compressores envolvem os seguintes itens:
Tipo construtivo Tipo construtivo
•
• compressor de êmbolo com movimento rotativocompressor de êmbolo com movimento rotativo •
• compressor de êmbolo com movimento linear compressor de êmbolo com movimento linear •
• compressor dinâmico (radial, axial)compressor dinâmico (radial, axial)
Lubrificação Lubrificação • • a secoa seco • • a óleoa óleo •
• a injeção de óleoa injeção de óleo
Execução Execução • • monoestágiomonoestágio • • multiestágiomultiestágio
Refrigeração Refrigeração • • a ar a ar • • a águaa água •
• por injeção de óleopor injeção de óleo
Regulagem de marcha em vazio(descarga, fechamento) Regulagem de marcha em vazio(descarga, fechamento)
•
• de carga parcial (rotação)de carga parcial (rotação) •
• IntermitenteIntermitente
Local de montagem Local de montagem
A estação de compressores deve ser monta
A estação de compressores deve ser montada dentro de um ambiente fda dentro de um ambiente fechado, comechado, com proteção acústica. O ambiente deve ter boa ventilação e o ar sugado deve ser fresco, proteção acústica. O ambiente deve ter boa ventilação e o ar sugado deve ser fresco, seco e livre de poeira ou resíduos.
seco e livre de poeira ou resíduos.
Pressão e vazão Pressão e vazão
A pressão e a vazão est
A pressão e a vazão estão diretamente relacionadas e atuam sobre a ão diretamente relacionadas e atuam sobre a capacidade docapacidade do equipamento e dos componentes. Isto significa que, para cada equipamento, deve equipamento e dos componentes. Isto significa que, para cada equipamento, deve estar disponível o ar comprimido necessário como também a pressão de trabalho estar disponível o ar comprimido necessário como também a pressão de trabalho necessária.
necessária.
Para obter este resultado, são necessários: Para obter este resultado, são necessários:
•
• suficiente vazão do compressor;suficiente vazão do compressor; •
• correta pressão na rede;correta pressão na rede; •
• tubulação de distribuição corretamente dimensionada em função da vazão, datubulação de distribuição corretamente dimensionada em função da vazão, da
pressão e da queda de pressão admissível. pressão e da queda de pressão admissível.
Reservatório de ar comprimido Reservatório de ar comprimido
Este reservatório serve para estabilizar a distribuição de ar comprimido. Elimina as Este reservatório serve para estabilizar a distribuição de ar comprimido. Elimina as oscilações de pressão na rede distribuidora e, quando ocorre uma elevação
oscilações de pressão na rede distribuidora e, quando ocorre uma elevação momentânea do consumo de ar, é uma garantia de reserva.
momentânea do consumo de ar, é uma garantia de reserva.
A g
A grandrande se supeuperfrfície ície do do resereservatrvatório ório refrefrigerigera ra o ao ar sr supleuplementmentar. ar. AssiAssim, m, parparte te dada umidade é condensada e separa-se do ar
umidade é condensada e separa-se do ar no reservatório, saindo pelo dreno.no reservatório, saindo pelo dreno.
O tamanho do reservatório de ar comprimido depende: O tamanho do reservatório de ar comprimido depende:
•
• do volume fornecido pelo compressor;do volume fornecido pelo compressor; •
• do consumo de ar;do consumo de ar; •
•
• do tipo de regulagem dos compressores;do tipo de regulagem dos compressores; •
Preparação do ar
Preparação do ar
comprimido
comprimido
Na preparação do ar comprimido, uma série de providências deve ser tomada quanto a Na preparação do ar comprimido, uma série de providências deve ser tomada quanto a sua pureza, a presença de partículas estranhas, a água, o óleo, etc.
sua pureza, a presença de partículas estranhas, a água, o óleo, etc.
Estudaremos assuntos diretamente ligados à qualidade do ar, tais como as diversas Estudaremos assuntos diretamente ligados à qualidade do ar, tais como as diversas formas de filtragem e secagem, bem como todos os componentes dos instrumentos formas de filtragem e secagem, bem como todos os componentes dos instrumentos que se prestam a isso.
que se prestam a isso.
