Apostila de Pneumática, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

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Apostila M1001 BR Agosto 2000

Tecnologia

Training Pneumática Industrial

Parker Hannifin Ind. Com. Ltda. Jacareí, SP - Brasil

Pense em Qualidade, Pense Parker

Você pode ter certeza de que sendo certificada pela ISO 9001 e QS-9000 , a Parker:

• Tem implementado um sistema de garantia de qualida- de documentado, avaliado e aprovado. Assim você não precisa inspecionar e testar os produtos recebidos.
• Trabalha com fornecedores qualificados e aplica o princí- pio de perda zero em todo o processo de produção. Todos os componentes agregados ao produto satisfazem os mais altos requisitos de qualidade.
• Trabalha para garantir que o projeto do produto atenda a qualidade requerida. O trabalho realizado com garantia de qualidade oferece soluções racionais e reduz custos.
• Previne as não conformidades dos processos em todos os estágios, com qualidade permanente e conforme especificações.
• Tem como objetivo permanente o aumento da eficiência e a redução de custos sendo que, como cliente, isto lhe proporciona maior competitividade.
• Trabalha para atender suas expectativas da melhor forma possível, oferecendo sempre o produto adequado, com a melhor qualidade, preço justo e no prazo conveniente.

Para você, cliente Parker,

isto não é nenhuma novidade.

Qualidade Parker, sem dúvida,

uma grande conquista!

Para nós da Parker, a qualidade é alcançada quando suas expectativas são atendidas, tanto em relação aos produtos e suas características, quanto aos nossos serviços. Nosso maior objetivo é corresponder a todas as suas expectativas da melhor maneira possível.

A Parker Hannifin implementou substanciais modifica- ções, em sua organização e métodos de trabalho, a fim de satisfazer os requisitos do Sistema de Garantia de Qualidade ISO 9001e QS-9000. Este sistema controla a garantia de qualidade dos processos através de toda a organização, desde o projeto e planejamento, passando pelo suprimento e produção, até a distribuição e serviços.

A Parker Hannifin está certificada pelo ABS - Quality Evaluations, Inc. desde 13/05/94 na ISO 9001 e em 26/11/99 teve seu certificado graduado para a norma automotiva QS-9000 Terceira Edição.

Este certificado é a certeza de que a Parker trabalha ativa e profissionalmente para garantir a qualidade de seus produtos e serviços e a sua garantia é segurança de estar adquirindo a melhor qualidade possível.

Isto significa que como cliente você pode ter total credibi- lidade em nós como seu fornecedor, sabendo que iremos atender plenamente as condições previamente negociadas.

ADVERTÊNCIA

SELEÇÃO IMPRÓPRIA, FALHA OU USO IMPRÓPRIO DOS PRODUTOS E/OU SISTEMAS DESCRITOS NESTE CATÁLOGO OU NOS ITENS RELACIONADOS PODEM CAUSAR MORTE, DANOS PESSOAIS E/OU DANOS MATERIAIS.

Este documento e outras informações contidas neste catálogo da Parker Hannifin Ind. e Com. Ltda. e seus Distribuidores Autorizados, fornecem opções de produtos e/ou sistemas para aplicações por usuários que tenham habilidade técnica. É importante que você analise os aspectos de sua aplicação, incluindo consequências de qualquer falha, e revise as informações que dizem respeito ao produto ou sistemas no catálogo geral da Parker Hannifin Ind. e Com. Ltda. Devido à variedade de condições de operações e aplicações para estes produtos e sistemas, o usuário, através de sua própria análise e teste, é o único responsável para fazer a seleção final dos produtos e sistemas e também para assegurar que todo o desempenho, segurança da aplicação e cuidados sejam atingidos. Os produtos aqui descritos com suas características, especificações, desempenhos e disponibilidade de preço são objetos de mudança pela Parker Hannifin Ind. e Com. Ltda., a qualquer hora, sem prévia notificação.

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Apresentação

Para incentivar, ampliar e difundir as tecnologias de automação industrial da Parker Hannifin,

numa gama tão ampla de aplicações, foi criada, na Parker Jacareí, a Parker Training.

