eduardo bortolin

7/23/2019 Eduardo Bortolin

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Eduardo Bortolin

DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE AR

COMPRIMIDO PARA UMA EMPRESA DE PEQUENO PORTE

Horizontina

2014


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Eduardo Bortolin

DIMENSIONAMENTO DE UM SISTEMA DE AR COMPRIMIDO PARA

UMA EMPRESA DE PEQUENO PORTE

Trabalho Final de Curso apresentado comorequisito parcial para a obteno do ttulo de

Bacharel em Engenharia Mecnica, pelo Cursode Engenharia Mecnica da FaculdadeHorizontina.

ORIENTADOR: Anderson Dal Molin, Mestre.

Horizontina2014


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FAHOR - FACULDADE HORIZONTINA

CURSO DE ENGENHARIA MECNICA

A Comisso Examinadora, abaixo assinada, aprova a monografia:

Dimensionamento de um sistema de ar comprimido para uma empresa de

pequeno porte

Elaborada por:

Eduardo Bortolin

Como requisito parcial para a obteno do grau de Bacharel em

Engenharia Mecnica

Aprovado em: 19/11/2014Pela Comisso Examinadora

________________________________________________________Me. Anderson Dal Molin

Presidente da Comisso Examinadora - Orientador

_______________________________________________________Dr. Ademar Michels

FAHORFaculdade Horizontina

______________________________________________________Dr. Fabiano Cassol

FAHORFaculdade Horizontina

Horizontina2014


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AGRADECIMENTO

Agradeo principalmente a Deus, por ter iluminado meu caminho para que eu

pudesse concluir mais esta etapa da minha vida pessoal e profissional.

Em especial aos meus pais, Aristeu e Helena por todo o suporte, amor e pelo apoio

em todos os momentos da minha formao acadmica, enfim pelos conselhos e

pela confiana em mim depositada.

As minhas irms, Renata e Roberta pelo apoio e ateno que sempre dedicaram a

mim torcendo para que meus objetivos fossem alcanados.

Aos amigos, companheiros de trabalho e irmos na amizade que fizeram parte de

minha formao e que vo continuar presentes em minha vida com certeza.

Ao meu Orientador, Professor Anderson Dal Molin, por me conduzir na elaborao

deste trabalho, pelos ensinamentos e dedicao concedida em todos os momentos

solicitados.

A todos os demais Professores da Faculdade, pela orientao e conhecimentos

passados durante todo o curso, o meu muito obrigado.

Por fim, a Faculdade Horizontina - FAHOR que me acolheu e me oportunizou

concluir este curso de graduao, realizando um grande sonho.


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Se fracassar, ao menos que fracasse ousando

grandes feitos, de modo que a sua postura no

seja nunca a dessas almas frias e tmidas queno conhecem nem a vitria nem a derrota.

Theodore Roosevelt
http://pensador.uol.com.br/autor/theodore_roosevelt/http://pensador.uol.com.br/autor/theodore_roosevelt/


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RESUMO

O ar comprimido uma importante fonte de energia, sendo o resultado dacompresso do ar atmosfrico. O ar comprimido vem sendo amplamente utilizado na

indstria, aplicado em diversos processos que necessitam de fora e movimento, porexemplo, em mquinas pneumticas. No presente trabalho, desenvolveu-se odimensionamento de um sistema de ar comprimido para uma empresa de pequenoporte. O objetivo geral do estudo dimensionar um sistema de ar comprimido,contemplando todas as etapas de produo, distribuio e preparao de arcomprimido, para que este chegue aos pontos de aplicao em condies dequantidade e qualidade suficientes, possibilitando um bom funcionamento dasmquinas e ferramentas pneumticas. Para a realizao do trabalho foi necessrioinformaes obtidas da literatura e coleta de dados realizada no mbito da empresa, tais como: seleo das mquinas que faro uso do ar comprimido, comprimento dastubulaes de distribuio e de alimentao e escolha das singularidades. Nos

resultados esto apresentados os clculos dos dimetros das linhas de distribuioe alimentao, a escolha do reservatrio e do compressor e a apresentao dolayout da rede de ar comprimido. Conclui-se que o sistema de ar comprimidodimensionado poder produzir ar com caractersticas adequadas para atender snecessidades das mquinas, proporcionando um bom desempenho e uma maiorvida til dos automatismos pneumticos.

Palavras-chave:Ar comprimido. Compressor. Dimensionamento.


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ABSTRACT

The compressed air is an important energy font, being the compression result of theatmospheric air. The compressed air has been widely used in industry, applied invarious processes that need force and movement, for example, in pneumaticmachines. In the present paper, was developing a compressed air system for a smallCompany. The general objective of the study is to dimension a compressed airsystem, contemplating all the production, distribution and preparing stages of thecompressed air, to reach the point in conditions and quantities enough to a goodperformance of the pneumatic machines and tools. To carry out the work wasnecessary information obtained from the literature and database collection inside thecompany, like: selection of the machines that will use the compressed air, straight ofthe feeding and distribution tubing and the singularities choices. The results arepresenting the calculation of the diameter in the distribution lines and feeding, thechoice of the tank and compressor, the layout of the compressed air network.Concluding that the air compressed system dimensioned can produce air withappropriate characteristics to attend the needs of the machines, providing a good

performance and a greater useful life of the pneumatic automation.

Keywords:Compressed air. Compressor. Dimensioning.


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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Compressibilidade do ar ....................................................................................... 15

Figura 2: Produo, distribuio e tratamento do ar comprimido ......................................... 16

Figura 3: Classificao dos compressores ........................................................................... 17

Figura 4: Reservatrio e seus principais componentes ........................................................ 22Figura 5: Tipos de redes de distribuio .............................................................................. 24

Figura 6: Instalao da linha de alimentao ....................................................................... 25

Figura 7: Layout da linha de distribuio ............................................................................. 38

Figura 8: Layout da linha de alimentao ............................................................................. 38

Figura 9: Layout geral .......................................................................................................... 39


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SUMRIO

1. INTRODUO ............................................................................................................................. 10

1.1.JUSTIFICATIVA .............................................................................................................................. 10

1.2.OBJETIVOS .................................................................................................................................... 11

2.

REVISO DA LITERATURA ...................................................................................................... 12

2.1.ARCOMPRIMIDO .......................................................................................................................... 12

2.2.PROPRIEDADESFSICASDOAR ................................................................................................ 14

2.3.PRODUOEPREPARAODOARCOMPRIMIDO ................................................................. 15

2.4.COMPRESSORDEAR .................................................................................................................. 16

2.4.1.COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO OU VOLUMTRICOS.................................................. 17

2.5.RESFRIADORPOSTERIOR .......................................................................................................... 19

2.6.FILTRODEAR ................................................................................................................................ 19

2.7.SECADORDEAR ........................................................................................................................... 20

2.8.

