Manual Do Ar Comprimid

8/8/2019 Manual Do Ar Comprimid

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CARTAAO LEITOR

Compreender as necessidades do mercado e traduzi-las em produtos e ser-vios inovadores, reconhecidos pela sua qualidade e desempenho, tem sidoum processo permanente na histria da Metalplan.

So exemplos desse pioneirismo o lanamento, h quinze anos, do primei-ro purgador eletrnico do Brasil, assim como, h trs anos, do primeiropurgador eletrnico temporizado digital do mundo.

O empenho contnuo para entregar aos usurios solues que representamo mximo de economia, sob todos os aspectos, est resumido em nossamisso, de forma simples e objetiva:

Fornecer aos nossos clientes solues

competitivas em matria de energia e fludos

Esse Manual um testemunho dos nossos valores e do nosso compro-metimento pela difuso das melhores prticas envolvendo o uso racionaldo ar comprimido.

Boa leitura.


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NDICEPREFCIO ....................................................................................................................... 07

E PORFALAREM ENERGIA .......................................................................................... 09 Vazamento de ar comprimido .............................................................................................. 10 Perda da carga (queda de presso) ......................................................................................... 11 Temperatura de admisso do ar ............................................................................................ 12

OS EQUIPAMENTOSDEUM SISTEMADE ARCOMPRIMIDO ........................................ 13

GERAODE ARCOMPRIMIDO ................................................................................... 14 A sala dos compressores .................................................................................................... 14 O compressor de ar ......................................................................................................... 15 Quantidade de compressores .............................................................................................. 17

TRATAMENTODE ARCOMPRIMIDO ............................................................................. 19 Norma ISO-8573-1 .......................................................................................................... 20

OS COMPONENTESDEUM SISTEMADE TRATAMENTODE ARCOMPRIMIDO ........... 24 O resfriador-posterior ...................................................................................................... 24 O filtro de ar comprimido .................................................................................................. 25 O secador de ar comprimido ............................................................................................... 30 O secador por refrigerao ................................................................................................. 31 O secador por adsoro .................................................................................................... 33

ARMAZENAMENTODE ARCOMPRIMIDO ..................................................................... 37 Para compressores de pisto ................................................................................................ 37 Para compressores rotativos ................................................................................................ 37

DISTRIBUIODE ARCOMPRIMIDO ............................................................................ 39

LINHADE PRODUTOS ................................................................................................... 41 Total Pack.................................................................................................................... 42 Rotor Plus ................................................................................................................... 44 Energy ....................................................................................................................... 45 Sinergy ....................................................................................................................... 45 Titan ......................................................................................................................... 46 Air Point ..................................................................................................................... 46 E-plexus ...................................................................................................................... 46 Hyperfilter ................................................................................................................... 47 Cronomatic / Acquamatic .................................................................................................. 47 Turbo Air .................................................................................................................... 47 Hospital Air .................................................................................................................. 47

Polar .......................................................................................................................... 48 Nitromax ..................................................................................................................... 48 Subzero ...................................................................................................................... 48

INSTITUCIONAL .............................................................................................................. 49

BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................ 50


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06 // MANUALDE ARCOMPRIMIDO


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MANUALDE ARCOMPRIMIDO // 07

PREFCIO

Conforme as exigncias dos usurios evoluem, altera-se o conceito de efi-cincia de um sistema de ar comprimido.

Em poucos anos, as preocupaes com produtividade e qualidade expan-diram-se para a racionalizao do consumo de energia e atingiram o est-gio em que se encontram muitas empresas, focado na busca pelo menorcusto total de propriedade(CTP), o qual prope equacionar todas as variveisrelativas posse e controle de um sistema de ar comprimido, quais sejam:aquisio, instalao, operao e manuteno.

Num perodo de trabalho de cerca de dez anos, o custo total de propriedadede um sistema de ar comprimido ter respeitado as seguintes proporesaproximadas:

Nesse perodo, esse sistema poder ter operado continuamente por at 80mil horas. A ttulo de comparao, um automvel, nesses mesmos dez anos,no ter rodado mais do que 10 mil horas, em mdia.

No entanto, nossa proposta avanar um passo adiante nessa trajetria econsiderar, alm do CTP, outros dois aspectos freqentemente marginali-zados nos projetos de um sistema de ar comprimido: a integridade fsica depessoas e ativos e o respeito ao meio-ambiente.


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Quando destacamos a questo da segurana e da integridade fsica das pes-soas e do patrimnio que interagem direta ou indiretamente com um siste-ma de ar comprimido, estamos reforando o princpio de que o usurio

dever estar atento para que todas as exigncias legais, bem como aquelasditadas pelo bom senso, sejam cumpridas. Normas de projeto, fabricao etestes de equipamentos e instalaes devem ser respeitadas. Nos casos ondea legislao for omissa, as melhores prticas devero ser aplicadas.

Com relao ao meio-ambiente, um sistema de ar comprimido eficiente econsciente aquele que produz o menor nvel possvel de poluio e conta-

minao capazes de afetar a natureza.