Há mais de 26 anos treinando profissionais em empresas, escolas e universidades, a Parker

Training vem oferecendo treinamento técnico especializado e desenvolvendo material didático

diversificado e bem elaborado, com o intuito de facilitar a compreensão.

Com instrutores qualificados, esse projeto é pioneiro na área de treinamento em automação

industrial no Brasil, e colaborou para a formação de mais de 25 mil pessoas, em aproximadamente

4 mil empresas, através de cursos e materiais reconhecidos pelo conteúdo técnico e qualidade

de ensino.

Para alcançar tais números e continuar a atender seus clientes, de forma cada vez melhor, com

uma parceria cada vez mais forte, os profissionais da Parker Training se dedicam a apresentar

sempre novos conceitos em cursos e materiais didáticos.

São ministrados cursos abertos ou “in company” em todo o país, através de instrutores próprios

ou de uma rede de franqueados, igualmente habilitada e com a mesma qualidade de treinamento.

Os cursos oferecidos abrangem as áreas de Automação Pneumática/Eletropneumática,

Manutenção de Equipamentos Pneumáticos/Hidráulicos, Técnicas de Comando Pneumático,

Controladores Lógicos Programáveis e Hidráulica/Eletrohidráulica Industrial com controle

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São oferecidos também programas de treinamento especial com conteúdo e carga horária de

acordo com as necessidades do cliente, empresa ou entidade de ensino.

Faz parte dos nossos cursos uma grande gama de materiais didáticos de apoio, que facilita e

agiliza o trabalho do instrutor e do aluno: transparências, componentes em corte, símbolos

magnéticos, apostilas e livros didáticos ligados às técnicas de automação, gabaritos para desenho

de circuitos, fitas de vídeo, software de desenho e simulação de circuitos pneumáticos e

hidráulicos, além de bancadas de treinamento para realização prática destes circuitos.

Parker Training

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Índice

1 • Introdução .................................................................................................................................................... 4

2 • Implantação ................................................................................................................................................. 5

3 • Produção e Distribuição ...................................................................................................................... 10

4 • Unidade de Condicionamento (Lubrefil) ....................................................................................... 25

5 • Válvulas de Controle Direcional ....................................................................................................... 39

6 • Elementos Auxiliares ............................................................................................................................ 67

7 • Geradores de Vácuo, Ventosas ........................................................................................................ 79

8 • Atuadores Pneumáticos ...................................................................................................................... 85

9 • Método de Movimento (Intuitivo) .................................................................................................... 118

10 • Exercícios Práticos ........................................................................................................................... 122

11• Simbologia dos Componentes ....................................................................................................... 147

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2. Implantação

Vantagens:

1) - Incremento da produção com investimento relati- vamente pequeno.

2) - Redução dos custos operacionais. A rapidez nos movimentos pneumáticos e a liberta- ção do operário (homem) de operações repetitivas possibilitam o aumento do ritmo de trabalho, aumento de produtividade e, portanto, um menor custo operacional.

3) - Robustez dos componentes pneumáticos. A robustez inerente aos controles pneumáticos torna-os relativamente insensíveis a vibrações e golpes, permitindo que ações mecânicas do pró- prio processo sirvam de sinal para as diversas sequências de operação. São de fácil manutenção.

4) - Facilidade de implantação. Pequenas modificações nas máquinas conven- cionais, aliadas à disponibilidade de ar comprimi- do, são os requisitos necessários para implanta- ção dos controles pneumáticos.

5) - Resistência a ambientes hostis. Poeira, atmosfera corrosiva, oscilações de tempe- ratura, umidade, submersão em líquidos, raramen- te prejudicam os componentes pneumáticos, quando projetados para essa finalidade.

6) - Simplicidade de manipulação. Os controles pneumáticos não necessitam de ope- rários superespecializados para sua manipula- ção.

7) - Segurança. Como os equipamentos pneumáticos envolvem sempre pressões moderadas, tornam-se seguros contra possíveis acidentes, quer no pessoal, quer no próprio equipamento, além de evitarem proble- mas de explosão.

8) - Redução do número de acidentes. A fadiga é um dos principais fatores que favorecem acidentes; a implantação de controles pneumáti- cos reduz sua incidência (liberação de operações repetitivas).