Impurezas Impurezas
Uma preparação adequada do ar comprimido prolonga a vida útil dos elementos Uma preparação adequada do ar comprimido prolonga a vida útil dos elementos pneumáticos. Portanto,
pneumáticos. Portanto, a qualidade do ar comprimido é um fator muito importante a ser a qualidade do ar comprimido é um fator muito importante a ser observado. Quanto a rede de condutores de ar comprimido não é drenada (pelo
observado. Quanto a rede de condutores de ar comprimido não é drenada (pelo escoamento da água condensada no interior da tubulação) a água pode causar a escoamento da água condensada no interior da tubulação) a água pode causar a corrosão na rede metálica, nos elementos pneumáticos e nas máquinas.
corrosão na rede metálica, nos elementos pneumáticos e nas máquinas.
O óleo residual proveniente dos compressores pode produzir, junto com o ar O óleo residual proveniente dos compressores pode produzir, junto com o ar comprimido, uma mistura de ar e óleo (mistura gasosa), que apresenta perigo de comprimido, uma mistura de ar e óleo (mistura gasosa), que apresenta perigo de explosão, principalmente quando há temperaturas elevadas (mais de 333k). explosão, principalmente quando há temperaturas elevadas (mais de 333k).
Com a colocação de resfriadores, eliminam-se, de uma maneira geral, as partículas Com a colocação de resfriadores, eliminam-se, de uma maneira geral, as partículas estranhas, água e óleo.
Resfriador Resfriador
1.
1. Entrada Entrada de de ar ar 2.
2. Saída Saída de de ar ar (refrigerado)(refrigerado) 3.
3. Entrada Entrada de de água água de de refrigeraçãorefrigeração 4.
4. Saída Saída de de águaágua 5.
5. Peça Peça de de refrigeraçãorefrigeração 6. Separador
6. Separador 7.
7. Saída Saída de de água água condensadacondensada 8.
8. Válvula Válvula de de segurançasegurança
Em muitos casos, o que leva a falhas e avarias nas instalações e nos elementos Em muitos casos, o que leva a falhas e avarias nas instalações e nos elementos
pneumáticos são as impurezas em formas de partículas de sujeira ou ferrugem que se pneumáticos são as impurezas em formas de partículas de sujeira ou ferrugem que se acumulam nas tubulações.
acumulam nas tubulações.
A separação primária do condensado é f
A separação primária do condensado é f eita no separador, após o eita no separador, após o resfriador.resfriador. A separação final, f
A separação final, f iltragem e outros tratamentos secundários do ar comprimido, éiltragem e outros tratamentos secundários do ar comprimido, é executada no local de consumo. Para isso é necessário atentar especialmente para a executada no local de consumo. Para isso é necessário atentar especialmente para a ocorrência de umidade.
ocorrência de umidade.
A água (umidade) já penetra na rede
A água (umidade) já penetra na rede pelo próprio ar aspirado pelo compressor.pelo próprio ar aspirado pelo compressor. A incidência da umidade depende, em primeira instância, da umidade relativa do A incidência da umidade depende, em primeira instância, da umidade relativa do ar ar
que, por sua vez, depende da temperatura e condições atmosféricas. que, por sua vez, depende da temperatura e condições atmosféricas.
Umidade absoluta é a quantidade de água contida em 1m
Umidade absoluta é a quantidade de água contida em 1m33 de ar.de ar. Quantidade de saturação é a quantidade de água admitida em 1m
Quantidade de saturação é a quantidade de água admitida em 1m33 de ar a umade ar a uma determinada temperatura.
determinada temperatura.
Nesse caso, a umidade relativa é de 100% (ponto de orvalho). Nesse caso, a umidade relativa é de 100% (ponto de orvalho).
No diagrama do ponto de orvalho, pode-se observar a quantidade de saturação à No diagrama do ponto de orvalho, pode-se observar a quantidade de saturação à temperatura correspondente.
temperatura correspondente.
umidade
umidade relativa relativa = = xx100%100% saturação saturação de de quantidade quantidade relativa relativa umidade umidade
Exemplo: No ponto de orvalho, a 20
Exemplo: No ponto de orvalho, a 2000C, 1mC, 1m33 de ar contém 17,3g de água.de ar contém 17,3g de água.
Limitação dos efeitos por meio de: Limitação dos efeitos por meio de:
•
• filtragem do ar aspirado;filtragem do ar aspirado; •
• utilização de compressores livres de óleo;utilização de compressores livres de óleo; •
• passagem do ar comprimido por um secador, em casos de ocorrência depassagem do ar comprimido por um secador, em casos de ocorrência de
umidade. umidade.