A combinao equilibrada de todos esses parmetros um dos objetivosdesse Manual, fornecendo subsdios atualizados para a tomada das deci-

ses corretas por parte dos usurios de ar comprimido.


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E PORFALAREM ENERGIA...

O ar comprimido uma importante forma de energia, insubstituvel emdiversas aplicaes e resultado da compresso do ar ambiente (atmosfri-co), cuja composio uma mistura de oxignio (~20,5%), nitrognio(~79%) e alguns gases raros.

Atualmente, cerca de 5 bilhes de toneladas de ar so comprimidas porano em todo o planeta. gerando um consumo de 400 bilhes de kWh a umcusto de 20 bilhes de dlares.

So nmeros astronmicos, que provocam um grande impacto no meio-ambiente, mas que poderiam ser substancialmente reduzidos com medidasracionais.

Na indstrias, um metro cbico de ar presso de 7 barg custa em tornode meio centavo de dlar (1,0 m ar ~ US$ 0,005) apenas em energia.

Em funo das perdas decorrentes da transformao de energia, o ar com-primido (energia pneumtica) pode custar de sete a dez vezesmais do que aenergia eltrica para uma aplicao similar, embora isso seja normalmentecompensado pelas vantagens de flexibilidade, convenincia e seguranaapresentadas pela energia pneumtica.


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Entretanto, procure sempre verificar se o ar comprimido realmente ne-cessrio para aquela tarefa particular ou se pode ser substitudo pela eletri-cidade.

O importante ter em mente que o consumo racional do ar comprimidodeve ser uma preocupao constante entre os usurios.

As tabelas das prximas pginas relacionam e quantificam as perdas deenergia usualmente verificadas num sistema de ar comprimido.

Vazamento de ar comprimido

Todos os sistemas de ar comprimido tm vazamentos e so comuns perdasde at 40% de todo o ar comprimido produzido.

Portanto, identificar, eliminar e reduzir os vazamentos de ar comprimido uma das maneiras mais simples e eficientes de economizar a energia neces-

sria para a compresso.Vlvulas, tubos, mangueiras e conexes mal vedados, corrodos, furados esem manuteno so responsveis por vazamentos de enormes propor-es num sistema pneumtico.

Um mtodo simples para estabelecer a grandeza dessas perdas interrom-per o consumo de todo o ar comprimido do sistema, mantendo os com-

pressores em operao.

Com isso, a presso na rede chegar ao seu limite mximo. Dependendodo tipo de controle de cada compressor, eles deveriam desligar-se ou en-trar em alvio, pois no haveria consumo de ar.

Se existirem vazamentos, a presso na rede cair e os compressores (total

ou parcialmente) voltaro a comprimir. Medindo-se os tempos carga/al-vio dos mesmos e sabendo-se sua vazo efetiva, pode-se deduzir a magni-tude total dos vazamentos.


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Vazamento atravs de diferentes orifcios x custo energtico

Dimetro do orifciode vazamento (pol) 1/32 1/16 1/8 1/4 3/8

m/h vazamento 2,72 10,9 44,2 174,0 397,5

US$/ano 65,00 260,00 1.056,00 4.160,00 9.500,00Considerando: P = 7 barg uso = 16h/dia 300 dias/ano (1,0kWh ~ US$ 0,04)

Perda de carga (queda de presso)

Alm da reduo da presso do ar comprimido provocada por uma rede dedistribuio inadequada (dimetro da tubulao inferior ao necessrio, lay-out incorreto da tubulao, curvas e conexes em excesso, etc.), um siste-ma de ar comprimido tambm pode estar operando numa presso muitosuperior exigida pela aplicao.

O clculo correto das redes de distribuio principal e secundrias, a ma-nuteno (substituio) peridica de elementos filtrantes saturados, aregulagem precisa da presso de cada ponto de consumo, a escolha decomponentes e acessrios com menor restrio ao fluxo de ar, bem comoa seleo correta do compressor em funo das necessidades de pressodo sistema, podero contribuir de forma fundamental para a reduo doconsumo de energia associado perda de carga.


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A tabela abaixo apresenta alguns custos com a queda de pressom/h 340 800 1700

P bar (psi) 0,07 (1) 0,14 (2) 0,07 (1) 0,14 (2) 0,07 (1) 0,14 (2)

US$/ano 140,00 280,00 330,00 660,00 700,00 1.400,00

Considerando: P=7barg / uso=16h/dia 300 dias/ano

Temperatura de admisso do ar

A elevao da temperatura ambiente diminui a densidade do ar, provocan-do uma reduo da massa aspirada pelo compressor. Em conseqncia, aeficincia do compressor fica comprometida.

Dessa forma, recomenda-se a instalao de dutos na tomada de ar do com-

pressor para permitir a suco de ar ambiente fresco oriundo da parte ex-terna das instalaes.

Admite-se que uma reduo de 3C na temperatura de admisso do arambiente pelo compressor implica numa economia de energia de 1%.


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OS EQUIPAMENTOSDEUM SISTEMADE ARCOMPRIMIDO

A figura a seguir ilustra um sistema de ar comprimido tpico, com os equi-pamentos habitualmente necessrios para o fornecimento confivel de arcomprimido de qualidade.

