Livro - Ar Comprimido - emprego deste para geração de trabalho PDF

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Informações teóricas e práticas da área de fluídos e térmicas sobre o uso de ar comprimido para geração energética e por consequência fazer as máquinas funcionarem....

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Figura 5.10 - Dreno com controle de nível

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5. 5.66 Se Sepa para raçã ção o do do óleo óleo cont contid ido on naa áágu guaa Depois de filtrar todo o ar e de drenar o condensado condensado sujo de óleo, estes resí am lançados no esgoto industrial, posteriormente posteriormente,, poluindo os rios. Praticamente todo condensado de ar comprimido possui uma grande quant óleo que contaminará o meio ambiente, compromet comprometendo endo a obtenção da qualif ISO 14.000 ou outro certificado em relação ao controle e conservação do meio a pela empresa. Nas empresas que possuem um tratamento q químico/biológico uímico/biológico (ETE), (ETE), estes c dos de óleo comprometem comprometem o sistema aeróbico da estação. estação. Portanto, Portanto,não não deverã positados na estação. Devem-se usar equipament equipamentos os específicos para tratar ess poluente. Estes eequipamentos, quipamentos, após receberem todos os condensados, proven compressor compressor,, dos filtros, filtros,do do secador e do reservatório,possuem um sistema intern para o óleo da água, dentro do grau da legislação vigente vigente,, depositando o óleo vatório vatório próp próprio rio e libera liberando ndo a água tratada. tratada. Garant Garante-se e-se,, desta forma, forma, total seg segu u geração de ar comprimido, comprimido, sem agredir a natureza. Apesar de representar mais um cu custo, sto, o tratamento adequado de efluentes usado na promoção da empresa à categoria de ambientalmente responsável.

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Aplicações

O ar comprimido, comprimido, ao longo tempo, tempo, tem sido usado para para várias finalidades in como no acionamento de ferramentas pneumáticas, pneumáticas,no no acionamento mecânico mando de válvulas em sistemas de controle. O ar comprimido é largamente usado em quase todos os setores industriais. po de aplicação é bastante grande e cresce dia a dia. Uma relação de aplicações será mostrada a seguir, com uma breve descrição

6. 6.11 Pu Puxa xarr e g gra ramp mpea earr com com ar comp compri rimi mido do

Figura 6.1 - Grampeamento pneumático mecânico

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6. 6.22 Trans ranspo port rtee por por ar ar com compr prim imid ido o O transporte realizado com o uso de ar comprimido é encontrado em aplic que a mecanização e a automação são indispensáveis. Nessas aplicações, os m ar comprimido podem proporcionar proporcionar o transporte temporizado ou não tempo de acordo com as necessidades do processo. A armazenagem e a recepção de materiais automatizada se enquadra nesta Uma variação do transporte pneumático através de tubos é o uso do acionam correia transportadora de materiais particulados.

6. 6.33

Sist Sistem emas as de acio aciona name ment nto o pne pneum umát átic ico o

Figura 6.2 - martelo pneumático Sistemas com acionamento pneumático são encontrados em várias áreas in Podem execu executar tar movimentos rotativos ou lineares. O movimento linear é obti uso de cilindros,e é visto na prática como meio altamente econômico e raciona lho útil é realizado pela queda de pressão e pela mudança do volume do ar com

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6. 6.44 Jate Jateam amen ento to com com aarr com compr prim imid ido o

Figura 6.3 - Sistema de aplicação atomizada de metais A energia do ar comprimido é usada para forçar materiais e líquidos através d Este processo é usado para obter substâncias atomizadas. Processos de tratamento superficial, como jateamento jateamento de areia, esferas e pi utilizam pistolas de ar compri comprimido, mido, encaixam-se nestas aplicações. No caso de utilização a altas temperaturas temperaturas,, o ar comprimido é usado para ap tais líquidos. O sistema de jateamento com arco elétrico é um exem exemplo plo desta a

6. 6.55 Op Oper eraç açõe õess com com sopr sopro od dee aarr e jato jato de água água

Figura 6.4 - Pistola de ar com mangueira espiral

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Nestas operações,o próprio ar comprimido é o meio e a ferramenta de traba xo de água é gerado pela queda de pressão e expansão do volume do ar comp Exemplos destes tipos de trabalhos são os de sopro de ar para produção de tanto de plástico como de vidro, e os de sopro e limpeza de moldes de fundiçã

6. 6.66 Op Oper eraç açõe õess d dee iins nspe peçã ção o e te test stee O uso de ar comprimido em bancadas de inspeção e testes é muito comum.