RESERVATRIO ........................................................................................................................... 22

2.9.REDESDEDISTRIBUIO ........................................................................................................... 24

2.10.UNIDADEDEPREPARAODOARCOMPRIMIDO ................................................................. 26

2.11.DIMENSIONAMENTODASTUBULAES ................................................................................ 27

3. METODOLOGIA ........................................................................................................................... 28

3.1 .MTODOSETCNICASUTILIZADOS........................................................................................ 28

4. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS ................................................................ 32

4.1.DIMENSIONAMENTODALINHADEDISTRIBUIO .................................................................. 32

4.2.DIMENSIONAMENTODALINHADEALIMENTAO .................................................................. 34

4.3.PARMETROSPARASELEODORESERVATRIODEAR .................................................. 36

4.4.ESCOLHADOCOMPRESSORDEAR .......................................................................................... 36

4.5.DEFINIODOLAYOUT ............................................................................................................... 37

5. CONSIDERAES FINAIS ......................................................................................................... 40

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..................................................................................................... 41

ANEXO ACAMPO DE ATUAO DE CADA COMPRESSOR EM FUNO DA PRESSO XVAZO .................................................................................................................................................. 42

ANEXO BDIMETRO COMERCIAL PARA TUBOS DE AO PRETO OU GALVANIZADOASTM A 120 SCHEDULE 40 ................................................................................................................ 43

ANEXO CCOMPRIMENTO EQUIVALENTE DAS SINGULARIDADES.......................................... 44


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1. INTRODUO

O ar comprimido uma importante forma de energia, sendo o resultado da

compresso do ar ambiente, que composto por oxignio, nitrognio e gases raros. O ar

comprimido est presente em empresas de diferentes setores, como por exemplo:

alimentcio, metalmecnico, moveleiro, entre outros.

A histria demonstra que a utilizao do ar comprimido anterior a Da Vince, que

em diversos inventos dominou e utilizou o ar. No antigo testamento, so encontradas

referncias do uso do ar comprimido na fundio da prata, ferro, chumbo e estanho. No

entanto, somente na segunda metade do sculo XIX que o ar comprimido adquiriu

importncia industrial (PARKER, 2006).O ar comprimido vem sendo amplamente utilizado na indstria, aplicado como

energia em diversos processos que necessitam de movimento, fora ou ambos em

mquinas e ferramentas pneumticas. O ar comprimido bastante aplicado nas indstrias

como condutor de energia, possuindo um excelente grau de eficincia, sendo

insubstituvel em diversas reas, executando operaes com flexibilidade, gerando

racionalizao do trabalho, economia, alm de proporcionar segurana ao trabalho.

No presente trabalho, desenvolveu-se um dimensionamento de um sistema de arcomprimido para uma empresa de pequeno porte, localizada na cidade de Santa

Rosa/RS. Tal empresa, no possui um sistema de ar comprimido em uma de suas

unidades, sistema essencial para a realizao de determinadas atividades de produo,

como a soldagem de lonas, rebitamento e aplicao de ilhs. Para um bom

funcionamento das mquinas, o ar comprimido produzido deve ser limpo e seco.

1.1. JUSTIFICATIVA

A empresa atua no ramo de materiais e servios para revestimento, atendendo a

rea residencial, industrial e comercial. No segmento de lonas, apresenta um portflio de

produtos seriados e no seriados. No ramo no seriado atua na fabricao de toldos,

coberturas, cortinas, entre outros. J no ramo seriado, desenvolve produtos para o

segmento do agronegcio, sendo o principal, a cobertura de lona para tanque graneleiro

de colheitadeiras de gros.

Atualmente a empresa possui trs unidades de produo, sendo duas destas

alugadas. Para diminuir os custos com os aluguis dos pavilhes, a empresa ir


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permanecer com apenas duas unidades. Decidiu-se, portanto, que a empresa manter

sua sede e uma de suas unidades com maior rea construda, que possui espao

suficiente para acomodar uma nova produo. O problema d-se justamente por essa

unidade ser a nica, dentre as trs, que no possui um sistema de ar comprimido

instalado.

Em vista disso, o dimensionamento do sistema ar comprimido justifica-se pelo fato

da empresa utilizar o ar em vrios processos de fabricao, como a soldagem das lonas,

aplicao de ilhs, rebitamento, entre outros.

A implantao do sistema de ar comprimido fundamental, pois um sistema bem

dimensionado pode atender a demanda atual de ar comprimido das mquinas

pneumticas e oportunizar futuras ampliaes dos pontos de consumo. Assim, aempresa poder aumentar sua produo com a aquisio de mais mquinas, sem

precisar substituir componentes do sistema, como o compressor, reservatrio ou as

prprias tubulaes, o que implicaria em custos, devido aquisio destes componentes,

mo-de-obra para a instalao, tempo sem produzir por falta de ar comprimido, entre

outros.

1.2. OBJETIVOS

O objetivo geral do estudo dimensionar um sistema de ar comprimido,

contemplando todas as etapas de produo, distribuio e preparao de ar comprimido,

para que este chegue aos pontos de aplicao em condies de quantidade e qualidade

suficientes, possibilitando um bom funcionamento das mquinas e ferramentas

pneumticas. Os objetivos especficos so:

Dimensionar a rede de distribuio de ar; Selecionar os acessrios da rede pneumtica;

Planejar um sistema de ar comprimido que atenda s necessidades atuais,

bem como necessidades futuras;

Selecionar o reservatrio, de modo a garantir uma reserva de ar para o

sistema;

Selecionar o compressor, a partir da presso e vazo requeridas pelo

sistema; Criar um layout para distribuio do ar comprimido.


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2. REVISO DA LITERATURA

No referencial terico so levantados os conceitos referentes pneumtica e

identificados os componentes que fazem parte da produo, distribuio e

tratamento do ar comprimido.

2.1. AR COMPRIMIDO

O ar comprimido o resultado da compresso do ar ambiente, que composto por uma mistura de oxignio (20,5%), nitrognio (79%) e alguns gases

raros. Atualmente, cerca de 5 bilhes de toneladas de ar so comprimidas no mundo

anualmente, produzindo um consumo de 400 bilhes de kWh, com um custo de 20

bilhes de dlares (METALPLAN, 2010).

Karmouche (2009) afirma que quase todas as plantas industriais, da pequena

grande empresa, tem algum tipo de sistema de ar comprimido. O ar comprimido

utilizado em vrias aplicaes como: ferramentas pneumticas, acionamentosmecnicos, controle de equipamentos e transporte de materiais. Entre os muitos

processos industriais, os sistemas de ar comprimido tem um significativo papel na

produo, correspondendo a uma parcela expressiva dos gastos com energia em

uma unidade industrial.

A palavra pneumtica derivada da raiz grega pneuma, que significa vento,

flego, sopro. A pneumtica definida como a matria que se ocupa dos

movimentos e fenmenos dos gases (FIALHO, 2011). Nesta mesma linha depensamento Parker Training (2006) sustenta que a pneumtica conceituada como

a parte da fsica que abrange a dinmica e os fenmenos fsicos ligados aos gases

ou vcuos.

A pneumtica apresenta algumas vantagens, tais como:

O ar comprimido no sofre oscilaes de temperatura, proporcionando

um funcionamento seguro, mesmo quando as condies forem

extremas (FIALHO, 2011).


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Uma importante vantagem da pneumtica, conforme Bosch (2008) a

quantidade, pois o ar existe em abundncia.

Ainda segundo Fialho (2011) outra vantagem a limpeza, pois o ar

comprimido utiliza o ar como fluido e por isso no h risco de poluio

ambiental, mesmo que ocorram vazamentos no sistema.

