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Distribuição e Condicionamento do Ar Comprimido

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Distribuição e Condicionamento do Ar Comprimido

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Contaminação do Ar Atmosférico

O ar atmosférico é uma mistura de gases, principalmente oxigênio e nitrogênio, e contém contaminantes de três tipos básicos: água, óleo e poeira.

Água-Óleo-Poeira

Poeira:

Partículas abrasivas que podem causar manchas em produtos.

Óleo:

Queimado no ambiente de lubrificação do compressor.

Água:

Pode causar diversos problemas como oxidação da tubulação, destruição da película lubrificante, prejudicar a produção de peças, arrastar partículas sólidas, aumentar a manutenção, impossibilitar a aplicação em equipamentos de pulverização e provocar golpes de aríete.

Consequências da Água Condensada em Tubulações:

Oxidação e desgaste prematuro.

Prejuízo à produção e funcionamento dos componentes pneumáticos.

Aumento do índice de manutenção e impossibilidade de algumas aplicações.

Resfriador Posterior (After Cooler)

Solução para o problema inicial da água nas instalações de ar comprimido.

Localizado entre a descarga do compressor e o reservatório, resfria o ar comprimido, removendo 75% a 90% do vapor de água e vapores de óleo.

Reservatório de Ar Comprimido

Funções:

Armazenar o ar comprimido.

Auxiliar na eliminação do condensado.

Compensar flutuações de pressão e demanda.

Estabilizar o fluxo de ar comprimido.

Controlar as marchas dos compressores.

Localização e Manutenção:

Instalar de modo que todos os drenos, conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis.

Preferencialmente fora da casa de compressores, na sombra, para facilitar a condensação.

Deve possuir dreno automático, manômetro, válvulas de segurança e ser submetido a prova de pressão hidrostática periodicamente.

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Atuadores pneumáticos e 
válvulas direcionais

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Atuadores pneumáticos e 
válvulas direcionais

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Atuadores Pneumáticos

Os atuadores pneumáticos convertem a energia do ar comprimido em movimento mecânico. Existem dois tipos principais:

Lineares:

Como os cilindros pneumáticos, que convertem energia pneumática em movimento linear.

Rotativos:

Como os motores e osciladores pneumáticos, que convertem energia pneumática em movimento de rotação.

Tipos de Cilindros Pneumáticos

Simples Efeito:

Movimento em apenas uma direção, retornando por mola ou força externa.

Duplo Efeito:

Movimento em ambas as direções, utilizado amplamente na indústria.

Construções Derivadas:

Incluem cilindros de haste dupla, duplex (tandem), e geminados para múltiplas posições.

Controle de Velocidade

É possível regular a velocidade dos cilindros pneumáticos utilizando:

Válvulas de escape rápida

Tubos de maior diâmetro

Outros dispositivos específicos

Válvulas Pneumáticas

As válvulas pneumáticas direcionam o fluxo de ar para controlar os atuadores. São classificadas em:

Controle Direcional

Bloqueio (anti-retorno)

Controle de Fluxo

Controle de Pressão

Componentes das Válvulas

Número de Posições e Vias:

Indicam quantas operações distintas a válvula pode realizar.

Tipos de Acionamentos:

Musculares, mecânicos, pneumáticos, elétricos, combinados.

Vazão e Tipos de Comando de Retorno:

Influenciam na performance e operação das válvulas.

Identificação:

Segue uma sequência padrão para especificar suas características.

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Hidráulica:

Definição: Utilização de fluidos pressurizados para transmitir e controlar energia.

Componentes Principais:

Bombas Hidráulicas: Convertem energia mecânica em energia hidráulica, aumentando a pressão do fluido.

Reservatórios de Fluido: Armazenam o fluido hidráulico.

Válvulas Hidráulicas: Controlam o fluxo e a direção do fluido.

Atuadores Hidráulicos: Convertem a energia hidráulica em movimento mecânico (cilindros e motores hidráulicos).

Vantagens: Capacidade de mover cargas pesadas com precisão e força.

Aplicações: Máquinas de construção, sistemas de controle de voo, prensas hidráulicas.

Comparação:

Pneumática é preferida para aplicações que exigem rapidez e menor força, onde a limpeza do sistema é crucial.

Hidráulica é ideal para aplicações que exigem grande força e precisão, mesmo em sistemas mais sujos.

Exemplos de Uso:

Pneumática: Linhas de montagem automatizadas, onde a velocidade e a limpeza são essenciais.

Hidráulica: Escavadoras e elevadores, onde a potência e a precisão são fundamentais.

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Definição: Utilização de gases comprimidos para transmitir e controlar energia.

Componentes Principais:

Compressores: Equipamentos que aumentam a pressão do ar.

Reservatórios de Ar: Armazenam o ar comprimido.

Válvulas: Controlam o fluxo e a direção do ar comprimido.

