Distribuição do ar comprimido

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Sistemas de distribuição de ar comprimido inadequados levarão a contas de energia altas, baixa produtividade e baixo desempenho da ferramenta de ar. Três demandas são colocadas sobre um sistema de distribuição de ar comprimido: uma baixa queda de pressão entre o compressor e o ponto de consumo, um mínimo de vazamento da tubulação de distribuição e uma separação eficiente do condensado se não houver um secador de ar comprimido instalado.

Como manter a queda de pressão baixa entre o compressor e o ponto de consumo?

Essas três demandas se aplicam principalmente à tubulação principal e ao consumo planejado de ar comprimido em relação às necessidades atuais e futuras. O custo de instalar tubos de dimensões maiores, bem como acessórios, do que os inicialmente requeridos é baixo comparado ao custo de reconstrução do sistema de distribuição em uma data posterior. O roteamento, o projeto e o dimensionamento da rede de distribuição de ar são importantes para a eficiência, a confiabilidade e o custo da produção de ar comprimido. Às vezes, uma grande queda de pressão na tubulação é compensada com um aumento na pressão de trabalho proveniente do compressor de 7 bar(e) para 8 bar(e), por exemplo. Isso resulta em uma menor economia de ar comprimido. Além disso, quando o consumo de ar comprimido é reduzido, o mesmo acontece com a queda de pressão e a pressão no ponto de consumo, consequentemente, aumenta-se acima do nível permitido.

Essas três demandas se aplicam principalmente à tubulação principal e ao consumo planejado de ar comprimido em relação às necessidades atuais e futuras. O custo de instalar tubos de dimensões maiores, bem como acessórios, do que os inicialmente requeridos é baixo comparado ao custo de reconstrução do sistema de distribuição em uma data posterior. O roteamento, o projeto e o dimensionamento da rede de distribuição de ar são importantes para a eficiência, a confiabilidade e o custo da produção de ar comprimido. Às vezes, uma grande queda de pressão na tubulação é compensada com um aumento na pressão de trabalho proveniente do compressor de 7 bar(e) para 8 bar(e), por exemplo. Isso resulta em uma menor economia de ar comprimido. Além disso, quando o consumo de ar comprimido é reduzido, o mesmo acontece com a queda de pressão e a pressão no ponto de consumo, consequentemente, aumenta-se acima do nível permitido.

As redes fixas de distribuição de ar comprimido devem ser dimensionadas de modo que a queda de pressão nos tubos não ultrapasse 0,1 bar entre o compressor e o ponto de consumo mais remoto. A queda de pressão na conexão de mangueiras flexíveis, de acoplamentos de mangueira e de outros acessórios deve ser acrescentada. É particularmente importante dimensionar corretamente esses componentes, pois a maior queda de pressão geralmente ocorre nessas conexões.

O maior comprimento permitido na rede de tubulação para uma determinada queda de pressão pode ser calculado usando a seguinte equação:

l = comprimento total do tubo (m)
∆p = queda de pressão permitida na rede (bar)
p = pressão absoluta de entrada (bar(a))
qc = descarga livre efetiva de ar (FAD) compressor (l/s)
d = diâmetro interno do tubo (mm)

A melhor solução envolve projetar um sistema de tubulação como uma linha de anel de circuito fechado ao redor da área em que o consumo de ar ocorrerá. Os tubos de ramificação são então adicionados a partir do circuito para os vários pontos consumidores. Isso fornece um suprimento de ar comprimido uniforme, apesar do uso intermitente intenso, já que o ar é levado ao ponto real de consumo a partir de duas direções. Este sistema deve ser usado em todas as instalações, exceto se alguns pontos de grande consumo de ar estiverem localizados a uma grande distância da instalação do compressor. Um tubo principal separado é então adicionado para esses pontos.

O que é um reservatório de ar?

Cada instalação do compressores tem um ou mais reservatórios de ar. O tamanho de cada um depende da capacidade do compressor, do sistema de regulagem e do padrão de demanda de ar do consumidor. O reservatório de ar forma uma área de armazenamento intermediário para o ar comprimido, equilibra as variações de demanda do compressor, resfria o ar e coleta a condensação. Consequentemente, o reservatório de ar deve estar equipado com um dispositivo de drenagem de condensado. A seguinte relação se aplica ao dimensionar o volume do reservatório. Observe que esta relação só se aplica a compressores com regulagem de descarga/carga.

V = volume do reservatório de ar (l) qC = FAD do compressor (l/s)
p1 = pressão de entrada do compressor (bar(a))
T1 = temperatura máxima de entrada do compressor (K)
T0 = ​​temperatura do ar do compressor no reservatório (K)
(pU -pL) = diferença de pressão definida entre carga e descarga
fmáx = frequência máxima de carga (1 ciclo a cada 30 segundos para os compressores da Atlas Copco)

Cada instalação do compressores tem um ou mais reservatórios de ar. O tamanho de cada um depende da capacidade do compressor, do sistema de regulagem e do padrão de demanda de ar do consumidor. O reservatório de ar forma uma área de armazenamento intermediário para o ar comprimido, equilibra as variações de demanda do compressor, resfria o ar e coleta a condensação. Consequentemente, o reservatório de ar deve estar equipado com um dispositivo de drenagem de condensado. A seguinte relação se aplica ao dimensionar o volume do reservatório. Observe que esta relação só se aplica a compressores com regulagem de descarga/carga.