Na realidade, a quantidade e o tipo de cada equipamento utilizado funoda aplicao do ar comprimido.

Aplicaes mais crticas exigem sistemas redundantes, com fontes de ener-

gia alternativas, para garantir o suprimento de ar comprimido em situaesde emergncia.

Outros aplicaes iro requerer um sistema de purificao do ar mais so-fisticado, com monitorao constante do nvel de contaminao, a fim deevitar danos irreversveis aos usurios.


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GERAODE AR COMPRIMIDOA sala dos compressores

Os compressores e demais de equipamentos de gerao, tratamento earmazenamento de ar comprimido situam-se na categoria de utilidades,

tais como caldeiras, geradores, tratamento, bomba etc.Dessa forma, procure respeitar as seguintes orientaes:

Reserve uma sala especfica para isso, separada das demais reas da empresa.

O rudo emitido pelos equipamentos deve ser isolado do exterior.

O ingresso na sala deve ser permitido apenas ao pessoal autorizado,portando os EPIs mnimos exigidos por lei, como o protetor auricular

A captao do ar atmosfrico deve ficar distante de quaisquer tipos defontes de contaminao ou calor, tais como: torres de resfriamento degua, ruas sem calamento, banhos qumicos, chamins, caldeiras, escapesde motores de combusto, etc. O descuido com esse item gera proble-mas com a qualidade do ar comprimido e com o consumo de energia.

O arrefecimento de compressores resfriados a ar deve ser realizado por

dutos de entrada e sada, procurando-se obter a menor temperatura am-biente disponvel.

Voc sabia que 3C de reduo na temperatura do ar ambiente na ad-misso do compressor proporcionam uma economia de energia de 1%?


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O compressor de ar

O equipamento que realiza a compresso do ar ambiente denominadocompressor de ar, que transforma um tipo de energia (normalmente eltrica)

em energia pneumtica.Para o escopo desse Manual, interessa-nos dois tipos bsicos de compres-sores: alternativos (de pisto) e rotativos (de parafuso e centrfugo).

Em termos conceituais, os compressores de pisto e de parafuso so deno-minados de deslocamento positivo, pois a compresso do ar obtida pela redu-o de seu volume, de forma alternada (pisto) ou contnua (parafuso).

O compressor centrfugo do tipo dinmico, pois a compresso ocorre pela trans-formao da energia cintica (velocidade) do ar em energia potencial (presso).

Os compressores de pisto so comumenteaplicados para pequenas vazes (at 100 m/h).

Os compressores de parafuso so mais indicadospara pequenas, mdias e grandes vazes

(50 m/h a 2000 m/h).

Os compressores centrfugos so mais indicadospara vazes grandes e muito grandes (> 1500 m/h).

As presses atingidas pelos compressores variam, em geral, entre 6 barg e40 barg, sendo a presso de 7 barg tipicamente encontrada na maioria dasaplicaes. Hoje, existem cerca de 40 milhes de compressores em opera-o no mundo e outros 4 milhes so fabricados todos os anos.


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Um eficiente sistema de ar comprimido comea pela escolha docompressor mais adequado para cada atividade.

A seleo do compressor mais adequado para uma determinada aplicao

funo da vazo,presso e nvel de purezaexigidos por tal aplicao.

O diagrama a seguir auxilia na escolha do tipo de compressor mais indica-do para atender os parmetros vazo epresso:


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Quanto ao nvel de pureza do ar comprimido, conveniente fazer umadistino entre aplicao crtica e no-crtica.

Mesmo com a utilizao obrigatria dos mais sofisticados equipamentos

de tratamento de ar comprimido, as aplicaes crticas (hospitais, laborat-rios, ar para respirao humana, etc.) devero ser equipados com compres-sores do tipo no-lubrificados(isentos de leo), eliminando-se o risco de umlanamento excessivo de leo no sistema, no caso de um acidente com osseparadores de leo dos compressores lubrificados.

Quantidade de Compressores

Assim que a vazo total do sistema for definida, estabelea um fator en-tre 20% e 50% para futuras ampliaes e selecione dois compressores

que, somados, atendam essa vazo.Um terceiro compressor, da mesma capacidade, pode ser adicionado aosistema como stand by.


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Em conjunto, os trs compressores podem ser programados para operarnum sistema de rodzio, proporcionando o mesmo nvel de desgaste para

todos.Essa configurao , sob qualquer aspecto, a mais vantajosa para o usurio,pois garante o suprimento de ar comprimido, presente e futuro, com omenor risco de falha.

Verifique a potncia e a vazo efetivamente produzida pelo compressor.Cuidado com informaes do tipo volume deslocado, pois costumam

omitir as perdas ocorridas no processo de compresso.


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TRATAMENTODE ARCOMPRIMIDO

A contaminao do ar comprimido a somada contaminao do ar ambi-ente com outras substncias que so introduzidas durante o processo decompresso.