Limitações:

1) - O ar comprimido necessita de uma boa prepara- ção para realizar o trabalho proposto: remoção de impurezas, eliminação de umidade para evitar corrosão nos equipamentos, engates ou trava- mentos e maiores desgastes nas partes móveis do sistema.

2) - Os componentes pneumáticos são normalmente projetados e utilizados a uma pressão máxima de 1723,6 kPa. Portanto, as forças envolvidas são pequenas se comparadas a outros sistemas. Assim, não é conveniente o uso de controles pneu- máticos em operação de extrusão de metais. Provavelmente, o seu uso é vantajoso para recolher ou transportar as barras extrudadas.

3) - Velocidades muito baixas são difíceis de ser obti- das com o ar comprimido devido às suas proprie- dades físicas. Neste caso, recorre-se a sistemas mistos (hidráulicos e pneumáticos).

4) - O ar é um fluido altamente compressível, portanto, é impossível se obterem paradas intermediárias e velocidades uniformes. O ar comprimido é um poluidor sonoro quando são efetuadas exaustões para a atmosfera. Esta poluição pode ser evitada com o uso de silenciado- res nos orifícios de escape.

Propriedades Físicas do Ar

Apesar de insípido, inodoro e incolor, percebemos o ar através dos ventos, aviões e pássaros que nele flutuam e se movimentam; sentimos também o seu impacto sobre o nosso corpo. Concluimos facilmente que o ar tem existência real e concreta, ocupando lugar no espaço.

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Elasticidade

Propriedade que possibilita ao ar voltar ao seu volu- me inicial uma vez extinto o efeito (força) responsável pela redução do volume.

Compressibilidade

O ar, assim como todos os gases, tem a propriedade de ocupar todo o volume de qualquer recipiente, adqui- rindo seu formato, já que não tem forma própria. Assim, podemos encerrá-lo num recipiente com volume determinado e posteriormente provocar-lhe uma redução de volume usando uma de suas propriedades

• a compressibilidade. Podemos concluir que o ar permite reduzir o seu volu- me quando sujeito à ação de uma força exterior.

Difusibilidade

Propriedade do ar que lhe permite misturar-se homoge- neamente com qualquer meio gasoso que não esteja saturado.

Expansibilidade

Propriedade do ar que lhe possibilita ocupar totalmente o volume de qualquer recipiente, adquirindo o seu formato.

Compressibilidade do Ar

Ar submetido a um volume inicial V (^0)

Ar submetido a um volume inicial V (^) f

V (^) f < V (^0)

Elasticidade do Ar

Ar submetido a um volume inicial V (^0)

Ar submetido a um volume inicial V (^) f

Vf > V (^0)

Difusibilidade do Ar

Volumes contendo ar e gases; válvula fechada

Válvula aberta temos uma mistura homogênea

Expansibilidade do Ar

Possuímos um recipiente contendo ar; a válvula na situação 1 está fechada

Quando a válvula é aberta o ar expande, assumindo o formato dos recipientes; porque não possui forma própria

F

1 2

1 2 F

1 2

1

2

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Pelo fato do ar ter peso, as camadas inferiores são comprimidas pelas camadas superiores. Assim as camadas inferiores são mais densas que as superiores. Concluímos, portanto, que um volume de ar compri- mido é mais pesado que o ar à pressão normal ou à pressão atmosférica. Quando dizemos que um litro de ar pesa 1,293 X 10 - Kgf ao nível do mar, isto significa que, em altitudes diferentes, o peso tem valor diferente.

Pressão Atmosférica

Sabemos que o ar tem peso, portanto, vivemos sob esse peso. A atmosfera exerce sobre nós uma força equivalente ao seu peso, mas não a sentimos, pois ela atua em todos os sentidos e direções com a mesma intensidade.

A pressão atmosférica varia proporcionalmente à alti- tude considerada. Esta variação pode ser notada.