Outro privilgio do ar comprimido o transporte, pois ele pode ser

conduzido por grandes distncias em tubulaes e nenhuma linha de

retorno necessria, pelo fato de que a exausto de ar realizada

atravs da abertura de descarga ao ambiente (BOSCH, 2008).

O ar comprimido no possui perigo de incndio ou exploso. Mesmo se

um componente falhar e acontecer uma exploso, a presso do ar

usada em pneumtica considerada baixa (6 12 bar), j na hidrulica

as presses de trabalho podem atingir at 350 bar (FIALHO, 2011).

O ar comprimido pode ser armazenado em reservatrio. O reservatrio

possui reserva de presso disponvel por algum tempo, permitindo que

um trabalho seja executado, mesmo com o compressor no

funcionando (BOSCH, 2008).

Tambm necessrio mencionar outras vantagens da pneumtica

como: a dimenso dos elementos de comando e ao pneumticos

so menores e mais leves; permite alta velocidade de deslocamento e;

os elementos pneumticos possuem segurana contra sobrecarga, ou

seja, no sofrem nenhum dano, se solicitados em carga, at parar,

funcionando normalmente quando a resistncia parar (FIALHO, 2011).

preciso reconhecer que a pneumtica tambm apresenta algumas

desvantagens:

Uma das desvantagens do ar comprimido, citada por Silva (2002) que

o ar apresenta umidade (vapor dgua). Esse vapor pode se condensar

ao longo das tubulaes, dependendo das condies de temperatura e

presso da linha pneumtica. Em vista disso, deve-se instalar um

sistema para que o condensado seja retirado evitando danos ao

sistema pneumtico.


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O ar, assim como todos os gases, compressvel. Essa caracterstica

impossibilita que a pneumtica trabalhe com velocidades uniformes e

constantes durante seu curso (FIALHO, 2011).

Para Silva (2002) o ar possui baixa viscosidade. A viscosidade indica a

velocidade com que o fluido se movimenta. Se um fluido apresenta

baixa viscosidade, a possibilidade de acontecer vazamentos grande.

Em virtude disso, comum acontecer vazamentos em sistemas de ar

comprimido.

imprescindvel destacar, os custos expressivos da energia eltrica

consumida em sistemas de ar comprimido. Muitas vezes, as indstrias

consomem mais energia eltrica do que deveriam, em razo da

deficincia de seu sistema. Portanto, promover a eficincia em

sistemas de ar comprimido um desafio para as indstrias de

transformao (KARMOUCHE, 2009).

2.2. PROPRIEDADES FSICAS DO AR

O ar apresenta caractersticas que merecem ser abordadas, pois, para que se

possa dimensionar uma rede de ar comprimido preciso, antes de qualquer coisa,

entender quais as caractersticas deste gs para prever seu comportamento

mediante situaes diversas.

Pode-se dizer que a compressibilidade, identificada na Figura 1, uma

caracterstica que o ar apresenta de reduzir o seu volume quando sujeito aplicao

de foras opostas, ou seja, foras essas que produzem um aumento de presso e

uma diminuio do volume ocupado por ele. Esta propriedade fsica relacionada ao

ar atmosfrico, talvez seja para a pneumtica a mais significativa, pelo fato de que

por meio da compresso do ar atmosfrico que produzida a energia pneumtica,

que em seguida transformada em transmisso de potncia ou trabalho pelos

atuadores (FARIA, 2007).

Nesta mesma linha de pensamento, Parker Training (2006) diz que a

compressibilidade uma importante propriedade do ar.


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O ar, assim como todos os gases, tem a propriedade de ocupar todo ovolume de qualquer recipiente, adquirindo seu formato, j que no temforma prpria. Assim, podemos encerr-lo num recipiente com volumedeterminado e posteriormente provocar-lhe uma reduo de volume usandouma de suas propriedades - a compressibilidade. Podemos concluir que oar permite reduzir o seu volume quando sujeito ao de uma fora exterior(PARKER TRAINING, 2006, p.5).

Figura 1Compressibilidade do ar

Fonte:Parker Training, 2006, p. 5.

A elasticidade uma propriedade que possibilita ao ar retornar ao seu volume

inicial, quando terminada a fora responsvel pela diminuio do volume (CORADI,

2011).

Parker Training (2006) salienta que a difusibilidade uma propriedade que o

ar possui de misturar-se homogeneamente com gases que no estejam saturados.

Fialho (2011) afirma que a expansibilidade uma caracterstica do ar, de

adquirir a forma do recipiente que o contm, ocupando totalmente seu volume,

mudando sua forma ao menor esforo.

2.3. PRODUO E PREPARAO DO AR COMPRIMIDO

Cabe destacar que o ar comprimido passa por um conjunto de etapas antes

de ser utilizado. Estas etapas compreendem a produo e o tratamento do ar at ser

distribudo nas mquinas. O ar sofre um tratamento aps ser comprimido, para que

chegue aos pontos de consumo com qualidade (JESUS, 2012). A Figura 2

apresenta um tpico sistema de ar comprimido.

Segundo Silva (2002) o sistema apresentado na Figura 2, contm os

equipamentos essenciais para fornecer ar comprimido de qualidade. O ar


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comprimido produzido de forma centralizada e distribudo na fbrica. Aps ser

comprimido, o ar sofre um tratamento que pode envolver diversos processos para a

separao de impurezas a fim de atender as exigncias de qualidade do sistema

que ele se destina.

Figura 2Produo, distribuio e tratamento do ar comprimido

Fonte:Silva, 2002, p. 25.

Como visto na Figura 2, o ar aspirado passa pelo filtro que tem a funo de

reter as partculas slidas existentes no ambiente, com o objetivo de proteger ocompressor. Depois de filtrado, o ar chega ao compressor onde comprimido. Aps

sua compresso, o ar aquece, elevando sua temperatura, sendo necessrio resfria-

lo com o auxlio de um resfriador. Na etapa seguinte, o ar passa por um processo de

secagem com o objetivo de retirar a umidade presente no ar. O prximo passo o

armazenamento do ar num reservatrio, para garantir uma reserva de ar,

assegurando uma presso constante na linha, afim de que o compressor no

necessite ser ligado e desligado diversas vezes. Por fim, o ar distribudo nafbrica, onde ele ser ajustado de acordo com as necessidades de cada mquina,

com o auxlio de unidades de preparao de ar (JESUS, 2012).

2.4. COMPRESSOR DE AR

Compressor pode ser definido como uma mquina na qual a energia

mecnica ou eltrica transformada em energia pneumtica (ar comprimido), por

meio da compresso do ar ambiente (JESUS, 2012).


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Os compressores so mquinas industriais que tem a finalidade de aumentar

a energia dos gases atravs da elevao da presso. O compressor aspira ar

atmosfrico e o comprime, elevando sua presso at um valor determinado

realizao de trabalho. (CORADI, 2011).A Figura 3 mostra a classificao dos

compressores existentes no mercado.

Figura 3Classificao dos compressores


Metalplan (2010) destaca que um sistema de ar comprimido eficiente comea

pela definio do tipo de compressor mais adequado para realizar cada atividade. A

escolha do compressor feita em funo da vazo e presso e pode ser identificada

atravs do Grfico (vide anexo A).

2.4.1. Compressores de deslocamento positivo ou volumtricos

Nos compressores volumtricos ou de deslocamento positivo, o aumento de

presso obtido com a diminuio do volume ocupado pelo gs. O ciclo de

funcionamento destas mquinas inicia quando uma quantia de gs admitida dentro

de uma cmara de compresso, que cerrada e sofre diminuio do volume.