Cálculo básico de um reservatório de ar

Quando se usa compressores com Controle de Velocidade Variável (VSD), o volume necessário para o reservatório de ar é substancialmente reduzido. Ao usar a fórmula acima, qc deve ser considerado como o FAD na velocidade mínima. Quando a demanda por ar comprimido exige grandes quantidades em curtos períodos de tempo, não é economicamente viável dimensionar o compressor ou a rede de tubulações exclusivamente para este padrão extremo de consumo de ar. Um reservatório de ar separado deve ser colocado próximo ao ponto consumidor e dimensionado de acordo com a saída máxima de ar. Em casos mais extremos, um compressor menor de alta pressão é usado junto com um reservatório grande para atender aos requisitos de curto prazo e o alto volume de ar em longos intervalos. Aqui, o compressor é dimensionado para satisfazer o consumo médio.

V = volume do reservatório de ar (l)
q = fluxo de ar durante a fase de esvaziamento (l/s)
t = duração da fase de esvaziamento (s)
p1 = pressão normal de trabalho na rede (bar)
p2 = pressão mínima para a função de consumidor (bar)
L = demanda de ar durante a fase de enchimento (1/ciclo de trabalho)

A fórmula não leva em consideração o fato de que o compressor pode fornecer ar durante a fase de esvaziamento. Uma aplicação comum é a partida de motores de navios grandes, onde a pressão de enchimento do reservatório é de 30 bar.

Saiba mais sobre os reservatório de ar e como dimensioná-los.

Projeto da rede de ar comprimido

O ponto de partida ao projetar e dimensionar uma rede de ar comprimido é uma lista de equipamentos que detalha todos os consumidores de ar comprimido e um diagrama indicando a localização de cada um. Os consumidores são agrupados em unidades lógicas e alimentados pelo mesmo tubo de distribuição. O tubo de distribuição é, por sua vez, abastecido por elevadores da instalação do compressor. Uma rede de ar comprimido maior pode ser dividida em quatro partes principais:
- Elevadores
- Tubulação de distribuição
- Tubulação de serviço
- Acessórios de ar comprimido
Os elevadores transportam o ar comprimido da instalação do compressor para a área de consumo.
Os tubos de distribuição dividem o ar na área de distribuição. Os tubos de serviço direcionam o ar dos tubos de distribuição para os locais de trabalho.

Dimensionamento da rede de ar comprimido

Sistema de tubulação da rede de ar, distribuição de ar

A pressão obtida imediatamente após o compressor geralmente nunca pode ser totalmente utilizada porque a distribuição do ar comprimido gera algumas perdas de pressão, principalmente como perdas por fricção nos tubos. Além disso, efeitos de regulagem e mudanças na direção do fluxo ocorrem nas válvulas e nas curvas da tubulação. Perdas, que são convertidas em calor, resultam em quedas de pressão.


Os comprimentos de tubo necessários para as diferentes partes da rede (elevadores, tubos de distribuição e de serviço) são determinados. Um desenho em escala do provável plano de rede é uma base adequada para isso. O comprimento do tubo é corrigido através da adição de comprimentos de tubo equivalentes para válvulas, curvas de tubo, uniões etc., conforme ilustrado abaixo.

Os comprimentos de tubo necessários para as diferentes partes da rede (elevadores, tubos de distribuição e de serviço) são determinados. Um desenho em escala do provável plano de rede é uma base adequada para isso. O comprimento do tubo é corrigido através da adição de comprimentos de tubo equivalentes para válvulas, curvas de tubo, uniões etc., conforme ilustrado abaixo.

Como alternativa para a fórmula acima, ao calcular o diâmetro do tubo, um nomograma (mostrado abaixo) pode ser usado para encontrar o diâmetro mais apropriado para o tubo. A vazão, a pressão, a queda de pressão permitida e o comprimento do tubo devem ser conhecidos para fazer este cálculo. O tubo padrão de diâmetro maior e mais próximo é então selecionado para a instalação.

Os comprimentos de tubo equivalentes para todas as partes da instalação são calculados usando uma lista de conexões e componentes de tubulação, bem como a resistência ao fluxo expressa em comprimento de tubo equivalente. Estes comprimentos de tubo "adicionais" são adicionados ao comprimento inicial de tubo reto. As dimensões selecionadas da rede são então recalculadas para garantir que a queda de pressão não seja muito significativa. As seções individuais (tubo de serviço, tubo de distribuição e elevadores) devem ser calculadas separadamente para instalações grandes.

Medição de fluxo em uma instalação de compressor

Medidores de fluxo de ar estrategicamente posicionados facilitam o débito interno e a alocação econômica da utilização de ar comprimido dentro da empresa. O ar comprimido é um meio de produção que deve fazer parte do custo de produção de departamentos individuais dentro da empresa. Deste ponto de vista, todas as partes envolvidas poderiam se beneficiar das tentativas de reduzir o consumo nos diferentes departamentos.

Atualmente, os medidores de fluxo disponíveis no mercado fornecem desde valores numéricos para leitura manual até dados de medição alimentados diretamente em um computador ou módulo de débito. Esses medidores de fluxo são geralmente montados próximos a válvulas de fechamento. A medição do anel exige atenção especial, pois o medidor precisa ser capaz de medir o fluxo para frente e para trás.

Saiba mais sobre o processo de instalação de um sistema de compressores a seguir.

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