O TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO COMO
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1. Na especifica o de um secador de ar comprimido refrigera o adsor o deve se levar em considera o fatores como vaz o press o e temperatura m ximas admiss veis perda de carga ponto de orvalho materiais empregados inoxid veis ou n o energia consumida tipo e prote o dos componentes el tricos conceito dos sistemas de separa o de condensado quando aplic vel acess rios dispon veis peso dimens es normas construtivas ASME ISO UL etc normas de refer ncia e especifica o ISO 7183 Protocolo de Montreal etc testes de desempenho e qualidade entre outros 5 CONCLUS O Um sistema completo de tratamento de ar comprimido pode envolver a instala o de diversos equipamentos cada um com caracter sticas espec ficas Ao selecionar estes equipamentos todos os aspectos acima discutidos devem ser analisados com cuidado principalmente aqueles que envolvem perdas de energia press o vaz o calor etc O quadro a seguir apresenta um exemplo de tr s diferentes sistemas de tratamento de ar comprimido Verifique as condi es do ar comprimido antes e depois do tratamento e observe as diferen as de press o vaz o e temperatura ocorridas Q 850 m h P 8 barg C Q 5 7 5 Q 484 m h P 9 barg C Q 5 7 5 Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 11 6 BIBLIOGRAFIA e International Standard ISO 8573 1 First edition 1991 12 15 Compressed air for general use Part 1 contamina2. O mecanismo de opera o de um filtro coalescente bastante particular Baseia se na verdade em dois processos distintos a reten o mec nica e a coalesc ncia A reten o mec nica a simples obstru o da passagem do contaminante atrav s do elemento permitindo apenas que o ar comprimido siga adiante Nesse caso f cil notar que o contaminante dever ser maior do que o menor poro virtual do elemento Esse processo est contido no primeiro efeito que produz a coalesc ncia Intercepta o Direta conforme ser visto logo a seguir A coalesc ncia por m considerada um fen meno um pouco mais complexo e muitos estudiosos n o a v em como um processo de filtra o propriamente dito A norma ISO 8573 define a coalesc ncia com bastante precis o como sendo a a o pela qual part culas l giidas em suspens o unem se para formar part culas maiores Como uma parte significativa 30 da contamina o l quida presente no ar comprimido composta por aeross is a coalesc ncia ganhou import ncia central para a efici ncia de um sistema de tratamento de ar comprimido pois somente atrav s da coalesc ncia que se consegue separar esses aeross is Tr s efeitos se somam para produzir a coalesc ncia e Intercepta o Direta ISO 8573 2 12 efeito de filtra o no qual uma gota ou uma part cula s lida colide com um componente de um meio filtrante que est em seu caminho ou capturada por poros de di met
3. apenas para aquecer o ar de anos E regenera o haver a necessidade de um maior consumo de ar lt O fluxo de ar de regenera o aquecido por uma resist ncia a externa aos leitos torres do secador Ha perdas significativas E E de calor para o meio ambiente obrigando um maior consumo 8 sim Baixo 30 5 2 de ar de regenera o mas pode se utilizar apenas uma anos 2 resist ncia para os dois leitos e a manuten o fica simplificada similar ao Externally Heated mas possui um soprador que capta o ar ambiente aquece o e direciona o ao leito a ser ae imi Eni 3 5 g E regenerado eliminando o consumo de ar comprimido como ar Zero Sim M dio 5 E de regenera o anos 23 MA Em pequenas e m dias vaz es at 3000 m3 h e sempre que haja disponibilidade de ar comprimido para regenera o os secadores por adsor o Heaterless mostram se mais indicados Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 10 Quando o ar comprimido de regenera o torna se mais escasso seu substituto preferencial o tipo Vacuum Assisted Entretanto em altas vaz es o custo do ar comprimido para a regenera o passa a justificar a ado o dos secadores por adsor o com uma fonte auxiliar de calor Em termos construtivos um secador por adsor o possui dois vasos sob press o leitos verticais base tubula o de interliga o sistema de v lvulas silenciador de purga muffler e um painel de comando