O ar ambiente contaminado por partculas slidas (poeira, microrganis-mos, etc.), vapor dgua (umidade relativa), vapores de hidrocarbonetos(fumaa de leo diesel, etc.), dixido de carbono, monxido de carbono,xido nitroso, dixido de enxofre, etc.

Durante o processo de compresso, o ar comprimido tambm contami-nado pelo leo lubrificante do compressor e por partculas slidas prove-nientes do desgaste das peas mveis do mesmo.

Na tubulao de distribuio, o ar comprimido ainda pode arrastar ferru-gem e outras partculas.

A norma ISO-85731 classifica os contaminantes do ar comprimido e suasunidades de medida da seguinte maneira:

Contaminante Dimenso Concentrao Ponto de orvalho

Slidos m mg/m -x-

gua -x- -x- C

leo -x- mg/m -x-

A presso e a temperatura do ar comprimido potencializam os efeitosprejudiciais de todos esses contaminantes.

A reduo gradual da temperatura do ar comprimido ao longo da tubula-o causa a condensao de alguns contaminantes gasosos.

Ao atingirem a fase lqida (condensado), esses contaminantes estaro pre-sentes no fluxo de ar comprimido sob diferentes aspectos, desde um con-junto amorfo (filete de condensado) depositado nas partes inferiores datubulao e dos equipamentos, passando por pequenas gotas e chegandoat a aerossis microscpicos dispersos entre as molculas do ar comprimido.


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Por definio (ISO-8573/2.4), aerossol uma suspenso num meio gasoso de partculas slidas e/ou lquidas com uma desprezvel velocidade

de queda (< 0,25 m/s).

O resultado da mistura de todos os contaminantes uma emulso cida eabrasiva que compromete o correto funcionamento de um sistema de arcomprimido em qualquer tipo de aplicao.

A anlise do ar ambiente de uma regio industrial tpica encontra as seguin-tes taxas aproximadas de contaminao, considerando-se uma temperaturaambiente de 38 C e umidade relativa de 100%:

Contaminante Dimenso Concentrao

Slidos 0,01 a 2,0 m 1020 partculas/m

gua -x- 46,3 g/m

leo -x- 15 mg/m

Esses contaminantes sero aspirados por qualquer compressor dear, seja lubrificado ou isento de leo, juntamente com os gases cita-dos anteriormente.

A ttulo de ilustrao, tomemos um sistema de ar comprimido com umcompressor de 5100 m/h operando em trs turnos. Num ambiente sob

temperatura de 25C e umidade relativa de 75%, este compressor introdu-zir 2106 litros de gua por dia no sistema.

Norma IS0-8573-1

A norma internacional ISO-8573-1 a referncia central sobre a qualidade

do ar comprimido para uso geral, no valendo para usos muito particula-res, como ar medicinal, respirao humana e alguns outros.

A tabela a seguir apresenta as classes de qualidade do ar comprimido emfuno dos seus trs contaminantes tpicos: gua, leo e partculas slidas.


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Para a obteno dos diferentes nveis de pureza do ar comprimido (classesde qualidade), a ISO-8573 recomenda a seguinte seqncia padro de equi-pamentos:

H tambm uma norma prpria - ISO-7183 - que trata do projeto e testesde desempenho de secadores de ar.

Secadores instalados em climas temperados devem obedecer a norma ISO-7183-A, que especifica a temperatura ambiente em 25C e a temperaturade entrada do ar no secador em 35C.

Secadores instalados em climas tropicais devem obedecer a norma ISO-7183-B, que especifica a temperatura ambiente em 38C e a temperatura deentrada do ar no secador em 38C.

1Este documento utiliza a 1 edio da Norma ISO-8573 (1991)


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OS COMPONENTESDEUM SISTEMADETRATAMENTODE ARCOMPRIMIDO

O resfriador-posterior

Sua funo reduzir a temperatura do ar que deixa o compressor paranveis prximos da temperatura ambiente. Com isso, obtm-se uma grandecondensao dos contaminantes gasosos, especialmente do vapor dgua.

O separador mecnico de condensados do resfriador-posterior respondepela remoo de aproximadamente 70% dos vapores condensados do flu-xo de ar comprimido.

Um purgador automtico deve ser instalado sob o separador decondensados para garantir a eliminao desta contaminao lqida para aatmosfera, com perda mnima de ar comprimido.

Os purgadores so pequenos aparatos destinados a efetuar a drenagem doscontaminantes lqidos do sistema de ar comprimido para o meio-ambien-te. Podem ser manuaisou automticos, sendo que estes ltimos dividem-senormalmente em eletrnicose mecnicos. Os purgadores eletrnicos so en-contrados nos tipos temporizado digitalou com sensordeumidade.

Em termos construtivos, o resfriador-posterior um trocador de calorconvencional resfriado pelo ar ambiente ou por gua.


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O filtro de ar comprimido

O filtro de ar comprimido aparece geralmente em trs posies diferentes:antes e depois do secador de ar comprimido e tambm junto ao ponto-de-uso.