Figura 6.5 - Bocal com emissor de impulso de reflexo A variação de pressão é utilizada para deter determinar minar a contagem de artigos, o p mento correto de produtos para verificação e as determinações de formas e os

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6. 6.77 Cont Contro role le d dee proc proces esso soss com com aarr comp compri rimi mido do

Figura 6.6 - Diagrama de controle de um compressor tipo parafuso Toda aplicação pneumática pneumática deve ser ccontrolada, ontrolada, de alguma fforma, orma, para qu mando racional na tarefa.Isto tarefa. Isto é realizado por chaves de pressão e válvulas direc

muitos elementos lógic lógicos, os, a pneumática pode ser uma alternativ alternativa. a.

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6. 6.88 Ap Aplilica caçõ ções es espe especi cial aliz izad adas as A lista que será apresentada a seguir dá uma idéia das diversas aplicações d primido na indústria, nas artes e na vida diária. diária. Obviamente, Obviamente,não não é possível des das a aplicações da pneumática, pois novas áreas surg surgem em todos os dias e as an desprezadas no curso do processo de desenvolvimento. A lista de aplicações aplicações é maior maior,, por sua pró própria pria natureza, no campo da engen cânica. cânica. Porém, Porém, todos todos as áre áreas as do conhe conhecimen cimento to utilizam utilizam,, de um umaa forma forma ou o comprimido. Construção civil – furação e demolição; demolição; – compactdores de concreto; e – sistema de transporte de tijolos e i de pedras artificiais.

Figura 6.7 - mineração

Mineração – martelo de furação de rochas e sis carregamento; – maquinário de carga e descarga e de demoliçã demolição; o; e – sistemas de ventilação.

Indústria química d li

d

té i

ras.

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Saúde – acionamento de brocas de dentista – sistemas de respir respiração ação artificiais; e – exaustão de gases anestésicos.

Figura 6.9 - saúde

Artes e ofícios – grampeadores e revólver de prego – pistola de pintura; – furadeir furadeiras as e desparafusadeiras; e – desbaste angular angular..

Figura 6.10 - artes Indústria de processamento de madeira

– maquinaria de embalagem de produtos produtos semi-acabados; e

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– refrigeração de sistemas de ferramentas á quente. Indústria de plásticos – transporte material granulado em tubos; – equipamento de solda e corte; – sopro de ar em produtos pelos moldes de produção; – mecanismo de travamento e desmoldagem para para moldes de ferro fundido; e – setor de conformação e marcação. Indústria de processamento de papel – ajuste de rolos e maquinaria de alimentação de massa; máquinas máquinas de de corte, embo embosso sso e colagem; colagem; e –– monitoração tambores. Tecnologia do meio ambiente – formação de barreiras na água; – enriquecimento de água com oxigênio; – manutenção de travamento de portas de câmaras geladas; – raspadores em estação de tr tratamento atamento de esgoto; e – aumento de pressão nos sistemas de alimentação de água potável.

Agricultura e florestal – proteção de plantas e separação de jo – transporte de grão grãoss para e da silagem – sistema de ventilação de estufas.

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Indústria têxtil – detectores; – posicionadores nas máquinas de cos – alimentação de agulhas e sistemas d mento; – proce processo sso de exaust exaustão; ão; e – sopro de ar para limpeza de mate duais e sujeir sujeiras as das máquinas máquinas de cost

Figura 6.12 - têxtil Tráfego e comunicações – frenagem de trens; – sinaleiros de barreiras e paradas; – equipamentos de marcação de estra – partida de motores motores diese diesel;l; e – sopro para esvaziamento do tanque dos submarinos.

Figura 6.13 - transportes A utilização de ar comprimido nos diversos campos de aplicação deve ser cu

para a mesma atividade, comparações e estudos de viabil viabilidade idade podem ser rea

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Uma vez decidido e adquirido um equipamento equipamento a ar comprim comprimido, ido, a empre compromete comprometendo-se ndo-se nos próximos 10 a 20 anos com os custos de gerar, gerar,tratar tratar e ir este ar. Em plantas mais antigas, o emprego do ar comprimido comprimido deve ser questionad terminad terminadas as aplicações em que haja equipam equipamentos entos eletroeletr eletroeletrônicos ônicos substitu zões de seu emprego no passado p podem odem não permanecer ver verdadeiras dadeiras no pres pre As tabelas 6.1 e 6.2 apresentam o consumo de diversos equipamentos. TA AB BELA ELA 66..11 - CO C ON NSU SU MO DE A AR R CO C OMP MP RI MI DO A 6,5 6, 5 BA B AR R,, A PPLEN LENA A EQUIPAMENTO Aper tadeira de porcas de 10 mm, 3, 3,5 kg de peso