4. compressores de ar mostrados nestas tabelas n o fazem parte de um sistema de tratamento de ar comprimido Os demais equipamentos no interior da linha tracejada comp em exatamente alguns sistemas de tratamento de ar comprimido para uso geral excluindo se apenas equipamentos especiais destinados ao tratamento do ar para aplica es espec ficas como respira o humana entre outras Nos pa ses desenvolvidos a maioria dos novos sistemas de ar comprimido j s o instalados com seu respectivo tratamento Essa atitude por m ainda n o est devidamente consolidada nos pa ses em desenvolvimento Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 5 4 OS COMPONENTES DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO O RESFRIADOR POSTERIOR Pela sequ ncia recomendada pela ISO 8573 vemos que h um resfriador posterior posicionado imediatamente ap s o compressor Sua fun o reduzir a temperatura do ar que deixa o compressor para n veis pr ximos da temperatura ambiente Com isso obt m se uma grande condensa o dos contaminantes gasosos especialmente do vapor d gua O separador mec nico de condensados do resfriador posterior responde pela remo o de 70 dos vapores condensados do fluxo de ar comprimido Um purgador autom tico geralmente instalado sob o separador de condensados para garantir a elimina o desta contamina o l quida para a atmosfera com perda m nima de ar comprimido Os purgadores s o pequeno
5. diferentes custos para se tratar o ar comprimido em fun o do n vel de pureza classe de qualidade desejado Nesse c lculo foram devidamente contabilizados os custos de instala o m o de obra e materiais opera o m o de obra energia filtros etc manuten o preventiva e corretiva e deprecia o do sistema 10 15 anos TABELA 2 CUSTO DO TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO ISO 8573 classe US m2 1 7 1 0 000026 1 4 1 0 00031 1 2 1 0 0009 A ECONOMIA PROPORCIONADA PELO TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO Da fusdo das tabelas 1 e 2 podemos concluir que um sistema de tratamento de ar comprimido corretamente especificado instalado operado e mantido resultar numa economia bastante significativa ao usu rio justificando plenamente seu investimento Economia do gt i s proporcionada Instala es t picas e a Aplica es a Uso geral prote o localizada de v lvulas FILTRO EE E amo cilindros sopragem pintura ferramentas M40 LD a M2 pneum ticas automa o jateamento etc Como o ar n o est seco neste sistema recomenda se um certo cuidado na sua g g aplica o 0 00006 FILTRO O ar comprimido est seco nesse arranjo rE com ponto de orvalho m dio entre 5 C e es 15 C ideal p pequenas vaz es at 15 0 0012 dl pom em aplica es de ponto de uso COMPRESSOR CA pintura jateamento odontologia etc 3 ROTATIVO parafuso ete Esta
6. e volta a possuir sua capacidade original de reter gua regenera se Da mesma forma o material adsorvedor de um secador por adsor o tem um alt ssimo poder de atra o e reten o das mol culas de gua sobre sua superf cie H diversos tipos de materiais adsorvedores s lica gel alumina ativada molecular sieve H 156 etc cada um com caracter sticas mais apropriadas a certos tipos de aplica o Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 WIGHT x tu v E o a paee i N 1 N N r u L w u WHER ADSORIED PER CENT RELATIVE HUMIDITY A superf cie dos materiais adsor vedores atingem reas de 300 m por grama O gr fico ao lado exibe o desempenho de diferentes tipos de materiais adsorvedores em fun o da umidade relativa Alguns secadores por adsor o utilizam mais do que um tipo de material adsorvedor em seu leito de secagem a fim de garantir o ponto de orvalho especificado Em geral um secador por adsor o possui dois leitos de secagem de modo a permitir que um leito esteja secando o ar comprimido enquanto que o leito j saturado possa ser regenerado reativado Em qualquer tipo de secador por adsor o um fluxo de ar despressurizado e extremamente seco pr aquecido ou n o o ve culo condutor para a extra o das mol culas de gua do leito saturado no sentido oposto ao da secagem a Um painel de comando determina a frequ ncia e a amplit
