Sistemas de distribuição de ar comprimido inadequados levarão a altas contas de energia, baixa produtividade e baixo desempenho das ferramentas pneumáticas. Há três demandas que devem ser atendidas para evitar ineficiência.
Neste artigo, explicaremos como atender a esses fatores para um desempenho ideal.
As três demandas mencionadas acima se aplicam principalmente aos tubos principais para consumo de ar comprimido atual e planejado. Se, posteriormente, for preciso instalar um tubo maior, o custo será relativamente baixo em comparação com a reconstrução de todo o sistema de distribuição. O encaminhamento, o projeto e o dimensionamento são importantes para a eficiência, a confiabilidade e o custo da produção de ar comprimido.
Às vezes, tenta-se compensar grandes perdas de carga aumentando a pressão de trabalho de um compressor de 7 bar(e) para 8 bar(e) (por exemplo). Essa abordagem oferece eficiência inferior e pode fazer com que o ponto de consumo fique acima do nível permitido. Em vez disso, recomenda-se avaliar os acessórios.
As redes fixas de distribuição de ar comprimido devem ser dimensionadas para que as perdas de carga na tubulação não excedam 0,1 bar. Esta medição está relacionada com o ponto de consumo mais remoto de um compressor. Ao calcular a pressão, mangueiras flexíveis conectadas, acoplamentos e outras conexões devem ser considerados. A maior perda ocorre frequentemente nessas conexões.
O maior comprimento permitido na rede de tubulação para uma perda de carga específica é calculado usando a equação a seguir.
l = comprimento total do tubo (m)
∆p = perda de carga permitida (bar)
p = pressão absoluta de entrada (bar(a))
qc = Débito de Ar Livre do compressor, FAD (l/s)
d = diâmetro interno do tubo (mm).
A melhor solução envolve o projeto de um sistema de tubulação em anel fechado. A partir desse ponto de partida, os tubos de derivação podem seguir para vários pontos de consumo. Essa abordagem fornece um suprimento de ar comprimido uniforme, pois o ar é levado ao ponto de consumo em duas direções.
Para manter a pressão ideal, todas as instalações de compressores de ar devem usar esse sistema. A única exceção é se houver uma grande distância entre a máquina e o ponto de consumo, onde é adicionado um tubo principal separado.
Um ou mais reservatórios de ar estão incluídos em cada instalação de compressor. O tamanho está relacionado à capacidade do compressor, ao sistema de regulagem e ao padrão de demanda de ar do consumidor. O reservatório de ar cria uma área de armazenamento de reserva para ar comprimido, equilibra as pulsações e resfria e coleta a condensação.
Consequentemente, o reservatório de ar deve ser equipado com um dispositivo de drenagem de condensados. A equação a seguir se aplica ao dimensionar o volume do reservatório. Observe que este cálculo 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) = define a diferença de pressão entre carga e descarga
fmax = frequência máxima de carga (1 ciclo a cada 30 segundos se aplica aos compressores da Atlas Copco).
Para compressores de acionamento de velocidade variável (VSD), o volume necessário do reservatório de ar é substancialmente reduzido. Ao usar a fórmula acima, o qc deve ser considerado como o FAD na velocidade mínima. Vale ressaltar também que não é aconselhável dimensionar a rede de tubulação/compressores para alta demanda de ar em curtos períodos de tempo.
No cenário acima, um reservatório de ar separado deve ser dimensionado para saída máxima e colocado próximo ao ponto do consumidor. Em casos mais extremos, um compressor de alta pressão menor é usado com um reservatório maior. Essa configuração atende a demandas de ar de curto prazo e alto volume em intervalos longos.
Tendo em mente seu uso geral, a equação a seguir é usada para atender ao consumo médio.
V = volume do reservatório de ar (l)
q = vazão 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 do consumidor (bar)
L = demanda de ar na fase de enchimento (1/ciclo de trabalho).
Essa fórmula não leva em consideração como um compressor ainda pode fornecer ar durante a fase de esvaziamento. Saiba mais sobre os reservatórios de ar e como dimensioná-los.
Ao projetar e dimensionar uma rede de ar comprimido, é bom começar com uma lista de equipamentos, detalhando todos os pontos de consumo e suas localizações. O ideal é agrupar esses pontos em unidades lógicas e usar a mesma tubulação de distribuição para o fornecimento de ar dos elevadores da planta de compressores de ar.
Uma grande rede de ar comprimido é normalmente dividida em quatro partes principais.
Os elevadores transportam o ar comprimido da planta de compressores para a área de consumo. Os tubos de distribuição dividem o ar pela área de distribuição. Os tubos de serviço direcionam o ar dos tubos de distribuição para os locais de trabalho/pontos de consumo.
A distribuição de ar comprimido gera perdas de pressão decorrentes do atrito nos tubos. Com isso em mente, a pressão gerada diretamente pelo compressor geralmente não está totalmente pronta para utilização. Além disso, ocorrem efeitos de limitação e mudanças no sentido do fluxo em válvulas e curvas dos tubos. Perdas, que são convertidas em calor, resultam em perdas de carga.
Como alternativa para a fórmula acima, 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 com uma lista de acessórios e componentes de tubo. Além disso, a resistência ao fluxo é expressa pela correlação do comprimento do tubo. As dimensões selecionadas da rede são recalculadas para garantir que a perda de carga não seja significativa. Seções individuais (tubo de serviço, tubo de distribuição e elevadores) devem ser calculadas separadamente para instalações grandes.
Medidores de vazão 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 faz parte do custo de produção de departamentos individuais dentro da empresa. Desse ponto de vista, todas as partes envolvidas poderiam se beneficiar de tentativas de redução do consumo nos diferentes departamentos.
Os medidores de vazão disponíveis no mercado atualmente fornecem tudo, desde valores numéricos para leitura manual até dados de medição. Essas informações são enviadas diretamente a um computador ou módulo de débito. Os medidores de vazão são geralmente montados próximos às válvulas de corte. A medição do anel requer atenção especial, pois o medidor precisa ser capaz de medir o fluxo para frente e para trás.
Esperamos que este artigo o ajude a avaliar sua configuração para um desempenho ideal com o mínimo de perdas de carga e vazamentos. Usar as equações mencionadas é um bom ponto de partida. Se você ainda não tiver certeza da melhor abordagem, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco. Nossa equipe terá prazer em ajudar.
Saiba mais sobre o processo de instalação de um sistema de compressores a seguir.
Juntamente com eletricidade, água e gás, o ar comprimido mantém nosso mundo funcionando. Nem sempre podemos ver, mas o ar comprimido está ao nosso redor. Como existem muitos usos e demandas diferentes de ar comprimido, os compressores agora vêm em todos os tipos e tamanhos diferentes. Neste guia, descrevemos o que os compressores fazem, por que você precisa deles e quais tipos de opções estão disponíveis para você.
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