Posteriormente, aberta a cmara e o gs disponibilizado para o consumo

(FIALHO, 2011).


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Enquanto os compressores dinmicos (ou turbocompressores) ocupam a

gama das grandes vazes e das grandes potncias, em virtude de seu alto

rendimento e suas dimenses moderadas, os compressores de deslocamento

positivo, sobretudo os de pisto, dominam a faixa das mdias e pequenas vazes.

Conforme o tipo de movimento do elemento que interage com o fluido, enquanto

este passa pela mquina, os compressores de deslocamento positivo so

classificados em compressores alternativos e compressores rotativos (HENN, 2006).

Henn (2006) afirma que o compressor de deslocamento positivo alternativo

utiliza um sistema biela-manivela, que converte o movimento rotativo do motor de

acionamento em movimento retilneo alternativo do pisto. Assim, um ciclo de

operao se d a cada rotao do acionador. A cada ciclo, o pisto efetua um

movimento de ida e de vinda em direo ao cabeote.

O compressor alternativo de pisto um compressor de deslocamento

oscilante, que comprime o ar atravs do movimento retilneo do pisto. O controle do

ar na cmara de compresso realizado atravs de vlvulas de admisso e

descarga (BOSH, 2008).

Parker Training (2006) apresenta dois tipos de compressores alternativos de

pisto:

Compressor alternativo de pisto de simples efeito: Apresenta somente

uma cmara de compresso, ou seja, apenas a face superior do pisto

aspira e comprime o ar. Com o pisto em movimento descendente, a

vlvula de admisso aberta, dando passagem ao ar que preenche a

cmara de admisso. No movimento ascendente, o pisto comprime o

ar at que se obtenha uma presso suficiente para abrir a vlvula dedescarga e liberar o ar para o sistema.

Compressor de pisto de duplo efeito: Apresenta duas cmaras de

compresso, ou seja, as duas faces do pisto aspiram e comprimem o

ar. Quando o pisto est em movimento descendente, o ar admitido

na cmara superior e comprimido e expulso na cmara inferior. No

movimento ascendente, a cmara superior que havia admitido ar

realiza sua compresso e a cmara inferior que havia realizado acompresso efetua a admisso e assim sucessivamente.


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2.5. RESFRIADOR POSTERIOR

O resfriador posterior, tambm chamado de After Cooler, um trocador de

calor que resfria o ar comprimido aps sua compresso. Neste processo tem-se o

surgimento do condensado, que deve ser retido evitando que a gua permanea nas

tubulaes, o que prejudicial para um bom funcionamento do sistema. O

resfriamento do ar comprimido pode ser feito de duas maneiras: por ar ou gua

(ELETROBRS, 2005).

Buck (2004) sustenta ser fundamental que o resfriador posterior esteja

instalado antes dos secadores, para que a temperatura do ar comprimido possa ser

reduzida para um nvel aceitvel. Neste processo, 50 a 75% do vapor de gua

presente no ar retirado. As condies de admisso do compressor e o tipo de

resfriador posterior vo determinar a quantidade exata de vapor de gua retirado.

Nesta etapa de tratamento do ar comprimido, medida que reduzida a

temperatura do ar, o vapor de gua condensa, sendo retirado em forma lquida.

Somente na etapa que compreende o resfriamento e a secagem do ar

comprimido, cerca de 80 a 90% do condensado devero ser precipitados.

Atualmente, o resfriador posterior e o compressor esto reunidos em um nico

conjunto (ELETROBRS, 2005).

2.6. FILTRO DE AR

Filtros so dispositivos aplicados na filtragem do ar sendo extremamentenecessrios para o bom funcionamento e vida til do sistema de ar comprimido. Eles

so capazes de reter umidade e partculas presentes no ar (CORADI, 2011).

oportuno lembrar que, o filtro de ar empregado em trs posies

diferentes na rede de distribuio. Um filtro antes e um depois do secador de ar

comprimido e outro no ponto de uso (METALPLAN, 2010).

Metalplan (2010) afirma que o filtro instalado antes do secador (pr-filtro) tem

a funo de separar o restante do condensado e sujeira que no foram totalmenteeliminadas pelo resfriador posterior, aumentando assim a capacidade do secador de


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resfriar o ar comprimido. J o filtro instalado aps o secador de ar (ps-filtro) tem a

funo de eliminar a umidade residual e as partculas slidas, nos secadores por

refrigerao. Nos secadores por adsoro, o ps-filtro retm apenas as partculas

slidas.

O ar procedente da rede de distribuio pode conter umidade, impureza e

contaminantes. A grande parte dessas impurezas contida no processo de

tratamento do ar, mas as partculas pequenas que no foram retidas nesse processo

ficam suspensas no interior da canalizao e so levadas pelo fluxo do ar

comprimido, chegando s partes mveis das mquinas pneumticas, agindo como

abrasivos, prejudicando seu funcionamento. O filtro instalado no ponto de uso

empregado para minimizar esse problema, proporcionando uma melhor qualidade

do ar (CORADI, 2011).

Buck (2004) destaca ainda o filtro de ar de admisso empregado junto ao

compressor, pois, durante seu funcionamento, os compressores movimentam

volumes significativos de ar e, embora no se perceba, o ar apresenta sujeira que

pode acumular-se em quantidade considervel se o ponto de entrada de ar no

estiver em um local adequado. O filtro de ar tem a funo de deixar a qualidade do

ar dentro de limites aceitveis, retendo uma quantidade de sujeira e materiais

abrasivos que poderiam ser admitidos facilmente pelo compressor.

2.7. SECADOR DE AR

O ar possui vapor dgua que pode condensar devido variao da presso e

temperatura ao longo da rede de distribuio do ar comprimido. Drenos e filtrosseparadores de gua tm o papel de retirar esse condensado da linha pneumtica.

Porm, tais componentes no so capazes de retirar vapor dgua, por isso torna -se

conveniente o uso de secadores de ar (SILVA, 2002).

Gresh apud Coradi (2011) afirma que a compra de um secador de ar

comprimido um alto investimento para a empresa. Um secador pode representar

25% do valor total da instalao do ar comprimido. No entanto, o custo da aquisio

do secador compensado pelos inmeros benefcios que ele traz, minimizando osprejuzos causados pelo ar mido, como por exemplo: substituio de componentes


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pneumticos, impossibilidade de utilizar o ar em algumas operaes e o refugo

gerado na produo de produtos. Diante do exposto, pode-se concluir que o uso do

secador torna-se benfico ao sistema.

Conforme faz notar Coradi (2011) so mltiplos os meios de secagem do ar

comprimido. Os trs mais utilizados no mercado industrial e com melhores

resultados finais so:

Secagem por refrigerao: O secador de ar por refrigerao o tipo

mais utilizado nas indstrias atualmente. Neste secador, o ar

comprimido quente entra e atravessa um trocador de calor ar/ar, onde

pr-resfriado pelo ar frio que est saindo do secador. Depois

deslocado para outro trocador de calor fazendo com que sua

temperatura diminua para cerca de 3 C. Isso faz com que o vapor

dgua presente no ar seja condensado e eliminado do sistema. Para

que o ar possa ser filtrado ele deve ser aquecido, passando novamente

pelo trocador de calor ar/ar, resfriando o ar que est entrando e,

consequentemente, aumentando sua temperatura (ELETROBRS,

2005).