CONSUMO (l/s) 9

Bomba de água – 550 l recalque a 15 m

32

Socador, cilindro 1” x 4”

12

Socador, Socador, cilindro 11/2” x 6”

18

Esmerilhadeira de ferramentaria

8

Esmer Esmerilhade ilhadeira, ira, rebo rebolos los 2”e 2” e 2 1/2”

6a9

Furadeiras de alvenaria

18 a 23

Furadeir Furadeiras as para aço, motores rotativos até 6 mm

8 a 10

12 19

32

Pistola de pintura

1a9

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TA AB BEL ELA A 6. 6 .1 1 - CO CON NSSU UM MO O DE DE A AR R COM COM PR PRIIM MIIDO DO A 6, 5 BA BAR R,, A PLE P LENA NA (c

EQUIPAMENTO

CONSUMO (l/s)

Rebarbador 4,5 a 6 kg

13 a 15

Rebarbador 1 a 2 kg

6

Rebitadeiras

6

Rebitadeiras maiores de 8 a 10 kg

16

Fonte: Fonte: Rollins Rollins

TA B E L A 6 . 2 - C O N S U M O D E A R E M J AT E A M E N T O D E A R E I DIÂMETRO DO BICO (mm)

PRESSÃO DO AR (bar) 4

5

6

7

1,6

2

2,3

2,5

3

2,3

4

5

5,5

7

3,0

8

9

10

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Critérios de Seleção e Instalação Ef do Sistema

Várias decisões deverão ser tomadas quando da seleção de um sistema de a mido,de mido, de modo a obter o melhor desempenho com a maior economia e se prep futuras ampliações. O espaço físico deverá ser estudado estudado,, não só quanto a localização, localização, mas també to aos requisitos de um bom projeto. A pressão de trabalho é um fator crítico, pois afetará significativamente o con energia, que aumenta com o aumento aumento da pressão de trabalho. trabalho. Equipamentos que operam com diferentes pressões em uma mesma insta dem ser atendidos mediante a redução da pressão nos pontos de consumo, po válvulas redutoras. Algumas vezes vezes,, torna-se econômico econômico o uso de compressore rentes rentes vazões vazões ee pressões pressões para para atender atender aa diferentes diferentes solicitações solicitações de de operação operação,, em mo sistema. A qualidade do ar é outro fator importante, importante, pois dele dependerá a manute ventiva e corretiva tanto das redes de ar como dos consumidores e dos demai rios de linha. Atualmente,é fator importante a possibilidade de recuperação da energia té rada na compressão do ar, ar, que pode levar a uma maior rapidez no retorno d

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Adotar compressores compressores com mais de um estágio (em média, um compressor dois estágios consome 8% menos energia elétrica do que um compressor de gio para a mesma produção). produção). O rendimento é melhor melhor,, devido à existência d mento intermediário (intercooler) do ar comprimido entre os dois estágios pressor. Usar motores elétricos de alto rendimento para o acionamento dos comp Apesar do preço de aquisição aquisição mais alto, alto, consomem menos menos energia elétrica, elétrica do num custo operacional e de ciclo de vida menor. Dar Dar preferência preferência para para acoplamento acoplamento direto direto por por engrenagens engrenagens entre entre aa unidade unidade sora e o motor elét elétrico rico.. A transmissão transmissão de energ energia ia mecânica mecânica por engren engrenag ag mais eficiente que a transmissão po porr polias e correias. Além dos inconveni inconveni serviços de re-aperto e de troca de correias correias,, o uso de correias dim diminui inui a vid rolamentos do motor.