A Pressão Atmosférica Atua em Todos os Sentidos e Direções

Altitude Pressão Altitude Pressão m Kgf/cm 2 m Kgf/cm 2 0 1,033 1000 0, 100 1,021 2000 0, 200 1,008 3000 0, 300 0,996 4000 0, 400 0,985 5000 0, 500 0,973 6000 0, 600 0,960 7000 0, 700 0,948 8000 0, 800 0,936 9000 0, 900 0,925 10000 0,

Variação da Pressão Atmosférica com Relação à Altitude

Medição da Pressão Atmosférica

Nós geralmente pensamos que o ar não tem peso. Mas, o oceano de ar cobrindo a terra exerce pressão sobre ela. Torricelli, o inventor do barômetro, mostrou que a pressão atmosférica pode ser medida por uma coluna de mercúrio. Enchendo-se um tubo com mercúrio e invertendo-o em uma cuba cheia com mercúrio, ele descobriu que a atmosfera padrão, ao nível do mar, suporta uma coluna de mercúrio de 760 mm de altura.

A pressão atmosférica ao nível do mar mede ou é equivalente a 760 mm de mercúrio. Qualquer elevação acima desse nível deve medir evidentemente menos do que isso. Num sistema hidráulico, as pressões acima da pressão atmosférica são medidas em kgf/ cm 2. As pressões abaixo da pressão atmosférica são medidas em unidade de milímetros de mercúrio.

0,710 kgf/cm 2

1,033 kgf/cm 2

1,067 kgf/cm 2

76 cm

Pressão Atmosférica ao Nível do Mar

Barômetro

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P1V1 = P2V

T1 T

De acordo com esta relação são conhecidas as três variáveis do gás. Por isso, se qualquer uma delas so- frer alteração, o efeito nas outras poderá ser previsto.

Efeito Combinado entre as Três Variáveis Físicas

Princípio de Pascal

Constata-se que o ar é muito compressível sob ação de pequenas forças. Quando contido em um recipiente fechado, o ar exerce uma pressão igual sobre as paredes, em todos os sentidos. Por Blaise Pascal temos: "A pressão exercida em um líquido confinado em forma estática atua em todos os sentidos e direções, com a mesma intensidade, exercendo forças iguais em áreas iguais".

Princípio de Blaise Pascal

1 - Suponhamos um recipiente cheio de um líquido, o qual é praticamente incompressível; 2 - Se aplicarmos uma força de 10 Kgf num êmbolo de 1 cm 2 de área; 3 - O resultado será uma pressão de 10 Kgf/cm 2 nas paredes do recipiente.

p =

F

A

No S.I. F - Newton (Força) P - Newton/m^2 (Pressão) A - m 2 (Área) No MKS* F - kgf (Força) P - kgf/cm^2 (Pressão) A - cm^2 (Área) Temos que: 1 kgf = 9,8 N

Nota: Pascal não faz menção ao fator atrito, existente quando o líquido está em movimento, pois baseia-se na forma estática e não nos líquidos em movimento.

Efeitos Combinados entre as 3 Variáveis

Físicas do Gás

Lei Geral dos Gases Perfeitos

As leis de Boyle-Mariotte, Charles e Gay Lussac referem-se a transformações de estado, nas quais uma das variáveis físicas permanece constante. Geralmente, a transformação de um estado para outro envolve um relacionamento entre todas, sendo assim, a relação generalizada é expressa pela fórmula:

T V

P Mesma Temperatura: Volume Diminui - Pressão Aumenta T V

P Mesmo Volume: Pressão Aumenta - Temperatura Aumenta e Vice-Versa T V

P Mesma Pressão: Volume Aumenta - Temperatura Aumenta e Vice-Versa T V

P

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Tipos Fundamentais de Compressores

São apresentados a seguir alguns dos tipos de compressores.

O ar é acelerado a partir do centro de rotação, em direção à periferia, ou seja, é admitido pela primeira hélice (rotor dotado de lâminas dispostas radialmente), axialmente, é acelerado e expulso radialmente.

Quando vários estágios estão reunidos em uma carcaça única, o ar é obrigado a passar por um difusor antes de ser conduzido ao centro de rotação do estágio seguinte, causando a conversão de energia cinética em energia de pressão. A relação de compressão entre os estágios é determinada pelo desenho da hélice, sua velocidade tangencial e a densidade do gás.