Secagem por absoro: Os secadores por absoro utilizam um

dessecante (agente de secagem) para absorver a umidade. O

dessecante possui inmeros pequenos poros nos quais a gua

retida. Assim, uma pequena parte do dessecante pode coletar uma

grande quantidade de gua. Suas vantagens so: baixo ponto de

orvalho e custo de operao moderado (BUCK, 2004).

Secagem por adsoro: Os secadores por adsoro atuam atravs de

substncias secadoras que adsorvem (ou seja, admitem uma

substncia superfcie da outra) o vapor dgua, que com o auxlio do

ar quente podem ser regeneradas. Para efetuar a limpeza do elemento

secador, o sistema de adsoro possui um arranjo de circulao de ar

quente em paralelo. Enquanto um lado regenerado (limpo) o outro

pode ser utilizado. A substncia normalmente usada o dixido de

silcio, conhecida como slica gel. O secador por adsoro mais caro


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que os demais porm, o sistema mais efetivo para reter a umidade

(SILVA, 2002).

2.8. RESERVATRIO

Segundo Buck (2004) em uma rede de ar comprimido indispensvel a

presena do reservatrio de ar (Figura 4), que possua ampla capacidade de atender

o consumo do sistema. Cabe destacar que o reservatrio tem vrias funes:

Amortece as oscilaes da tubulao de descarga, resultando numa

presso estvel no sistema; serve como reservatrio para tomar conta deconsumos repentinos ou no usuais pesados, mas mais elevados que acapacidade do compressor; elimina ou reduz a troca muito frequente dasoperaes em carga ou em alvio do compressor. Adicionalmente servepara condensar alguma umidade que possa estar presente no arcomprimido que sai do compressor ou que no foi separada no resfriadorposterior (BUCK, 2004, p. 227).

Figura 4Reservatrio e seus principais componentes

Fonte:Reis apudFaria, 2007, p. 42.

imprescindvel destacar que, na seleo de reservatrios de ar comprimido,

deve-se ter ateno especial a segurana. Muitos so os casos de acidentes fatais

que envolvem reservatrios fora de normas tcnicas e que no so inspecionados


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periodicamente, sendo tais inspees obrigatrias pela legislao brasileira

(METALPLAN, 2010).

O reservatrio um vaso de presso e, portanto, deve ser calculado,

projetado e construdo conforme as normas dos pases em que foram

desenvolvidos. A norma de segurana brasileira NR-13 acompanha a norma

americana da ASME (American Society of Mechanical Engineers) (ELETROBRS,

2005).

Segundo NR-13 (2008), constitui-se risco grave e eminente a falta de

qualquer um dos itens abaixo no vaso de presso:

Vlvula ou outro dispositivo de segurana com presso de abertura

ajustada em valor igual ou inferior Presso Mxima de Trabalho

Admissvel (PMTA), instalada diretamente no vaso ou no sistema que o

inclui;

Dispositivo de segurana contra bloqueio inadvertido da vlvula quando

esta no estiver instalada diretamente no vaso;

Instrumento que indique a presso de operao.

Ainda, conforme NR-13 (2008) os reservatrios de ar comprimido devem ser

instalados de forma que sua inspeo e manuteno sejam facilitadas, de modo que

os drenos, respiros, indicadores de nvel, presso e temperatura sejam acessveis.

Parker Training (2006) afirma que para dimensionar o volume de um

reservatrio de ar comprimido, necessrio adotar a seguinte regra:

Para compressores de pisto: volume do reservatrio = 20% da vazo

total do sistema (em m/min);

Para compressores rotativos: volume do reservatrio = 10% da vazo

total do sistema (em m/min).

A presso de regime tambm deve ser identificada. A presso de regime a

presso em que o ar se encontra armazenado no reservatrio (7 a 12 kgf/cm) e

deve ser maior do que a presso de trabalho utilizada pelos automatismos

pneumticos, geralmente 6 kgf/cm (FIALHO, 2011).


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2.9. REDES DE DISTRIBUIO

Coradi (2011) afirma que utilizar um compressor prprio para cada mquina

pneumtica possvel somente em casos isolados. Em lugares com muitos pontos

de uso, a distribuio do ar comprimido feita pelas tomadas prximas aos

utilizadores. Basicamente a rede de distribuio do ar comprimido composta por

tubulaes que ligam o reservatrio aos pontos de utilizao. Para uma melhor

eficincia na distribuio do ar comprimido importante definir um layout que

apresente a rede de distribuio principal, as ramificaes e os pontos de consumo.

Assim, torna-se mais fcil definir o tipo de rede de distribuio a ser implantada, com

o menor percurso possvel, a fim de diminuir a perda de carga e os custos.

As tubulaes pneumticas devem ser instaladas em locais adequados para

facilitar a realizao de manutenes peridicas, auxiliando a deteco de fugas de

ar. Pequenos vazamentos podem parecer insignificantes, mas provocam

expressivas perdas de presso. H trs tipos principais de redes de distribuio:

Rede em circuito aberto, rede em circuito fechado e rede combinada, apresentadas

na Figura 5 (JESUS, 2012).

Figura 5Tipos de redes de distribuio

Fonte:Adaptado de Silva, 2002, p. 36 e p. 37.


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Segundo Fialho (2011) a rede em circuito aberto utilizada quando se deseja

alimentar pontos localizados a um maior distncia ou isolados. Como o ar

comprimido flui em uma nica direo neste tipo de rede de distribuio, os pontos

de consumo dificilmente sero alimentados de maneira uniforme.

Cabe destacar que o tipo de rede mais utilizado nas indstrias o sistema de

rede em circuito fechado. Nesse sistema, a rede de distribuio ocupa toda a

extenso da indstria, fazendo com que ocorra uma distribuio uniforme de ar

comprimido em todos os pontos, pelo fato do ar fluir nos dois sentidos. Esse sistema

tm ainda a vantagem de poder instalar novos pontos de consumo, que no foram

previstos no projeto (FIALHO, 2011).

A rede combinada descrita por Silva (2002) como sendo tambm um

sistema em circuito fechado. O que difere a presena de vlvulas de fechamento

que provocam o bloqueio de determinadas linhas de ar comprimido, quando estas

estiverem em manuteno ou no forem usadas.

Como faz notar Fialho (2011) a linha de alimentao de cada mquina deve

estar localizada na parte superior da linha de distribuio, conforme apresentado na

Figura 6. Tal procedimento recomendado para evitar que o condensado presente

na linha de distribuio seja arrastado para a linha de alimentao.

Figura 6Instalao da linha de alimentao



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O ar que circula pela tubulao da rede pneumtica, sofre o efeito da

condensao, devido s variaes de temperatura ambiente, que ocorrem ao longo

do ano. Para que a condensao no prejudique o funcionamento dos componentes

pneumticos, ela retirada do sistema atravs de purgadores instalados no final das

linhas verticais de alimentao (FIALHO, 2011).

As tubulaes devem possuir uma inclinao de 0,5 a 2% do comprimento do

tubo no sentido do fluxo, para que eventuais condensaes e impurezas presentes

ao longo da tubulao sejam recolhidas com maior facilidade, sendo eliminadas por

meio de drenos (FARIA, 2007).