7. resist ncia ruptura vida til do elemento filtrante normas construtivas materiais empregados inoxid veis ou n o prote o anti corrosiva da carca a quando aplic vel acess rios pr instalados ou opcionais purgador autom tico man metro diferencial etc peso dimens es testes de desempenho e qualidade entre outros O SECADOR DE AR COMPRIMIDO Revendo o fluxograma da ISO 8573 observamos que o secador est posicionado entre o pr e o p s filtros de ar comprimido Sua fun o eliminar a umidade l quido e vapor do fluxo de ar Um secador deve estar apto a fornecer o ar comprimido com o Ponto de Orvalho especificado pelo usu rio Ponto de Orvalho a temperatura na qual o vapor come a a condensar ISO 8573 2 10 H dois conceitos principais de secadores de ar comprimido por refrigera o cujo Ponto de Orvalho padr o 3 C e por adsor o com Ponto de Orvalho mais comum de 40 C Os secadores de ar comprimido possuem uma norma internacional ISO 7183 que orienta sobre suas especifica es e testes Esta norma faz uma importante diferencia o dos secadores em fun o da localiza o geogr fica dos mesmos Faixas de temperatura de opera o mais altas s o definidas para equipamentos instalados em regi es mais quentes do planeta exigindo uma adapta o dos mesmos a condi es mais adversas O SECADOR POR REFRIGERA O O secador por refrigera o opera resfriando o ar comprimido
8. 40 barg sendo a press o de 7 barg tipicamente encontrada na maioria das aplica es Hoje existem cerca de 40 milh es de compressores em opera o no mundo e outros 4 milh es s o fabricados todos os anos Um eficiente sistema de ar comprimido come a pela escolha do compressor mais adequado para cada atividade CONTAMINA O A contamina o do ar comprimido a soma da contamina o do ar ambiente polui o com outras subst ncias que s o introduzidas durante o processo de compress o A polui o do ar ambiente composta por part culas s lidas poeira microrganismos etc vapor d gua umidade relativa vapores de hidrocarbonetos fuma a de leo diesel etc di xido de carbono mon xido de carbono xido nitroso di xido de enxofre etc Durante o processo de compress o o ar comprimido tamb m contaminado pelo leo lubrificante do compressor e por part culas s lidas provenientes do desgaste das pe as m veis do mesmo J na tubula o de distribui o o ar comprimido ainda pode arrastar ferrugem e outras part culas A norma ISO 8573 classifica os contaminantes do ar comprimido e suas unidades de medida da seguinte maneira CONTAMINANTE Dimens o Concentra o Ponto de orvalho S lidos um mg m3 X Agua X x C Oleo X mg m Eita A press o e a temperatura do ar comprimido potencializam os efeitos danosos de todos esses contaminantes em conjunto A redu o
9. O AR COMPRIMIDO CLASSES DE QUALIDADE A configura o de um sistema de tratamento de ar comprimido depende do n vel de qualidade pureza que se deseja atingir A tabela abaixo apresenta uma padroniza o das classes de qualidade do ar comprimido conforme a norma ISO 8573 Ei F S lidos gua leo Qualidade Dimens o m xima Ponto de Orvalho C concentra o residual da part cula um Umidade Absoluta gH20 m2ar mg m 70 l os 2 789x10 0 01 40 2 1 0 1192 0 1 20 3 E 0 8835 E 3 4 15 5 952 5 7 5 40 7 756 25 10 e A 9 405 k 7 X N o especificado X A tabela original cont m uma coluna p a concentra o dos contaminantes s lidos Assim se desejarmos especificar a qualidade do ar comprimido que contenha part culas s lidas com no maximo 1pm ponto de orvalho de 20 C e concentra o residual de leo de 0 01 mg m3 basta informar da seguinte maneira Ar comprimido de qualidade ISO 8573 classe 2 3 1 O SISTEMA DE TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO A seguir temos um sistema de ar comprimido t pico proposto pela norma ISO 8573 COMPRESSOR LO a RESFRIADOR SECADOR ee PURGADOR AUTOMATICO RESERV PRESSURIZADO 1 ou antes do pr filtro O fluxograma acima uma simplifica o do original Os s mbolos est o de acordo com a norma ISO 1219 Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 4 O CUSTO DO TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO A seguinte tabela especifica os