A funo do filtro instalado antes do secadorpor refrigerao (pr-filtro) separaro restante da contaminao slida e lqida (~30%) no totalmente elimina-da pelo separador de condensados do resfriador-posterior, protegendo os tro-cadores de calor do secador contra o excesso de leo oriundo do compressorde ar, o que poderia impregn-los, prejudicando sua eficincia.

O excesso de condensado no secador tambm reduz sua capacidade deresfriamento do ar comprimido, pois consome-se energia para resfriar umcondensado que j poderia ter sido eliminado do sistema.

No caso de sistemas dotados de secadores por adsoro, o pr-filtro deve-r garantir que nenhuma quantidade de contaminao lqida, inclusive osaerossis de gua e leo, atinja o material adsorvedor, obstruindo seus po-ros e impedindo a sua reativao.

O filtro instalado aps o secador(ps-filtro) deve ser responsvel pela elimina-o da umidade residual (~30%) no removida pelo separador mecnicode condensados do secador por refrigerao, alm da conteno dos sli-dos no retidos no pr-filtro.


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A capacidade do ps-filtro efetuar a eliminao de qualquer umidade residual seriamente afetada pela temperatura do ar comprimido na sada do secador.

Na verdade, em qualquer secador por refrigerao, o ar comprimido sofre

um reaquecimento antes de voltar tubulao. Esse reaquecimento in-tencional (economiza energia e evita que a tubulao fique gelada), masprovoca a completa reevaporao da umidade residual que no foi removi-da pelo separador de condensados. No estado gasoso, essa umidade nopode ser eliminada pelo ps-filtro.

Na prtica, o ps-filtro instalado aps o secador por refrigerao retm

apenas partculas slidas.No caso de sistemas dotados de secadores por adsoro, o ps-filtro desti-na-se apenas reteno das partculas slidas produzidas pela abraso domaterial adsorvedor (poeira do adsorvedor).

Os filtros instalados no ponto-de-uso so utilizados para evitar que oscontaminantes presentes ao longo da tubulao de ar comprimido atinjama aplicao final do mesmo.

Se o sistema no possui qualquer tipo de tratamento de ar comprimido, osfiltros instalados no ponto-de-uso so ainda mais recomendados.

Os modernos filtros para ar comprimido so do tipo coalescentee adsorvedor.

Esses filtros so constitudos por uma carcaa resistente a presso do arcomprimido e por um elemento filtrante, que responsvel pela filtrao do ar.

Alguns acessrios costumam fazer parte deste equipamento, como umpurgador automtico e um manmetro indicador da saturao do elemen-to filtrante (perda de carga).

Os elementos filtrantes so geralmente apresentados em diferentes graus

de filtrao, utilizados conforme a aplicao do ar comprimido e a posiodo filtro no sistema.

Aplicaes menos severas, bem como os pr-filtros, exigem elementos commenor capacidade de reteno.


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Da mesma forma, aplicaes crticas e ps-filtros necessitaro de elemen-tos com maior poder de filtrao.

O mecanismo de operao de um filtro coalescente bastante particular.

Baseia-se em dois processos distintos: a reteno mecnica e a coalescncia.

A reteno mecnica a simples obstruo da passagem do contaminanteatravs do elemento, permitindo apenas que o ar comprimido siga adiante.Nesse caso, fcil notar que o contaminante dever ser maior do que omenor poro virtual do elemento. Esse processo est contido no primeiroefeito que produz a coalescncia (Interceptao Direta), conforme ser

visto logo a seguir.

A coalescncia, porm, considerada um fenmeno um pouco mais comple-xo e muitos estudiosos no a vem como um processo de filtrao propri-amente dito.

A norma ISO-8573 define a coalescncia com bastante preciso como sendo aao pela qual partculas lqidas em suspenso unem-se para formar partculas maiores.

Como uma parte significativa (~30%) da contaminao lqida presente noar comprimido composta por aerossis, a coalescncia ganhou importn-cia central para a eficincia de um sistema de tratamento de ar comprimido,pois somente atravs desse efeito que se consegue separar os aerossis.


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Trs fenmenos se somam para produzir o efeito da coalescncia:

Interceptao Direta: efeito de filtrao no qual uma gota ou uma partculaslida colide com um componente de um meio filtrante que est em seu caminho ou

capturada por poros de dimetros menores do que o dimetro da gota ou da partcula.

Impacto Inercial:processo no qual uma partcula colide com uma parte do meiofiltrante devido inrcia da partcula.

Difuso: movimento (browniano) de molculas gasosas ou de partculas pequenascausado por uma variao de concentrao.

A nanofibra de borossilicato o componente principal do meio filtrante, sen-do responsvel pela ao coalescente. Essas nanofibras so inertes e im-permeveis, o que significa que no reagem quimicamente com outras subs-tncias e tambm no adsorvem ou absorvem lqidos.

As figuras a seguir representam o fenmeno da coalescncia e seus efeitos:


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Pode-se observar que a coalescncia no impede a contaminao lqidade atravessar todo o meio filtrante.

Ao contrrio, ela permite que isso ocorra para que os contaminantes

coalescidos possam dirigir-se ao fundo da carcaa do filtro pela ao dagravidade e sejam drenados para o exterior a partir desse ponto.