O resfriamento entre os estágios, a princípio, era realizado através de camisas d'água nas paredes internas do compressor. Atualmente, existem resfriadores intermediários separados, de grande porte, devido à sensibilidade à pressão, por onde o ar é dirigido após dois ou três estágios, antes de ser injetado no grupo seguinte. Em compressores de baixa pressão não existe resfriamento intermediário. Os compressores de fluxo radial requerem altas velocidades de trabalho, como por exemplo 334, 550, 834 até 1667 r.p.s.. Isto implica também em um deslocamento mínimo de ar (0,1667 m 3 /s). As pressões influem na sua eficiência, razão pela qual geralmente são geradores de ar comprimido. Assim, comparando-se a sua eficiência com a de um compres- sor de deslocamento positivo, esta seria menor. Por isso, esses compressores são empregados quando se exigem grandes volumes de ar comprimido.

Compressor de Parafuso

Este compressor é dotado de uma carcaça onde giram dois rotores helicoidais em sentidos opostos. Um dos rotores possui lóbulos convexos, o outro uma depres- são côncava e são denominados, respectivamente, rotor macho e rotor fêmea. Os rotores são sincronizados por meio de engrena- gens; entretanto existem fabricantes que fazem com que um rotor acione o outro por contato direto. O processo mais comum é acionar o rotor macho, obtendo-se uma velocidade menor do rotor fêmea. Estes rotores revolvem-se numa carcaça cuja superfície interna consiste de dois cilindros ligados como um "oito".

Compressor Dinâmico de Fluxo Radial

Compressores

Deslocamentos Dinâmicos Deslocamentos Positivos

Ejetor Fluxo Radial

Fluxo Axial

Rotativos Alternativos Roots Anel Líquido Palhetas Parafuso

Diafragma Pistão Mecânico Tipo Labirinto Hidráulico Simples Efeito ou Tronco Duplo Efeito ou Simbologia Cruzeta

Compressor Dinâmico de Fluxo Radial

Simbologia

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Nas extremidades da câmara existem aberturas para admissão e descarga do ar. O ciclo de compressão pode ser seguido pelas figuras a,b,c,d.

Compressor de Simples Efeito ou Compressor Tipo Tronco

Este tipo de compressor leva este nome por ter somen- te uma câmara de compressão, ou seja, apenas a face superior do pistão aspira o ar e comprime; a câmara formada pela face inferior está em conexão com o carter. O pistão está ligado diretamente ao virabrequim por uma biela (este sistema de ligação é denominado tronco), que proporciona um movimento alternativo de sobe e desce ao pistão, e o empuxo é totalmente trans- mitido ao cilindro de compressão. Iniciado o movimento descendente, o ar é aspirado por meio de válvulas de admissão, preenchendo a câmara de compressão. A compressão do ar tem início com o movimento da subida. Após obter-se uma pres- são suficiente para abrir a válvula de descarga, o ar é expulso para o sistema.

O ar à pressão atmosférica ocupa espaço entre os rotores e, conforme eles giram, o volume compreendi- do entre os mesmos é isolado da admissão. Em seguida, começa a decrescer, dando início à compres- são. Esta prossegue até uma posição tal que a des- carga é descoberta e o ar é descarregado continua- mente, livre de pulsações. No tubo de descarga existe uma válvula de retenção, para evitar que a pressão faça o compressor trabalhar como motor durante os períodos em que estiver parado.

Ciclo de Trabalho de um Compressor de Parafuso

a - O ar entra pela abertura de admissão preenchendo o espaço entre os parafusos. A linha tracejada representa a abertura da descarga.

b - À medida que os rotores giram, o ar é isolado, tendo início a compressão.

c - O movimento de rotação produz uma compressão suave, que continua até ser atingido o começo da abertura de descarga.

d - O ar comprimido é suavemente descarregado do compres- sor, ficando a abertura de descarga selada, até a passagem do volume comprimido no ciclo seguinte.

Simbologia

Ciclo de Trabalho de um Compressor de Pistão de Simples Efeito

Simbologia

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Sistema de Refrigeração dos

Compressores (Resfriamento

Intermediário)

Remove o calor gerado entre os estágios de compres- são, visando:

• Manter baixa a temperatura das válvulas, do óleo lubrificante e do ar que está sendo comprimido (com a queda de temperatura do ar a umidade é removida).
• Aproximar a compressão da isotérmica, embora esta dificilmente possa ser atingida, devido à pequena superfície para troca de calor.
• Evitar deformação do bloco e cabeçote, devido às temperaturas.
• Aumentar a eficiência do compressor.