10. O TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO COMO FATOR DE REDU O DE CUSTOS NA IND STRIA A melhoria cont nua da qualidade e da produtividade tem sido objeto de constante aten o por parte de todos os setores da economia e depende de diversos fatores Neste contexto o Tratamento de Ar Comprimido apresentado como uma oportunidade de evolu o e inova o na aplica o da pneum tica para empresas de qualquer ramo de atividade contribuindo para a redu o do consumo energ tico o aumento da produtividade e a melhoria da qualidade Al m disso v rios processos anteriormente dependentes de outros flu dos encontraram no ar comprimido puro e seco um substituto econ mico e seguro Neste estudo veremos como a purifica o do ar comprimido representa uma expressiva vantagem competitiva aos seus usu rios 1 O AR COMPRIMIDO ENERGIA O ar comprimido uma importante forma de energia sendo insubstitu vel em in meras aplica es Atualmente cerca de 5 bilh es de toneladas de ar s o comprimidas por ano gerando um consumo de 400 bilh es de kW a um custo de 20 bilh es de d lares Nas ind strias em geral um metro c bico de ar comprimido custa em torno de meio centavo de d lar 1 0 m3 ar US 0 005 apenas em energia sem falar nos demais custos envolvidos aquisi o do sistema instala o opera o e manuten o Em fun o das perdas decorrentes da transforma o de energia o ar comprimido energia pneum tica pode custar de
11. a o exterior a partir desse ponto Portanto um elemento coalescente somente poder ficar saturado pela aglomera o de part culas s lidas no interior de suas fibras ou seja pelo efeito da reten o mec nica Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 7 A emuls o de leo e gua causa no m ximo a impregna o externa das fibras do elemento diminuindo muito pouco a rea de passagem do fluxo de ar uma vez que 95 do volume de um elemento coalescente formado por espa os vazios Por essa raz o os elementos coalescentes s o descart veis e ainda n o existe um m todo para recicl los Todavia sua durabilidade pr xima de 6000 h compensa essa limita o Essa durabilidade est baseada no per odo mais econ mico de utiliza o do elemento coalescente quando sua maior perda de carga ainda est limitada em 0 45 0 55 bar 6 8 psi sendo que grande parte de sua opera o esteve situada na faixa m dia de 0 2 bar 3 psi Ap s esse per odo manter um elemento coalescente em opera o torna se muito desvantajoso do ponto de vista energ tico ver tabela AP X custo energia p g 01 Embora um elemento filtrante deva ser constru do para suportar perdas de carga de at 2 5 3 0 bar recomenda se sua substitui o com no m ximo 1 0 bar pois a perda de carga aumenta exponencialmente no final de sua vida til chegando rapidamente nos limites de resist ncia mec nica do elemento Por todas as raz es acima a c
12. at temperaturas pr ximas a O C quando poss vel obter se a m xima condensa o dos vapores de gua e leo sem o risco de congelamento Na maioria dos modelos um circuito frigor fico compressor g s condensador v lvula de expans o e evaporador realiza essa tarefa Metalplan Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 8 No ponto mais frio do sistema importante uma eficiente separa o dos condensados formados evitando sua reentrada no fluxo de ar comprimido Dependendo do tipo de secador isso feito por separadores de condensado filtros coalescentes e purgadores autom ticos VA O SECADOR POR ADSOR O O secador por adsor o caracteriza se por remover os vapores do ar comprimido sem condensa los Devido ao baixo Ponto de Orvalho que conseguem proporcionar at 100 C s o indicados para aplica es muito especiais quando o secador por refrigera o deixa de ser eficaz Tamb m em fun o de seu baixo Ponto de Orvalho consomem muito mais energia do que os secadores por refrigera o recomendando cautela na sua especifica o A adsor o como j foi mostrado anteriormente o efeito de atra o das mol culas de gases e l quidos para a superf cie de um s lido material adsorvedor mantendo as aderidas na mesma Trata se de um fen meno f sico qu mico de f cil compreens o similar ao efeito de molharmos uma toalha quando secamos nosso corpo ap