Para isso existem os seguintes processos: Para isso existem os seguintes processos:
•
• Secagem por absorçãoSecagem por absorção •
• Secagem por adsorçãoSecagem por adsorção •
• Secagem por resfriamentoSecagem por resfriamento
Diagrama do ponto de
Exemplo - Para um ponto de orvalho de 313K (40
Exemplo - Para um ponto de orvalho de 313K (4000C), 1mC), 1m33 de ar contém 50g de água.de ar contém 50g de água.
Secagem por absorção Secagem por absorção
A secagem por absorção é um processo puramente
A secagem por absorção é um processo puramente químico. O ar comprimido passaquímico. O ar comprimido passa sobre uma camada solta de um elemento secador (cloreto de cálcio, cloreto de lítio). A sobre uma camada solta de um elemento secador (cloreto de cálcio, cloreto de lítio). A água ou vapor de água que entra em contato com esse elemento combina-se
água ou vapor de água que entra em contato com esse elemento combina-se quimicamente com ele e se dilui na forma de combinação elemento secador água. quimicamente com ele e se dilui na forma de combinação elemento secador água.
Esta mistura deve ser removida periodicamente do absorvedor. A operação pode ser Esta mistura deve ser removida periodicamente do absorvedor. A operação pode ser manual ou automática.
manual ou automática.
Com o tempo, o elemento secador é consumido e o secador deve ser reabastecido Com o tempo, o elemento secador é consumido e o secador deve ser reabastecido periodicamente (duas a quatro vezes por ano) conforme o volume de uso. O secador periodicamente (duas a quatro vezes por ano) conforme o volume de uso. O secador por absorção separa,
por absorção separa, ao mesmo tempo, vao mesmo tempo, vapor e partículas apor e partículas de óleo. Porém, quantidadede óleo. Porém, quantidade maiores de óleo influenciam no funcionamento do secador. Por isso, é conveniente maiores de óleo influenciam no funcionamento do secador. Por isso, é conveniente antepor um filtro fino ao secador.
antepor um filtro fino ao secador.
O processo de absorção caracteriza-se por: O processo de absorção caracteriza-se por:
•
• montagem simples da instalação;montagem simples da instalação; •
• desgaste mecânico mínimo, já que o secador não possui peças móveis;desgaste mecânico mínimo, já que o secador não possui peças móveis; •
Secagem por adsorção Secagem por adsorção
A secagem por adsorção
A secagem por adsorção está baseada num processo festá baseada num processo físico:ísico: adsorção
adsorção⇒⇒fixação de uma substância na superfície de outra substânciafixação de uma substância na superfície de outra substância
O elemento secador é um material granulado com aresta ou em formas de esferas. O elemento secador é um material granulado com aresta ou em formas de esferas. Este elemento secador é formado de quase 100% de dióxido de silício. Em geral é Este elemento secador é formado de quase 100% de dióxido de silício. Em geral é conhecido pelo nome de gel (sílica gel). O ar comprimido úmido é conduzido através conhecido pelo nome de gel (sílica gel). O ar comprimido úmido é conduzido através da camada de gel
da camada de gel e o elemento secador adsorve e o elemento secador adsorve a água e o vapor de água.a água e o vapor de água.
É evidente que a capacidade de acumulação de uma camada de gel é limitada. É evidente que a capacidade de acumulação de uma camada de gel é limitada.
Quando o elemento secador estiver saturado, poderá ser regenerado facilmente: basta Quando o elemento secador estiver saturado, poderá ser regenerado facilmente: basta soprar ar quente através da camada saturada e o ar quente absorverá a umidade do soprar ar quente através da camada saturada e o ar quente absorverá a umidade do elemento secador. A energia calorífica para a regeneração pode ser gerada também elemento secador. A energia calorífica para a regeneração pode ser gerada também por eletricidade ou por
por eletricidade ou por ar comprimiar comprimido quente. Mediante a do quente. Mediante a montagem em paralelo montagem em paralelo dede duas instalações de adsorção uma delas pode estar ligada para secar enquanto a duas instalações de adsorção uma delas pode estar ligada para secar enquanto a outra estiver sendo soprada com ar quente (regeneração).
outra estiver sendo soprada com ar quente (regeneração).