O sistema de refrigeração compreende duas fases: Resfriamento dos cilindros de compressão Resfriamento do Resfriador Intermediário Um sistema de refrigeração ideal é aquele em que a temperatura do ar na saída do resfriador intermediário é igual à temperatura de admissão deste ar. O resfriamento pode ser realizado por meio de ar em circulação, ventilação forçada e água, sendo que o resfriamento à água é o ideal porque provoca condensação de umidade; os demais não provocam condensação.

Resfriamento à Água

Os blocos dos cilindros são dotados de paredes duplas, entre as quais circula água. A superfície que exige um melhor resfriamento é a do cabeçote, pois permanece em contato com o gás ao fim da compressão. No resfriador intermediário empregam-se, em geral, tubos com aletas. O ar a ser resfriado passa em torno dos tubos, transferindo o calor para a água em circulação.

Esta construção é preferida, pois permite maior vazão e maior troca de calor. A água utilizada para este fim deve ter baixa temperatura, pressão suficiente, estar livre de impure- zas e ser mole, isto é, conter pouco teor de sais de cálcio ou outras substâncias. O processo de resfriamento se inicia, geralmente, pela circulação de água através da câmara de baixa pressão, entrando posteriormente em contato com o resfriador intermediário. Além de provocar o resfria- mento do ar, uma considerável quantidade de umidade é retida, em consequência da queda de temperatura provocada no fluxo de ar proveniente do estágio de baixa pressão. Em seguida, a água é dirigida para a câmara de alta pressão, sendo eliminada do interior do compressor, indo para as torres ou piscinas de resfriamento. Aqui, todo o calor adquirido é eliminado da água, para que haja condições de reaproveitamento. Determinados tipos de compressores necessitam de grandes quanti- dades de água e, portanto, não havendo um reaprovei- tamento, haverá gastos. Este reaproveitamento se faz mais necessário quando a água disponível é fornecida racionalmente para usos gerais. Os compressores refrigeradores à água necessitam atenção constante, para que o fluxo refrigerante não sofra qualquer interrupção, o que acarretaria um aumento sensível na temperatura de trabalho. Determinados tipos de compressores possuem, no sistema de resfriamento intermediário, válvulas termos- táticas, visando assegurar o seu funcionamento e protegendo-o contra a temperatura excessiva, por falta d'água ou outro motivo qualquer. O resfriamento inter- mediário pela circulação de água é o mais indicado.

Resfriamento a Ar

Compressores pequenos e médios podem ser, vanta- josamente, resfriados a ar num sistema muito prático, particularmente em instalações ao ar livre ou onde o calor pode ser retirado facilmente das dependências. Nestes casos, o resfriamento a ar é a alternativa conve- niente. Existem dois modos básicos de resfriamento por ar :

Circulação - os cilindros e cabeçotes, geralmente, são aletados a fim de proporcionar maior troca de calor, o que é feito por meio da circulação do ar ambiente e com auxílio de hélices nas polias de transmissão.

Ventilação Forçada - a refrigeração interna dos cabeçotes e resfriador intermediário é conseguida através de ventilação forçada, ocasionada por uma ventoinha, obrigando o ar a circular no interior do com- pressor.

Sistema de Refrigeração à Água em um Compressor de Dois Estágios e Duplo Efeito Resfriador Intermediário

Ar

Ar (^) Água

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Manutenção do Compressor

Esta é uma tarefa importante dentro do setor indus- trial. É imprescindível seguir as instruções recomenda- das pelo fabricante que, melhor do que ninguém, conhece os pontos vitais de manutenção. Um plano semanal de manutenção será previsto, e nele será programada uma verificação no nível de lubri- ficação, nos lugares apropriados e, particularmente, nos mancais do compressor, motor e no carter. Neste mesmo prazo será prevista a limpeza do filtro de ar e a verificação experimental da válvula de segurança, para comprovação do seu real funcionamento. Será prevista também a verificação da tensão das correias. Periodicamente, será verificada a fixação do volante sobre o eixo de manivelas.