Portanto, um elemento coalescente somente poder ficar saturado pelaaglomerao de partculas slidas no interior de suas fibras, ou seja, pelo efei-to da reteno mecnica.

A emulso de leo e gua causa, no mximo, a impregnao externa dasfibras do elemento, diminuindo muito pouco a rea de passagem do fluxode ar, uma vez que 95% do volume de um elemento coalescente formadopor espaos vazios.

Por essa razo, os elementos coalescentes so descartveis e ainda no existeum mtodo para recicl-los. Todavia, sua durabilidade (prxima de 6000 h)

compensa essa limitao. Essa vida til est baseada no perodo mais eco-nmico de utilizao do elemento coalescente, quando sua maior perda decarga ainda est limitada em 0,45~0,55 bar (6~8 psi), sendo que grandeparte de sua operao esteve situada na faixa mdia de 0,2 bar (~3 psi).

Aps esse perodo, manter um elemento coalescente em operao torna-semuito desvantajoso do ponto de vista energtico.


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Embora um elemento filtrante deva ser construdo para suportar perdas decarga de at 2,5~3,0 bar, recomenda-se sua substituio com no mximo 1,0bar, pois a perda de carga aumenta exponencialmente no final de sua vida

til, chegando rapidamente nos limites de resistncia mecnica do elemento.Pelas razes acima, a coalescncia ainda a forma mais econmica de se-parar os aerossis de gua e leo de um sistema de ar comprimido.

Finalmente, os filtros adsorvedoresdestinam-se remoo dos vapores dehidrocarbonetos (leo) do fluxo de ar comprimido.

Em geral, esto posicionados depois do ltimo filtro coalescente, pois fi-cam assim protegidos de qualquer contaminao na forma lqida que po-deria atingi-los.

Tambm podem permanecer junto ao ponto-de-uso do ar comprimido,uma vez que seu uso limitado aplicaes especiais.

O meio filtrante de um filtro adsorvedor , via de regra, o carvo ativado,

substncia capaz de capturar aqueles vapores no seu interior. Embora seuprocesso de filtrao esteja baseado no efeito da adsoro (atrao e adesode molculas de gases e lqidos na superfcie de um slido ISO-8573/2.3), no secostuma realizar a regenerao/reativao do carvo ativado de um filtroadsorvedor.

O secador de ar comprimido

Sua funo eliminar a umidade (lqido e vapor) do fluxo de ar.

Um secador deve estar apto a fornecer o ar comprimido com o Ponto deOrvalho especificado pelo usurio.

Ponto de Orvalho a temperatura na qual o vapor comea a condensar.

H dois conceitos principais de secadores de ar comprimido: por refrigera-o (cujo Ponto de Orvalho padro +3 C) e por adsoro (com Ponto deOrvalho mais comum de 40C).


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Os secadores de ar comprimido possuem uma norma internacional (ISO-7183) de especificaes e testes.

Esta norma faz uma importante diferenciao dos secadores em funo da

localizao geogrfica dos mesmos. Faixas de temperatura de operao maisaltas so definidas para equipamentos instalados em regies mais quentes doplaneta, exigindo uma adaptao dos mesmos a condies mais adversas.

O secador por refrigerao

O secador por refrigerao opera resfriando o ar comprimido at tempera-turas prximas a 0 C, quando possvel obter-se a mxima condensaodos vapores de gua e leo (sem o risco de congelamento).

Na maioria dos modelos, um circuito frigorfico realiza essa tarefa.

No ponto mais frio do sistema, importante uma eficiente separao doscondensados formados, evitando sua reentrada no fluxo de ar comprimido.

Dependendo do tipo de secador, isso feito por separadores de condensado,filtros coalescentes e purgadores automticos.

Depois de removido o condensado, a maioria dos secadores por refrigera-o reaquece o ar comprimido (atravs do recuperador de calor, quereaproveita o calor do prprio ar comprimido na entrada do secador), devol-vendo-o ao sistema numa condio mais adequada ao uso.


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Ao entrar no secador, recomenda-se que o ar comprimido esteja numatemperatura prxima ambiente, permitindo uma reduo no consumo deenergia do equipamento.

Se o secador for resfriado a ar, deve-se ter um cuidado especial com atemperatura ambiente onde ser instalado.

Tabelas de correo so usuais para dimensionar o correto secador porrefrigerao em funo das condies de operao.

Em termos construtivos, um secador de ar por refrigerao composto

por trocadores de calor, um circuito frigorfico, separador de condensado,filtros coalescentes, purgador automtico, painel eltrico e outros itens,podendo ser resfriado pelo ar ambiente ou por gua.

1 - Entrada do Ar Comprimido2 - Sada do Ar Comprimido3 - Recuperador de calor4 - Evaporador5 - Condensador6 - Compressor Frigorfico7 - Circuito de Refrigerao8 - Separador de Condensados/

Filtro Coalescente9 - Purgador Automtico


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O secador por adsoro

O secador por adsoro caracteriza-se por remover os vapores do ar compri-mido sem condens-los.