Secagem por
Secagem por resfriamentresfriamentoo
O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio da diminuição da O secador de ar comprimido por resfriamento funciona pelo princípio da diminuição da temperatura do ponto de orvalho. O ponto de orvalho é a temperatura a qual deve ser temperatura do ponto de orvalho. O ponto de orvalho é a temperatura a qual deve ser resfriado um gás para se obter a condensação do vapor de água contido nele. O ar resfriado um gás para se obter a condensação do vapor de água contido nele. O ar comprimido a ser secado entra no secador, passando
comprimido a ser secado entra no secador, passando primeiro pelo primeiro pelo trocador de calor trocador de calor aa ar. Mediante o a
que está
que está entrando é entrando é resfriado. Forma-se uresfriado. Forma-se um condensado de m condensado de óleo e água que é elóleo e água que é elimiiminadonado pelo trocador de calor. Esse ar comprimido pré resfriado circula através do trocador de pelo trocador de calor. Esse ar comprimido pré resfriado circula através do trocador de calor (vaporizador) e assim sua temperatura desce até 1,7
calor (vaporizador) e assim sua temperatura desce até 1,700C, aproximadamente. DestaC, aproximadamente. Desta
maneira, o ar é submetido a uma segunda separação de condensado de água e óleo. maneira, o ar é submetido a uma segunda separação de condensado de água e óleo.
Posteriormente, o ar comprimido pode
Posteriormente, o ar comprimido pode ainda passar por um fainda passar por um filtro fino a filtro fino a fim de eliminar osim de eliminar os corpos estranhos.
corpos estranhos.
Exemplo de cálculo para se determinar a quantidade de água em um certo volume de Exemplo de cálculo para se determinar a quantidade de água em um certo volume de ar aspirado: ar aspirado: Quantidade de ar aspirado V=400m Quantidade de ar aspirado V=400m33/h/h PressãoP=8bar PressãoP=8bar TemperaturaT=323K (50 TemperaturaT=323K (5000C)C) Umidade relativa do ar = 60% Umidade relativa do ar = 60% Umidade absoluta do ar? Umidade absoluta do ar?
umidade relativa do ar = umidade relativa do ar = saturação saturação de de quantidade quantidade ar ar do do absoluta absoluta umidade umidade x 100% x 100%
No exemplo, a incógnita é a umidade absoluta do ar: No exemplo, a incógnita é a umidade absoluta do ar:
umidade absoluta do ar = umidade absoluta do ar = % % 100 100 saturação saturação de de quantidade quantidade xx ar ar do do relativa relativa umidade umidade
No diagrama do ponto de orvalho temos uma quantidade igual a 80g/m
No diagrama do ponto de orvalho temos uma quantidade igual a 80g/m33para umapara uma
temperatura de 323k (50 temperatura de 323k (5000C).C). umidade absoluta do ar = umidade absoluta do ar = % % 100 100 80g/m 80g/m .. % % 60 60 33 = 48g/m = 48g/m33
De uma quantidade de ar aspirado de 400m
De uma quantidade de ar aspirado de 400m33/h, resulta uma quantidade/h, resulta uma quantidade
de água igual a: de água igual a: 48g/m 48g/m33 . 400m. 400m33/h = 19200g/h = 19,2kg/h/h = 19200g/h = 19,2kg/h Regulador de pressão Regulador de pressão
O regulador de pressão tem por finalidade manter constante a pressão de trabalho O regulador de pressão tem por finalidade manter constante a pressão de trabalho (secundária) independentemente da pressão da rede (primária) e consumo de ar. A (secundária) independentemente da pressão da rede (primária) e consumo de ar. A pressão primária tem de ser sempre maior que a secundária.
pressão primária tem de ser sempre maior que a secundária.
Regulador de pressão com exaustão (escape) Regulador de pressão com exaustão (escape)
A pressão é regulada por meio de uma membrana.