Segundo Coradi (2011) muito importante presena de vlvulas de

fechamento na rede de distribuio de ar comprimido, em especial para redes

maiores, para permitir que ela possa ser dividida em sees, ficando assim isoladas,

possibilitando sua inspeo e manuteno. Dessa maneira, evita-se que outras

sees sejam atingidas, paralisando a produo da empresa.

2.10. UNIDADE DE PREPARAO DO AR COMPRIMIDO

O ar comprimido, antes de ser utilizado em uma mquina ou ferramenta

pneumtica, passa por uma unidade de conservao ou unidade de preparao, que

composta por um filtro, uma vlvula reguladora de presso e um lubrificador. Estas

unidades contribuem para uma melhor eficincia nas mquinas, pois ajustam as

caractersticas do ar de forma especfica para ser usado em cada mquina (SILVA,

2002).

A aplicao da unidade de condicionamento ou lubrefil fundamental emvrios sistemas, do mais simples ao mais sofisticado, que utilizam o ar comprimido

como fonte de energia. A utilizao dessa unidade possibilita maior vida til dos

componentes pneumticos, pois permite que eles funcionem em condies ideais de

trabalho. O bom funcionamento dos componentes pneumticos depende, antes de

tudo, da filtragem, da umidade, da presso de alimentao da mquina e da

lubrificao das partes mveis (BLOCH apudCORADI, 2011).


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2.11. DIMENSIONAMENTO DAS TUBULAES

Fialho (2011) afirma que o dimetro mnimo da tubulao principal de ar

comprimido, pode ser obtido pela Equao 1. O dimetro das linhas de alimentao

tambm pode ser encontrado aplicando a mesma equao. Mas, para isso, deve-se

ajustar os valores das variveis vazo e comprimento total.

Onde:

d = Dimetro interno da tubulao, em mm;

Q = Volume de ar corrente: Vazo total das mquinas + Futura

ampliao, em m/h;

Lt = Comprimento total da linha: Somatrio do comprimento linear da

tubulao e do comprimento equivalente originado das singularidades

(ts, curvas, registros, etc.), em m;

P = Queda de presso admitida: Perda de carga em funo dos

atritos internos da tubulao e singularidades, em kgf/cm;

P = Presso de regime: Presso do ar armazenado no reservatrio, em

kgf/cm.

O dimetro comercial dos tubos pode ser estabelecido por meio do

Quadro (vide anexo B) para tubos de ao preto ou galvanizado ASTM A 120

SCHEDULE 40 (FIALHO, 2011).


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3. METODOLOGIA

3.1 . MTODOS E TCNICAS UTILIZADOS

Um sistema de ar comprimido bem dimensionado poder proporcionar um menor

custo de produo para a empresa, em virtude do menor consumo de energia, alm de

um melhor rendimento e maior vida til dos equipamentos pneumticos. Diante disso,

procurou-se determinar da maneira mais simples possvel o melhor caminho para efetuar

o dimensionamento do sistema de ar comprimido.

O primeiro passo foi o levantamento das mquinas que faro uso do ar

comprimido. Nesta etapa foi identificado o volume total de ar que ser consumido pelosequipamentos pneumticos, bem como a presso necessria que deve chegar a cada

mquina para seu correto funcionamento.

A etapa 2 serviu para determinar a localizao das linhas de alimentao e

distribuio de ar comprimido. Aps, estimou-se os comprimentos retilneos das linhas

pneumticas. Tambm, levantaram-se as singularidades necessrias para a construo

das tubulaes.

Na sequncia, identificou-se a queda de presso admitida para o sistema edeterminou-se a presso de regime. Com os dados levantados partiu-se para a prxima

etapa do trabalho: Anlises e discusses.

CAPACIDADE DE AR REQUERIDA

Cabe destacar a importncia de se conhecer a exata necessidade de ar

comprimido que ser consumida pelas mquinas pneumticas, pois uma avaliaoprecisa, no s ir proporcionar uma capacidade apropriada para hoje, mas, tambm,

garantir uma capacidade adicional para futuras ampliaes dos pontos de consumo.

preciso tomar cuidado, pois, uma avaliao abaixo da necessidade de consumo

ir fazer com que o ar chegue com presso e vazo insuficiente nos equipamentos e

impossibilite ampliaes futuras. Por outro lado, uma avaliao acima das reais

necessidades de consumo ocasionar em um investimento de capital excessivo para a

empresa.


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A capacidade de ar requerida depende do volume de ar corrente e da

presso. O volume de ar corrente ou vazo o volume de ar por hora que ser

consumido pelos equipamentos pneumticos, supondo que todos eles estejam em

funcionamento ao mesmo tempo. Para determinar a vazo, deve-se somar o

consumo total de ar de cada equipamento pneumtico.

O conhecimento da presso que cada mquina necessita outro importante

fator a ser identificado. A maioria dos equipamentos pneumticos industriais operam

a uma presso de 6 bar.

Para efeito dos clculos de dimetro da tubulao, investigaram-se os

equipamentos pneumticos que devem ser alimentados pelo sistema de ar

comprimido e descritas algumas funes bsicas que cada equipamento realiza na

empresa, o resultado pode ser observado a seguir:

01 rebitador pneumtico: usados principalmente para fixar a lona na

estrutura metlica de toldos e cortinas.

01 ilhoseira: usados para perfurar e aplicar ilhs em lonas.

05 mquinas de solda eletrnica: Utilizadas para solda de alta

frequncia. Tem a funo de unir as lonas sem a necessidade de

costura.

O Quadro 1 resume de maneira simplificada a vazo, presso e a quantidade

de cada equipamento pneumtico da empresa:

Quadro 1Mquinas pneumticas

Equipamentos Qtde Presso Vazo Unitria Vazo Total

Mquina de solda 6 6 kgf/cm 17 m/h 102 m/h

Rebitador 1 6 kgf/cm 22 m/h 22 m/h

Ilhoseira 1 6 kgf/cm 26 m/h 26 m/h

TOTAL 150 m/h

Como visto, a vazo total das mquinas pneumticas de 150 m/h. de

fundamental importncia, somar vazo total um percentual estimado para umafutura ampliao dos pontos de consumo.Estudos mostram que, se a expanso no


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estiver precisamente definida, deve-se estimar cerca de 50% para futuras

ampliaes. Em vista disso, o percentual estimado foi de 50%.

Somando-se a vazo total das mquinas e o percentual de futura ampliao

chegou-se a vazo total de 225 m/h. Essa vazo ser utilizada para os clculos de

dimensionamento das tubulaes, do reservatrio e do compressor.

COMPRIMENTO DAS LINHAS E SINGULARIDADES

Para esta etapa, foram feitas diversas medies a fim de se determinar o

comprimento da linha de distribuio e da linha de alimentao, bem como a

localizao destas.

A linha de distribuio, que leva o ar comprimido da casa do compressor at

as linhas de alimentao, ficou com comprimento de 90 m.

As linhas de alimentao, que conduzem o ar comprimido da linha de

distribuio aos pontos de uso, obteve um comprimento de 2,70 m.

As singularidades (curvas, registros, ts), necessrias s linhas de

distribuio tambm foram identificadas nesta etapa. preciso destacar que, para o

planejamento da rede, adotaram-se as singularidades com menor restrio ao fluxo,

ou seja, com menor perda de carga.