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Adotar secadores de ar, ar,principalmente principalmente aqueles aqueles que que produzem produzem baixa perda perda d (máx. 0,14 bar) e que permitem dar uma qualidade inquestionáv inquestionável el do ar com além de economia na manutenção.O manutenção. O uso de secadores elimina a necessidade de maioria de purgadores e, conseqüentemente, diminui o desper desperdício dício de a mido por vazamentos nos mesmos. Utilizar filtros coalescentes co com m baixa perda de carga (máx. (máx. 0,25 bar). Para cada 0,25 bar de aumento na pressão do sistema para compensar as perdas d (filtros + secador + tubulação) consome-se 0,5% de potência a mais no compresso

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Usar compressores automatizados com microprocessador/controlador/seqü

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Projetar a sala do compressor de modo a permitir que a temperatura de adm

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ar seja o mais fria possível, isenta de poeiras e outros pr produtos odutos que possam nar o ar. De maneira geral, para cada 6°C de aumento na temperatura do ar de aspir some-se em torno de 7% a mais de energia elétrica na geração do ar comprimi

7. 7.11 Esc Escolha olha da pres pressã são o de de ttra raba balh lho o A pressão de trabalho da instalação é definida pela pressão que atenda aos r dos equipamentos consumidores mais as perdas da rede entre a geração e o c Devem-se levar em conta o pro projeto jeto e o traçado das tubulações da distribuição usados, usados, as válvulas, válvulas,os os secadores secadores de ar ar,, etc. As perdas de carga, como já comentado, comentado, vão tornar o sistema mais econômic Isto dependerá da escolha dos acessórios de rrede ede (curvas, válvulas, filtros etc mensionamento das tubulações. A pressão escolhida deverá ser a menor que possa vencer todos os obstácu xo do ar pelas tubulações e que atenda os consumidores dentro das condições pelo seu fabricante. Se possível, planeje o leiaute de modo que os equipamentos usuár usuários ios de ar c do fiquem com menores pressões nos pontos mais distantes da linha. Agrupe,se possível,equipamentos com mesmo nível de demanda de pressã ma região da linha de distribuição de ar. A

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7. 7.1. 1.11 Varia ariaçã ção o da da pre pressã ssão o de de ttra rabal balho ho A pressão de trabalho dos equipamentos e dispositivos consumidores de a mido especificada pelo fabricante dev devee ser respeitada. A eficiência de um equ ou dispositivo pneumático cai bruscamente se a pressão de fornecimento do si abaixo de suas pressões de trabalho especificadas. A tabela 7.1 mostra a dependência da eficiência de equipamentos e dispositiv dispositi máticos em relação à pressão de trabalho trabalho,, utilizando como exemp exemplo lo ferrament modo geral e martelete de impacto. Considerou-se que a pressão de op operação eração cada é de 6 bar. T A B E L A 7 . 1 - VA VA R I A Ç Ã O D A P E R F O R M A N C E C O M A P R E S S P RE S S Ã O

PERFORMANCE

PERF ORMANCE

CONSUM O DE AR

CONS

D E O PER AÇ ÃO

RELATIVA

RELATIVA

RELATIVO

RE

(bar)

FERRAM ENTA

MARTELO

FERRAM ENTA

M

7

120

130

115

6

100

100

100

5

77

77

83

4

55

53

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Em certas aplicações, aplicações,as as pressões de trabalho necessárias par para a o acionamen

tos é antieconômica. A melhor solução consiste em separar as redes e instalar

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sores menores para atender aos casos especiais.

7. 7.22 Cálc Cálcul ulo o das das ne nece cessi ssida dade dess de aarr da ins insta tala laçã ção o A vazão de ar comprimido a ser produzido em um sistema depende, depende, prima das necessidades d dos os consumidores, consumidores, adicionando-se as perdas por vazamento gastes e as futuras necessidades que serão geradas pela expansão. Uma maneira de determinar a vazão necessária consiste em levar em conta mo nominal dos equipamentos usuários e os fatores de utilização. Para este tipo de cálculo cálculo,, é necessário que se disponha da lista dos equipame sumidores, com seu consumo e os fatores de utilização esperados. Caso não se conheça o consumo dos equipamentos equipamentos que serão instalados, instalados,po po çar mão dos consumos padrões para aquele tipo de equipamento e,também,d de utilização, retirados da experiência em instalações sem semelhantes. elhantes. Deve-se levar em conta também o funcionamento dos consumidores que t simul simultaneam taneamente ente,, isto é, o fator de simultaneidad simultaneidadee da instalação instalação,, ou do grupo mentas. Desse modo, modo, pode-se traçar um perfil de consumo e verificar quando máximo. A produção máxima de ar do compr compressor essor é determi determinada, nada, normalmente, pe dade máxima de consumo da planta mais previsões para expansões futur futuras as e necessidade de capacidade de geração reserva é definida pelo custo da perda d ção caso falte ar ou por causa de defeito no compressor.

máxima e também respeitar os níveis...