Atuadores Pneumáticos: Convertem a energia do ar comprimido em movimento mecânico (cilindros e motores pneumáticos).

Vantagens: Sistemas limpos, seguros, e de resposta rápida.

Aplicações: Automação industrial, ferramentas pneumáticas, sistemas de freio em veículos.

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Definição: Utilização de fluidos pressurizados para transmitir e controlar energia.

Componentes Principais:

Bombas Hidráulicas: Convertem energia mecânica em energia hidráulica, aumentando a pressão do fluido.

Reservatórios de Fluido: Armazenam o fluido hidráulico.

Válvulas Hidráulicas: Controlam o fluxo e a direção do fluido.

Atuadores Hidráulicos: Convertem a energia hidráulica em movimento mecânico (cilindros e motores hidráulicos).

Vantagens: Capacidade de mover cargas pesadas com precisão e força.

Aplicações: Máquinas de construção, sistemas de controle de voo, prensas hidráulicas.

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Pneumática é preferida para aplicações que exigem rapidez e menor força, onde a limpeza do sistema é crucial.

Hidráulica é ideal para aplicações que exigem grande força e precisão, mesmo em sistemas mais sujos.

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Pneumática: Linhas de montagem automatizadas, onde a velocidade e a limpeza são essenciais.

Hidráulica: Escavadoras e elevadores, onde a potência e a precisão são fundamentais.

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Desumidificação do Ar

Eliminar ou reduzir a umidade do ar comprimido é crucial. A secagem completa é difícil e onerosa, mas ar seco industrial deve fluir com um conteúdo de umidade residual mínimo.

Métodos de Secagem:

Secagem por Refrigeração:

Resfria o ar a uma temperatura baixa, removendo a água por condensação.

Secagem por Absorção:

Utiliza substâncias higroscópicas para absorver a umidade do ar.

Secagem por Adsorção:

Processo regenerativo utilizando substâncias adsorventes como Sílica Gel e Alumina Ativada.

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Rede de Distribuição

A rede de distribuição do ar comprimido é essencial para comunicar a fonte produtora com os equipamentos consumidores e funcionar como um reservatório para atender às exigências locais.

Layout da Rede de Distribuição:

Deve apresentar pequena perda de pressão, não apresentar escape de ar e ter grande capacidade de separação de condensado.

Formato da Rede de Distribuição:

Anel Fechado:

Ajuda na manutenção de pressão constante e distribuição uniforme, mas dificulta a separação da umidade.

Circuito Aberto:

Utilizado para alimentação de pontos isolados ou distantes.

Válvulas de Bloqueio:

Necessárias para permitir a divisão da rede em seções isoladas para manutenção ou modificações.

Ligações entre os Tubos:

Podem ser realizadas por rosca, solda, flange ou acoplamento rápido, devendo apresentar perfeita vedação.

Inclinação da Rede:

Tubulações devem ter uma inclinação de 0,5 a 2% para direcionar condensado e óxidos para um ponto de coleta.

Tomadas de Ar Comprimido:

Devem ser feitas pela parte superior da tubulação principal para evitar que coletem condensado.

Vazamentos:

Vazamentos devem ser minimizados através de manutenção preventiva.

Tipos de Tubos:

Metálicos:

Latão, cobre, aço inoxidável e aço trefilado.

Não Metálicos:

Polietileno, poliuretano, nylon e borracha com lona.

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Circuito com cilindro de dupla ação com retorno automático

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Circuito com cilindro de dupla ação com retorno automático

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Circuito com cilindro de dupla ação com retorno automático

Neste exemplo de circuito pneumático, um cilindro de dupla ação é acionado por um botão e tem seu retorno automático. A seguir são detalhados os componentes e seu funcionamento:

Válvula direcional 5/2: Utilizada para controlar a direção do ar no cilindro. Esta válvula é acionada por piloto pneumático, ou seja, o movimento da válvula é controlado pelo ar comprimido vindo de válvulas de controle.

Botão de partida (válvula "SO"): Ao ser acionado, envia ar comprimido para o piloto pneumático da válvula direcional "A1".

Cilindro de dupla ação ("A"): É acionado pelo ar comprimido enviado pela válvula direcional. O avanço da haste ocorre quando o ar é direcionado para a parte traseira do cilindro, enquanto o ar na parte dianteira é liberado para a atmosfera.

Válvula de fim de curso ("A3"): Trata-se de uma válvula 3/2 acionada mecanicamente por um rolete. É montada de modo que a haste do cilindro, quando totalmente estendida, pressiona esta válvula. Isso envia um sinal de pressão para a válvula direcional "A1", alterando sua posição para iniciar o retorno automático do cilindro.

Diagrama do circuito

A Figura 5.9 ilustra o circuito descrito acima, mostrando a disposição dos componentes e o fluxo de ar durante as diferentes fases de operação do cilindro.