A pressão é regulada por meio de uma membrana. Uma das faces da membrana éUma das faces da membrana é submetida à pressão de trabalho. Do outro lado atua uma mola cuja pressão é submetida à pressão de trabalho. Do outro lado atua uma mola cuja pressão é ajustável por meio de um parafuso de regulagem. Com aumento da pressão de ajustável por meio de um parafuso de regulagem. Com aumento da pressão de trabalho, a membrana se movimenta contra a foça da mola. Com isso, a secção trabalho, a membrana se movimenta contra a foça da mola. Com isso, a secção nominal de passagem na sede da válvula diminui progressivamente ou se fecha nominal de passagem na sede da válvula diminui progressivamente ou se fecha totalmente. Isto significa que a pressão é regulada pelo fluxo.
totalmente. Isto significa que a pressão é regulada pelo fluxo.
Na ocasião do consumo, a pressão diminui e a força da mola reabre a válvula. Com Na ocasião do consumo, a pressão diminui e a força da mola reabre a válvula. Com isso, para manter a pressão regulada, há um constante abrir e fechar da válvula. Para isso, para manter a pressão regulada, há um constante abrir e fechar da válvula. Para evitar a ocorrência de vibração indesejável sobre o prato da válvula, existe um
evitar a ocorrência de vibração indesejável sobre o prato da válvula, existe um
amortecimento por mola ou ar. A pressão de trabalho é indicada por um manômetro. amortecimento por mola ou ar. A pressão de trabalho é indicada por um manômetro. Se a pressão
Se a pressão aumentar muito do aumentar muito do lado secundário, a membrana é pressionada contra alado secundário, a membrana é pressionada contra a mola. Com isso, abre-se a parte central da membrana e o ar em excesso vai pelo furo mola. Com isso, abre-se a parte central da membrana e o ar em excesso vai pelo furo de escape para a atmosfera..
de escape para a atmosfera..
Um outro tipo de regulador de pressão existente é o regulador sem abertura para Um outro tipo de regulador de pressão existente é o regulador sem abertura para escape do ar. Neste tipo de regulador, não se permite a saída para a atmosfera do ar escape do ar. Neste tipo de regulador, não se permite a saída para a atmosfera do ar contido no sistema secundário.
contido no sistema secundário.
Regulador sem abertura de escape Regulador sem abertura de escape
Funcionamento Funcionamento
Por meio de parafusos de ajuste, a mola é tencionada juntamente com a membrana. Por meio de parafusos de ajuste, a mola é tencionada juntamente com a membrana. Conforme a regulagem da mola, a passagem do primário para o secundário torna-se Conforme a regulagem da mola, a passagem do primário para o secundário torna-se maior ou menor. Com isso, o pino, encostado à membrana, afasta ou aproxima a maior ou menor. Com isso, o pino, encostado à membrana, afasta ou aproxima a vedação do assento. Se do lado secundário não houver consumo de ar, a pressão vedação do assento. Se do lado secundário não houver consumo de ar, a pressão cresce e força a membrana contra a mola. Desta forma, a mola pressiona o pino para cresce e força a membrana contra a mola. Desta forma, a mola pressiona o pino para baixo e a passagem é fechada pela vedação. Somente quando houver demanda de ar baixo e a passagem é fechada pela vedação. Somente quando houver demanda de ar pelo lado secundário é que o ar comprimido do lado primário voltará a passar.
pelo lado secundário é que o ar comprimido do lado primário voltará a passar.
Lubrificador de ar
Lubrificador de ar comprimcomprimidoido
Nos elementos pneumáticos en
Nos elementos pneumáticos encontram-se peças móveis que devem ser submetidas acontram-se peças móveis que devem ser submetidas a lubrificação. Os materiais lubrificantes são necessários para garantir desgaste mínimo lubrificação. Os materiais lubrificantes são necessários para garantir desgaste mínimo nos elementos móveis, manter tão mínimas quanto possível as forças de atrito e
nos elementos móveis, manter tão mínimas quanto possível as forças de atrito e proteger os aparelhos contra corrosão. Mediante o lubrificador, espalha-se no ar proteger os aparelhos contra corrosão. Mediante o lubrificador, espalha-se no ar comprimido uma névoa adequada de óleo.
comprimido uma névoa adequada de óleo.