Considerações Sobre Irregularidades na

Compressão

Como na compressão o ar é aquecido, é normal um aquecimento do compressor. Porém, às vezes o aquecimento exagerado pode ser devido a uma das seguintes causas:

a) Falta de óleo no carter b) Válvulas presas c) Ventilação insuficiente d) Válvulas sujas e) Óleo do carter viscoso demais f) Válvulas de recalque quebradas g) Filtro de ar entupido

Em caso de "batidas" ou barulho anormal, observar os itens seguintes:

a) Carvão no pistão b) Folga ou desgaste nos pinos que prendem as buchas e os pistões c) Jogo nos mancais das buchas no eixo das manivelas d) Desgaste nos mancais principais e) Válvulas mal assentadas f) Volante solto

Se os períodos de funcionamento são mais longos que os normais, isto pode ser devido a:

a) Entupimento do filtro de ar b) Perda de ar nas linhas c) Válvulas sujas ou emperradas d) Necessidade de maior capacidade de ar

Preparação do ar Comprimido

Umidade O ar atmosférico é uma mistura de gases, principal- mente de oxigênio e nitrogênio, e contém contaminan- tes de três tipos básicos: água, óleo e poeira. As partículas de poeira, em geral abrasivas, e o óleo queimado no ambiente de lubrificação do compres- sor, são responsáveis por manchas nos produtos. A água é responsável por outra série de inconvenientes que mencionaremos adiante. O compressor, ao admitir ar, aspira também os seus compostos e, ao comprimir, adiciona a esta mistura o calor sob a forma de pressão e temperatura, além de adicionar óleo lubrificante. Os gases sempre permanecem em seu estado nas temperaturas e pressões normais encontradas no emprego da pneumática. Componentes com água sofrerão condensação e ocasionarão problemas.

Sabemos que a quantidade de água absorvida pelo ar está relacionada com a sua temperatura e volume. A maior quantidade de vapor d'água contida num volu- me de ar sem ocorrer condensação dependerá da temperatura de saturação ou ponto de orvalho a que está submetido este volume. No ar comprimido temos ar saturado. O ar estará satu- rado quando a pressão parcial do vapor d'água for igual à pressão de saturação do vapor d'água, à temperatura local. O vapor é superaquecido quando a pressão par- cial do vapor d'água for menor que a pressão de satura- ção. Enquanto tivermos a presença de água em forma de vapor normalmente superaquecido, nenhum proble- ma ocorrerá. Analisemos agora: um certo volume de ar está satura- do com vapor d'água, isto é, sua umidade relativa é 100%; comprimimos este volume até o dobro da pres- são absoluta, o seu volume se reduzirá à metade. Logicamente, isto significará que sua capacidade de reter vapor d'água também foi reduzida à metade devido ao aumento da pressão e redução do seu volu- me. Então o excesso de vapor será precipitado como água. Isto ocorre se a temperatura for mantida constante durante a compressão, ou seja, processo isotérmico de compressão.

Entretanto, isso não acontece; verifica-se uma elevação considerável na temperatura durante a compressão. Como foi mencionado anteriormente, a capacidade de retenção da água pelo ar está relacionada com a temperatura, sendo assim, não haverá precipitação no interior das câmaras de compressão. A precipitação de água ocorrerá quando o ar sofrer um resfriamento, seja no resfriador ou na linha de distribuição. Isto explica porque no ar comprimido existe sempre

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Resfriador Posterior

Simbologia

Reservatório de ar Comprimido Um sistema de ar comprimido é dotado, geralmente, de um ou mais reservatórios, desempenhando grandes funções junto a todo o processo de produção.

Reservatório de Ar Comprimido

Simbologia

Em geral, o reservatório possui as seguintes funções:

• Armazenar o ar comprimido.
• Resfriar o ar auxiliando a eliminação do condensado.
• Compensar as flutuações de pressão em todo o sistema de distribuição.
• Estabilizar o fluxo de ar.
• Controlar as marchas dos compressores, etc. Os reservatórios são construídos no Brasil conforme a norma PNB 109 da A.B.N.T, que recomenda: Nenhum reservatório deve operar com uma pressão acima da Pressão Máxima de Trabalho permitida, exceto quando a válvula de segurança estiver dando vazão; nesta condição, a pressão não deve ser excedi- da em mais de 6% do seu valor.