QUEDA DE PRESSO ADMITIDA

O ar comprimido, ao deslocar-se pela tubulao sofre uma perda de carga, ou

queda de presso, em virtude das perdas pelo atrito ao longo da tubulao e pelas

singularidades. Estudos apontam que, para um bom desempenho do sistema, a

queda de presso no deve ultrapassar 0,3 kgf/cm.

PRESSO DE REGIME

Para o dimensionamento das tubulaes de ar comprimido necessrio

conhecer a presso de regime. As mquinas pneumticas identificadas na empresaoperam a uma presso de trabalho de 6 kgf/cm. Porm, para que o ar chegue com


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esta presso nas mquinas preciso que o ar comprimido esteja a uma presso

superior a esta no reservatrio, em virtude das perdas de carga e eventuais picos de

consumo.

Como visto, a presso de regime gira em torno de 7 a 12 kgf/cm. Em vista

disso, para os dimensionamentos das tubulaes optou-se por utilizar uma presso

de regime de 9 kgf/cm.


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4. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS

Aps o estudo detalhado do ar comprimido e dos elementos que compem o

sistema de produo, distribuio e preparao do ar e a definio da metodologia a ser

seguida, partiu-se para o dimensionamento das linhas de distribuio e de alimentao, o

clculo do reservatrio, a escolha do compressor e por fim, a apresentao do layout das

tubulaes pneumticas.

4.1. DIMENSIONAMENTO DA LINHA DE DISTRIBUIO

A linha de distribuio conduz o ar comprimido da casa do compressor s linhas dealimentao. Para obter suas caractersticas, realizaram-se diversas medies na

empresa e coletadas informaes fundamentais para efetuar o dimensionamento da

tubulao. As caractersticas da linha de distribuio esto apresentadas abaixo:

Comprimento da tubulao linear........................................... 90 m;

Queda de presso admitida ................................................... 0,3 kgf/cm;

Presso de regime ................................................................. 9 kgf/cm;

Volume de ar consumido + previso de ampliao................ 225 m/h.

Singularidades:

11 curvas de 90 raio longo

9 ts roscados com fluxo em linha

1 t roscado com fluxo em ramal

4 vlvulas do tipo gaveta roscadas

necessrio conhecer o comprimento equivalente de todas as singularidades para

realizar o dimensionamento da tubulao. Porm, ao analisarmos o Quadro (vide anexo

C), constatamos que h a necessidade de um dimetro nominal.

O dimetro nominal encontrado pela Equao 1. Primeiramente, no se

considerou a existncia das singularidades, ou seja, somente considerou-se o

comprimento da tubulao retilnea.


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Pode-se notar que o dimetro interno obtido foi de 41,6 mm. No entanto, para

encontrar o comprimento equivalente das singularidades preciso conhecer o

dimetro nominal correspondente, que pode ser encontrado no Quadro (vide anexo

B) para tubos de ao preto ou galvanizado ASTM A 120 SCHEDULE 40.Examinando o Quadro (vide anexo B) no se constatou dimetro interno igual

a 41,6mm, ento, optou-se por escolher um dimetro ligeiramente superior. O

dimetro interno encontrado foi de 52,5 mm que corresponde ao dimetro nominal

de 2 pol.

O dimetro nominal 2 pol um dimetro de referncia usado para consulta do

comprimento equivalente das singularidades.

Utilizando o dimetro de 2 pol e conhecendo as singularidades da linha dedistribuio, pode-se encontrar o comprimento equivalente. O comprimento obtido foi

de 38,34 m e pode ser visto no Quadro 2.

Quadro 2 - Singularidades da linha de distribuio e seus comprimentos

equivalentes

Qtde Comprimento equivalente (m) Total (m)

Curva 90 de raio longo roscada 11 1,1 12,1

T roscado com fluxo em linha 9 2,3 20,7

T roscado com fluxo em ramal 1 3,7 3,7

Vlvula do tipo gaveta, roscada 4 0,46 1,84

Comprimento Equivalente Total (L1) 38,34 m

Singularidades


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Assim, o comprimento total da linha tronco (Lt) ser:

Aplicando novamente a Equao 1, temos:

Analisando o Quadro (vide Anexo B) pode-se notar que, mesmo considerando

a queda de presso devido s singularidades o dimetro ainda corresponde ao tubo

de dimetro 2 pol.

4.2. DIMENSIONAMENTO DA LINHA DE ALIMENTAO

Vale notar que o dimensionamento da linha de alimentao pode ser feito

utilizando tambm a Equao 1. No entanto, deve-se ajustar o valor da varivelcomprimento (Lt) e da varivel vazo (Q).

So oito as linhas de alimentao, portanto, deve-se dividir a vazo total pelo

n de linhas de alimentao.

A linha de alimentao apresenta as seguintes caractersticas:

Comprimento da tubulao linear......... 2,70 m; Queda de presso admitida ................. 0,3 kgf/cm;

Presso de regime ............................... 9 kgf/cm;

Volume de ar ........................................ 28,125 m/h.

Singularidades:

2 ts roscados com fluxo em ramal

1 curva 180 raio longo roscada

2 curvas 45 roscadas

1 vlvula do tipo gaveta roscada


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Aplicando a Equao 1, temos:

Analisando o Quadro (vide anexo B), percebe-se que h o dimetro nominal

3/8 pol, que seria usado no clculo. No entanto, o Quadro (vide anexo C) no possuital dimetro.

Em vista disso, adotou-se o dimetro 1/2 pol, ligeiramente superior a 3/8 pol e

que consta no Quadro (vide anexo C).

Utilizando o dimetro de 1/2 pol e sabendo quais so as singularidades da

linha de alimentao, pode-se encontrar o comprimento equivalente. O comprimento

equivalente encontrado foi de 4,29 m e pode ser analisado no Quadro 3.

Quadro 3 - Singularidades da linha de alimentao e seus comprimentos

equivalentes

Qtde Comprimento equivalente (m) Total (m)

Curva 180 raio longo roscada 1 1,1 1,1

Curva 45 roscada 2 0,21 0,42

T roscado com fluxo em ramal 2 1,3 2,6

Vlvula do tipo gaveta, roscada 1 0,17 0,17

Comprimento Equivalente Total (L1) 4,29 m

Singularidades

Assim, o comprimento total da linha tronco (Lt) ser:


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Aplicando novamente a Equao 1, temos:

Como explicado anteriormente, o tubo a ser escolhido o de dimetro

nominal 1/2 pol, j que o tubo de dimetro 3/8 pol no consta no Quadro (vide anexo

C).

4.3. PARMETROS PARA SELEO DO RESERVATRIO DE AR

Como visto, para dimensionar o volume do reservatrio de ar comprimido

utilizando um compressor de pisto, adota-se a seguinte regra:

Volume do reservatrio = 20% da vazo total do sistema (em m/min).Sendo a vazo total do sistema igual a 225 m/h (3,75 m/min).

Ento:

Volume do reservatrio = 20% de 3,75 m/min

Volume do reservatrio = 0,75 m

Portanto, o volume do reservatrio ser de 0,75 m. A presso de regime j conhecida, 9 kgf/cm.