Lubrificadores de óleo trabalham, ge
Lubrificadores de óleo trabalham, geralmente, segundo o princípio Venturi. A diferençaralmente, segundo o princípio Venturi. A diferença de pressão
de pressão ∆∆p (queda da pressão) entre a pressão existente antes do bocalp (queda da pressão) entre a pressão existente antes do bocal
nebulizador e a pressão no ponto estrangulado do bocal será aproveitada para sugar nebulizador e a pressão no ponto estrangulado do bocal será aproveitada para sugar óleo de um reservatório
óleo de um reservatório e misturá-lo com o ar em forma de neblina. O lubrificador de ar e misturá-lo com o ar em forma de neblina. O lubrificador de ar somente começa a funcionar quando existe um fluxo suficientemente grande. Quando somente começa a funcionar quando existe um fluxo suficientemente grande. Quando houver pequena demanda de ar, a velocidade no bocal é insuficiente para gerar uma houver pequena demanda de ar, a velocidade no bocal é insuficiente para gerar uma depressão (baixa pressão) que possa sugar o óleo do reservatório. Deve-se, portanto, depressão (baixa pressão) que possa sugar o óleo do reservatório. Deve-se, portanto, prestar atenção aos valores de vazão (fluxo) indicados pelo fabricante.
prestar atenção aos valores de vazão (fluxo) indicados pelo fabricante.
Princípio Venturi Princípio Venturi
Funcionamento do lubrificador Funcionamento do lubrificador
A corrente de ar no lubri
A corrente de ar no lubrificador vai de A para B. A válvula ficador vai de A para B. A válvula de regulagem H obride regulagem H obriga o ar aga o ar a entrar no depósito E, pelo canal C. Pelo efeito de sucção no canal C, o óleo é
entrar no depósito E, pelo canal C. Pelo efeito de sucção no canal C, o óleo é
transportado pelo tubo ascendente L até a câmara D. Nesta câmara, o óleo é gotejado transportado pelo tubo ascendente L até a câmara D. Nesta câmara, o óleo é gotejado na corrente de ar e é arrastado.
na corrente de ar e é arrastado.
Mediante o parafuso k, ajusta-se a quantidade de óleo adequada. O desvio do ar Mediante o parafuso k, ajusta-se a quantidade de óleo adequada. O desvio do ar comprimido até o depósito realiza-se através da câmara F, onde se efet
comprimido até o depósito realiza-se através da câmara F, onde se efet ua o fenômenoua o fenômeno da aspiração. As gotas grandes demais caem no ambiente E. Somente a neblina ar da aspiração. As gotas grandes demais caem no ambiente E. Somente a neblina ar -óleo chega à saída B, através do canal G.
Val
Valores de ores de vazão de vazão de lubrificadoreslubrificadores
Conexão Conexão
Unidade de conservação Unidade de conservação
A unidade de conservação t
A unidade de conservação tem a finalidade de purificar o aem a finalidade de purificar o ar comprimido, ajustar umar comprimido, ajustar uma pressão constante
pressão constante do ar e do ar e acrescentar uma fina neblina de óleo ao ar comprimido, paraacrescentar uma fina neblina de óleo ao ar comprimido, para fins de lubrificação. Devido a isso, a unidade de conservação aumenta
fins de lubrificação. Devido a isso, a unidade de conservação aumenta
consideravelmente a segurança de funcionamento dos equipamentos pneumáticos. consideravelmente a segurança de funcionamento dos equipamentos pneumáticos.
A unidade de conservação é
•
• Regulador de ar comprimido;Regulador de ar comprimido; •
• Lubrificador de ar Lubrificador de ar comprimido.comprimido.
No emprego da unidade de conservação, devem-se observar os seguintes pontos: No emprego da unidade de conservação, devem-se observar os seguintes pontos:
1.
1. A vazão total de ar em N A vazão total de ar em Nmm33/h é determinada para o ta/h é determinada para o tamanho da unidade. Demandamanho da unidade. Demanda
(consumo) de ar muito grande provoca queda de pressão nos ap
(consumo) de ar muito grande provoca queda de pressão nos ap arelhos. Devem-searelhos. Devem-se observar rigorosamente os dados indicados pelo fabricante.
observar rigorosamente os dados indicados pelo fabricante.
2.
2. A pressão de trabalho nunca A pressão de trabalho nunca deve ser superior à indicada no aparelho. Adeve ser superior à indicada no aparelho. A
temperatura ambiente não deve ser superior a 50
temperatura ambiente não deve ser superior a 50ooC (máxima para copos deC (máxima para copos de material sintético).
material sintético).
Símbolos (unidade de conservação) Símbolos (unidade de conservação)