Localização

Os reservatórios devem ser instalados de modo que todos os drenos, conexões e aberturas de inspeção sejam facilmente acessíveis. Em nenhuma condição, o reservatório deve ser enterrado ou instalado em lo- cal de difícil acesso; deve ser instalado, de preferência, fora da casa dos compressores, na sombra, para facilitar a condensação da umidade e do óleo contidos no ar comprimido; deve possuir um dreno no ponto mais baixo para fazer a remoção deste condensado acumulado em cada 8 horas de trabalho; o dreno, preferencialmente, deverá ser automático. Os reservatórios são dotados ainda de manômetro, válvulas de segurança, e são submetidos a uma prova de pressão hidrostática, antes da utilização.

1 - Manômetro 5 - Placa de Identificação 2 - Válvula Registro 6 - Válvula de Alívio 3 - Saída 7 - Escotilha para Inspeção 4 - Entrada 8 - Dreno

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Desumidificação do Ar

A presença de umidade no ar comprimido é sempre prejudicial para as automatizações pneumáticas, pois causa sérias consequências. É necessário eliminar ou reduzir ao máximo esta umidade. O ideal seria eliminá-la do ar comprimido de modo absoluto, o que é praticamente impossível. Ar seco industrial não é aquele totalmente isento de água; é o ar que, após um processo de desidratação, flui com um conteúdo de umidade residual de tal ordem que possa ser utilizado sem qualquer inconveniente. Com as devidas preparações, consegue-se a distribuição do ar com valor de umidade baixo e tolerável nas aplicações encontradas.

A aquisição de um secador de ar comprimido pode figurar no orçamento de uma empresa como um alto investimento. Em alguns casos, verificou-se que um secador chegava a custar 25% do valor total da instalação de ar. Mas cálculos efetuados mostravam também os prejuízos causados pelo ar úmido: substituição de componentes pneumáticos, filtros, válvulas, cilindros danificados, impossibilidade de aplicar o ar em determinadas operações como pintura, pulverizações e ainda mais os refugos causados na produção de produtos. Concluiu-se que o emprego do secador tornou-se altamente lucrativo, sendo pago em pouco tempo de trabalho, considerando-se somente as peças que não eram mais refugadas pela produção. Os meios utilizados para secagem do ar são múltiplos. Vamos nos referir aos três mais importantes, tanto pelos resultados finais obtidos quanto por sua maior difusão.

Secagem por Refrigeração

O método de desumidificação do ar comprimido por refrigeração consiste em submeter o ar a uma tempe- ratura suficientemente baixa, a fim de que a quantidade de água existente seja retirada em grande parte e não prejudique de modo algum o funcionamento dos equipamentos, porque, como mencionamos anterior- mente, a capacidade do ar de reter umidade está em função da temperatura. Além de remover a água, provoca, no compartimento de resfriamento, uma emulsão com o óleo lubrificante do compressor, auxiliando na remoção de certa quan- tidade. O método de secagem por refrigeração é bastante simples.

O ar comprimido entra, inicialmente, em um pré-resfria- dor (trocador de calor) (A), sofrendo uma queda de temperatura causada pelo ar que sai do resfriador prin- cipal (B). No resfriador principal o ar é resfriado ainda mais, pois está em contato com um circuito de refrigeração. Durante esta fase, a umidade presente no A.C. forma pequenas gotas de água corrente chamadas conden- sado e que são eliminadas pelo separador (C), onde a água depositada é evacuada através de um dreno (D) para a atmosfera. A temperatura do A.C. é mantida entre 0,65 e 3,2o^ C no resfriador principal, por meio de um termostato que atua sobre o compressor de refrigeração (E). O A.C. seco volta novamente ao trocador de calor inicial (A), causando o pré-resfriamento no ar úmido de entrada, coletando parte do calor deste ar. O calor adquirido serve para recuperar sua energia e evitar o resfriamento por expansão, que ocasionaria a formação de gelo, caso fosse lançado a uma baixa temperatura na rede de distribuição, devido à alta velocidade.

Secagem por Refrigeração

Simbologia

Ar Úmido Pré-Resfriador

Ar Seco

Resfriador Principal

Separador

C

D

Dreno Condensado

Freon

Bypass

Compressor E de Refrigeração

A

B