Devido ao baixo Ponto de Orvalho que conseguem proporcionar (at 100C), so indicados para aplicaes muito especiais, quando o secadorpor refrigerao deixa de ser eficaz.

Tambm em funo de seu baixo Ponto de Orvalho, consomem muitomais energia do que os secadores por refrigerao, recomendando cautelana sua especificao.

A adsoro, como j foi dito, o efeito de atrao das molculas de gases elqidos para a superfcie de um slido (material adsorvedor), mantendo-asaderidas na mesma.

O material adsorvedor de um secador por adsoro tem um altssimo po-

der de atrao e reteno das molculas de gua sobre sua superfcie.H diversos tipos de materiais adsorvedores (slica-gel, alumina ativada,molecular sieve, H-156, etc.), cada um com caractersticas mais apropria-das a certos tipos de aplicao.


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A superfcie dos materiais adsorvedores atingem reas de 300 m por grama.

O grfico ao lado exibe o desempenho de diferentes tipos de materiaisadsorvedores em funo da umidade relativa.

Alguns secadores por adsoro utilizam mais do que um tipo de materialadsorvedor em seu leito de secagem, a fim de garantir o ponto de orvalhoespecificado.

Em geral, um secador por adsoro possui dois leitos de secagem, demodo a permitir que um leito esteja secando o ar comprimido, enquantoque o leito j saturado possa ser regenerado/reativado.

Em qualquer tipo de secador por adsoro, um fluxo de ar despressurizadoe extremamente seco (pr-aquecido ou no) o veculo condutor para a extra-o das molculas de gua do leito saturado no sentido oposto ao da secagem.

Um painel de comando determina a freqncia e a amplitude dos ciclosde regenerao e adsoro deste tipo de secador.

Um sistema de vlvulas tambm comandado pelo painel do secador per-mite que a umidade deixe o leito saturado para o meio-ambiente.


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Os secadores por adsoro subdividem-se pelo tipo de regenerao:

ARDE FONTE CUSTO DE VIDA DOTIPO OPERAO REGENERAO EXTERNA MANUTENO MATERIAL

DE CALOR ADSORVEDOR

Heaterless Utiliza apenas o calor gerado naadsoro (processo exotrmico)para aquecer e regenerar o materialadsorvedor do leito saturado. 15% No Muito baixo 5 ~ 10 anosConsome bastante do prprioar comprimido para esta tarefa.

Vacuum similar ao Heaterless, mas possuiAssisted uma bomba de vcuo que reduz a

contra-presso exercida pela atmosfera,neutralizando as foras de atrao/adeso do material adsorvedor. Assim, 1% a 2% No Baixo 5 ~ 10 anos possvel consumir pouco arcomprimido para a regenerao, masgasta energia para gerar o vcuo.

Internally Possui uma resistncia internaHeated (eltrica ou a vapor) que aquece o

leito saturado at a temperatura deregenerao, quando um pequenofluxo de ar encarrega-se da purga. 1% a 8% Sim Baixo 3 ~ 5 anosSe a resistncia for usada apenas paraaquecer o ar de regenerao, havera necessidade de um maiorconsumo de ar.

Externally O fluxo de ar de regenerao aquecido

Heated por uma resistncia externa aos leitos/torres do secador. H perdassignificativas de calor para omeio-ambiente, obrigando um maior 8% Sim Baixo 3 ~ 5 anosconsumo de ar de regenerao,mas pode-se utilizar apenas umaresistncia para os dois leitos e amanuteno fica simplificada.

Blower similar ao Externally Heated, masPurge possui um soprador que capta o

ar ambiente, aquece-o e direciona-o Zero Sim Mdio 3 ~ 5 anosao leito a ser regenerado, eliminandoo consumo de ar comprimidocomo ar de regenerao.


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Em pequenas e mdias vazes (at 3000 m/h) e sempre que haja dispo-nibilidade de ar comprimido para regenerao, os secadores por adsoroHeaterless mostram-se os mais indicados.

Quando o ar comprimido de regenerao torna-se mais escasso, seu subs-tituto preferencial o tipo Vacuum Assisted.

Entretanto, em altas vazes, o custo do ar comprimido para a regeneraopassa a justificar a adoo dos secadores por adsoro com uma fonteauxiliar de calor.

Em termos construtivos, um secador por adsoro possui dois vasos sobpresso (leitos) verticais, base, tubulao de interligao, sistema de vlvu-las, silenciador de purga (muffler) e um painel de comando.


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ARMAZENAMENTODE AR COMPRIMIDOPara o clculo rpido do volume de um reservatrio de ar, adota-se a

seguinte regra:Para compressores de pisto:

Volume do reservatrio = 20% da vazo total do sistema medida em m/min.Exemplo:

Vazo total = 5 m/min

Volume do reserv. = 20% x 5 m/min = 1,0 m

Para compressores rotativos:

Volume do reservatrio = 10% da vazo total do sistema medida em m/min.Exemplo:

Vazo total = 5 m/min

Volume do reserv. = 10% x 5 m/min = 0,5 m

Para um clculo mais sofisticado, deve-se adotar uma frmula que consi-dera a vazo de ar requerida pelo sistema num determinado intervalo emfuno do decaimento mximo de presso aceitvel nesse intervalo.