4.4. ESCOLHA DO COMPRESSOR DE AR

A escolha do compressor pode ser feita utilizando o Grfico (vide anexo A),

mas para isso, deve-se conhecer a vazo total e a presso do compressor.

Como a presso do ar armazenado no reservatrio est a uma presso de 9

kgf/cm, o compressor deve ter uma presso superior a esta para conseguir

comprimir o ar comprimido para o interior do reservatrio.


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Para a escolha do compressor adotou-se uma presso de 10 kgf/cm (9,81

bar), ligeiramente superior encontrada no reservatrio. A vazo total j

conhecida: 225 m/h.

Com a presso e a vazo identificadas, pode-se partir para a escolha do

compressor (vide anexo A).

Analisando o Grfico (vide anexo A), percebe-se o campo de atuao de cada

compressor em funo da vazo e presso. Cruzando as variveis (vazo e

presso) nota-se que o compressor indicado foi o compressor de mbolo ou

compressor de pisto. Portanto, o compressor escolhido para o sistema de ar

comprimido da empresa o compressor de deslocamento positivo alternativo de

pisto.

4.5. DEFINIO DO LAYOUT

O correto dimensionamento da rede pneumtica contribui para que o ar

alimente os equipamentos com a quantidade necessria de ar comprimido, alm de

diminuir a perda de carga (queda de presso) entre a produo e os pontos de

consumo e minimizar os custos com energia.

Para tanto, faz-se necessrio definio de um layout, para determinar o

menor caminho possvel para a tubulao, bem como definir o tipo de rede de

distribuio a ser adotado, analisando as vantagens e desvantagens de cada um

dos tipos. Assim pode-se obter o comprimento das tubulaes nos diversos trechos.

Optou-se por escolher uma rede de circuito fechado, pois este tipo de rede

possui a vantagem do ar poder fluir nos dois sentidos, permitindo que os pontos deconsumo sejam alimentados de maneira uniforme, alm de favorecer a instalao de

pontos de consumo ainda no previstos.

Os layouts da linha de distribuio e da linha de alimentao foram

elaborados com o auxlio do software Solidworks.

A linha de distribuio, que liga a casa do compressor s linhas de

alimentao, pode ser observada na Figura 7.


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Figura 7Layout da linha de distribuio

Atravs da Figura 7 pode-se perceber o layout da linha de distribuio de ar

comprimido com as dimenses propostas.A linha de alimentao, que liga a linha de distribuio ao ponto de consumo,

pode ser analisada na Figura 8.

Figura 8Layout da linha de alimentao


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Pode-se perceber que as linhas de alimentao dos equipamentos

pneumticos foram planejadas para sarem pela parte superior da linha de

distribuio, para evitar que o condensado, que possa estar presente na linha de

distribuio, seja arrastado para a linha de alimentao.

Cabe destacar tambm, que cada linha de alimentao ser dotada de uma

unidade de preparao de ar munida de um registro, para que possibilite realizar a

manuteno da unidade de preparao ou do dreno, sem a necessidade de desligar

parte da linha de distribuio, o que afetaria outros equipamentos conectados nesta

linha.

A Figura 9 mostra a localizao das linhas de distribuio principal e de

alimentao na empresa, bem como a casa do compressor.

Figura 9Layout geral

Cabe destacar que as mquinas 1, 2 e 3 devem ser dispostas onde existe a

produo de toldos e cortinas. J as mquinas 4, 5, 6, 7 e 8 que atualmente

encontram-se na unidade que ser desalugada, vo ser transferidas para essa

unidade, que tm maior rea construda e espao suficiente para acomodar as duas

produes.


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5. CONSIDERAES FINAIS

O dimensionamento do sistema de ar comprimido foi necessrio pelo fato da

empresa no possuir tal sistema em uma de suas unidades, sendo este essencial

para a realizao de determinados processos de fabricao, como a soldagem de

lonas, aplicao de ilhs e rebitamento.

Atravs da reviso bibliogrfica foi possvel conhecer as etapas de produo,

distribuio e preparao do ar comprimido. A coleta de dados referente s

mquinas pneumticas e a anlise do local a ser instaladas as linhas de distribuio

e de alimentao foram o passo seguinte.

Procurou-se construir um sistema de ar comprimido eficiente, que garanta

uma capacidade adequada para hoje e possibilite ampliaes futuras. Sabe-se que

um sistema subdimensionado poderia provocar uma presso de ar inadequada,

provocando baixo rendimento das mquinas e por consequncia baixa

produtividade. Por outro lado, um superdimensionamento acarretaria em um

investimento excessivo de capital.

A seleo do compressor e reservatrio foi fundamental para garantir um

fornecimento adequado de ar comprimido, proporcionando confiabilidade ao

sistema. Uma escolha equivocada implicaria em uma produo de ar inadequada e

um possvel aumento no consumo de energia eltrica. oportuno destacar que a

definio do layout da rede pneumtica, aliado aos dimetros das tubulaes

encontrados deve contribuir para que as mquinas sejam alimentadas de maneira

uniforme e com quantidade suficiente.

Pode-se concluir que o sistema dimensionado poder produzir ar comprimidocom qualidade, em virtude da utilizao de componentes capazes de deixar o ar

com as caractersticas desejadas.O sistema dimensionado ser capaz de fornecer

presso e vazo suficientes para atender as necessidades das mquinas,

proporcionando um bom desempenho e uma maior vida til dos automatismos

pneumticos.

Cabe destacar que este estudo originou-se como um desafio e tornou-se uma

grande oportunidade para testar os conhecimentos empricos e desenvolv-los demaneira a buscar solues para o problema encontrado.


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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

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BUCK, B. Manual de ar comprimido e gases. So Paulo: Prentice Hall, 2004.

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ELETROBRS. Eficincia energtica em sistemas de ar comprimido. Rio de Janeiro,2005.

FARIA, R. R. de. Elementos de pneumtica e automao, classificao edimensionamento de atuadores: Aplicao ao caso de plataformas de embarque dedeficientes fsicos em veculos do transporte urbano coletivo. 2007. Monografia

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FIALHO, A. B. Automao pneumtica: Projetos, dimensionamento e anlise decircuitos. 7. ed. So Paulo: rica, 2011.

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KARMOUCHE, A. R. Anlise da eficincia energtica em compressores a pisto emsistemas de ar comprimido. 2009. Dissertao (Mestrado em Engenharia Eltrica) Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 2009.

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PARKER TRAINING. Dimensionamento de redes de ar comprimido. Jacare, 2006.Apostila M1004 BR.

SILVA, E. C. N. PMR2481 Sistemas Fluidomecnicos. Apostila Pneumtica.Departamento de Engenharia Mecatrnica e de Sistemas Mecnicos, Escola Politcnica daUSP, So Paulo, 2002.


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ANEXO ACAMPO DE ATUAO DE CADA COMPRESSOR EM FUNO

DA PRESSO X VAZO

Fonte:Adaptado de Faria, 2007, p. 31.


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ANEXO BDIMETRO COMERCIAL PARA TUBOS DE AO PRETO OU

GALVANIZADO ASTM A 120 SCHEDULE 40

Fonte: Fialho, 2011, p. 288 e 289.


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ANEXO CCOMPRIMENTO EQUIVALENTE DAS SINGULARIDADES

Fonte: Fialho, 2011, p. 290 e 291.

eduardo bortolin

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