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Encontrado o volume total de armazenamento de ar necessrio para osistema, recomenda-se dividi-lo em dois reservatrios menores, de igualcapacidade, sendo o primeiro instalado logo aps o compressor de ar eantes do pr-filtro e o segundo logo aps o ps-filtro.

Esse arranjo - um reservatrio de ar mido e um reservatrio de ar puro eseco - traz inmeros benefcios, como o ajuste perfeito do ciclo carga/alvio dos compressores, a proteo de todo o sistema contra vazamentosde leo acidentais pelos compressores, o amortecimento de pulsaes, aproteo dos rolamentos dos compressores, o fornecimento adequado dear tratado para o consumo e a proteo dos equipamentos de tratamento

de ar contra picos de vazo que viriam do primeiro reservatrio, caso nohouvesse o segundo.

Finalmente, um aspecto fundamental na seleo de reservatrios de arcomprimido a segurana. A ocorrncia de acidentes fatais envolvendoreservatrios fora de normas tcnicas e sem as inspees peridicas obri-gatrias pela legislao brasileira mais freqente do que se imagina.

Um reservatrio deve sempre atender a PMTA (Presso Mxima de Tra-balho Admissvel) do sistema, ser projetado, fabricado e testado confor-me um conjunto de normas nacionais e internacionais (NR-13, ASME,etc.), possuir instalados seus acessrios mnimos obrigatrios (manmetroe vlvula de segurana) e receber uma proteo anti-corrosiva interna eexterna de acordo com sua exposio oxidao.


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DISTRIBUIODE AR COMPRIMIDO

Uma rede de ar comprimido corretamente dimensionada garante uma baixa

perda de carga (queda de presso) entre a gerao e o consumo, resultan-do num suprimento de ar adequado aos usurios, alm de uma significati-va economia de energia.

Sempre que possvel, interligue entre si as extremidades da rede de ar, afim de facilitar a equalizao das presses. O circuito em anel fechado um lay-out de rede correto e bastante comum.

Mesmo que o ar comprimido seja tratado, convm construir a rede comuma pequena inclinao no sentido do fluxo de ar e instalar algumas vl-vulas nos pontos inferiores da mesma, visando captar o condensado for-mado durante eventuais paradas dos equipamentos de tratamento.


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Com relao aos materiais da tubulao, d preferncia aos resistentes oxidao, como ao galvanizado, ao inoxidvel, alumnio, cobre e plsti-cos de engenharia. Utilize tambm conexes de raio longo para minimizar

a perda de carga.Para um bom desempenho de todo o sistema, no permita que os vaza-mentos ultrapassem 5% da vazo total do mesmo.


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linha deprodutos


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Compressor de ar de parafuso


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Compressor de ar de parafuso


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Desde 1986, a Metalplan j fabricou mais de cinqenta mil equipamentos de tratamento de ar

comprimido, sendo mais de vinte mil secadores apenas nos ltimos cinco anos, tornando-se

lder absoluta neste segmento na Amrica Latina.

Nossos produtos esto instalados em empresas de todos os portes, desde pequenas oficinas

at grandes indstrias automobilsticas.

Atualmente, uma parcela significativa de nossa produo destinada exportao, atendendodiversos pases, inclusive os Estados Unidos.

Nossos equipamentos so projetados, fabricados e testados de acordo com um rigoroso

Sistema da Qualidade ISO-9001, garantindo um produto de padro internacional. Um moderno

laboratrio realiza os ensaios dos filtros, secadores e compressores, baseado nas normas

ISO, ABNT, ASME, DIN, entre outras.

Para dar suporte a essa estrutura, contamos com 5000 m de instalaes prprias a apenas6 km do rodoanel de So Paulo, alm do apoio de uma abrangente rede de distribuidores

autorizados e de servios tcnicos.

Nos ltimos anos, a Metalplan tem expandido suas atividades em termos de Energia e

Fludos, especificamente com o lanamento de geradores de nitrognio e oxignio, alm de

unidades de gua gelada e sistemas de ultra-resfriamento de ar comprimido (-35 C). Por isso,

na hora de decidir, opte por toda a tecnologia, qualidade e confiabilidade da marca Metalplan.


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BIBLIOGRAFIA

International Standard ISO-8573-1- First edition 1991-12-15 Compressed

air for general use Part 1: contaminants and quality classes

International Standard ISO-7183 - First edition 1986-03-15 Compressedair dryers Specifications and testing

Occupational Safety and Health Standard (07-01-1999) OSHA 1910.134:respiratory protection

Compresed Air and Gas Handbook / CAGI John P. Rollins, editor Fifthedition 1989

Quality Standard for Instrument Air / Instrument Society of AmericaISA-S7.3 1975 (R1981)

Pneumatic Fluid Power Compressed Air Dryers Methods for ratingand testing NFPA/T3.27.3M R1-1981

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www.knopressure.org - compressed air challange


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Manual Do Ar Comprimid

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