13. combina o comp e o sistema de tratamento mais largamente utilizado na ind stria Em fun o de seu abrangente n vel de prote o atende diversos setores 0 0042 Bean como o automobil stico pl stico t xtil i papel e celulose mec nico e metal rgico POR RESFRIADOR FILTRO REFRIGERA O FILTRO r OST R M40 a M20 etc Veja tamb m o E i E Erer us re e FILTRO Qualidade similar ao sistema anterior EMA por m com elimina o de odores e um g J menor residual de leo 0 003 mg m q 141 importante em gera o de O e N inala o 0 015 sem elimina o de CO e CO ind strias nota COMPRESSOR aliment cias qu micas farmac uticas etc ALTERNATIVO pist o ao nota3 Utilizado quando o ar comprimido entra em contato com produtos higrosc picos cimento ER By leite em po resinas liofilizados pastilhas ADSOR O efervecentes etc devido ao risco de 0 05 2 1 1 absor o do vapor d gua e tamb m quando 7 for submetido a baixas temperaturas devido ao risco de congelamento 444 Metalplan FILTRO FILTRO classe 1 4 7 A combina o de um baix ssimo ponto de ea orvalho com reten o m xima de w 121 particulados fundamental em aplica es como a fabrica o de fibras ticas LET circuitos integrados compact discs processamento de filmes instrumenta o cr tica siderurgia reatores nucleares etc 0 70 Os
14. dias ano Temperatura de admiss o do ar A eleva o da temperatura ambiente diminui a densidade do ar provocando uma redu o da massa aspirada pelo compressor Em conseq ncia a efici ncia do compressor fica comprometida Sempre que poss vel recomenda se canalizar a tomada de ar do compressor para permitir a suc o de ar ambiente fresco oriundo da parte externa das instala es Admite se que uma redu o de 3 C na temperatura de admiss o do ar ambiente pelo compressor gera uma economia de energia de 1 Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 1 COMPOSI O E GERA O O ar comprimido obtido pela compress o do ar ambiente atmosf rico cuja composi o uma mistura de Oxig nio 20 5 Nitrog nio 79 e alguns gases mais raros Arg nio etc O equipamento que realiza a compress o do ar ambiente denominado compressor de ar que transforma um tipo de energia normalmente el trica em energia pneum tica H dois tipos b sicos de compressores alternativos de pist o e rotativos de parafuso e centrifugo Os compressores de pist o s o comumente aplicados para pequenas m dias vaz es at 200 m3 h Os compressores de parafuso s o mais indicados para m dias e grandes vaz es 150 m3 h a 2000 m3 h Os compressores centrifugos s o mais indicados para vaz es grandes e muito grandes gt 1500 m3 h As press es atingidas pelos compressores variam em geral entre 6 barg e
15. gradual da temperatura do ar comprimido ao longo da tubula o causa a condensa o de alguns contaminantes gasosos Ao atingirem a fase l quida condensado esses contaminantes estar o presentes no fluxo de ar comprimido sob diferentes aspectos desde um conjunto amorfo filete de condensado depositado nas partes inferiores da tubula o e dos equipamentos passando por pequenas gotas e chegando at a aeross is microsc picos dispersos entre as mol culas do ar comprimido Por defini o ISO 8573 2 4 aerossol uma suspens o num meio gasoso de part culas s lidas e ou l quidas com uma desprez vel velocidade de queda lt 0 25 m s O resultado da mistura de todos os contaminantes uma emuls o cida e abrasiva que compromete o correto funcionamento de um sistema de ar comprimido em qualquer tipo de aplica o 1 Este documento utiliza a 12 edi o da Norma ISO 8573 1991 Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 2 Se fizermos uma an lise do ar ambiente numa regi o industrial t pica encontraremos as seguintes taxas aproximadas de contamina o considerando se uma temperatura ambiente de 38 C e umidade relativa de 100 CONTAMINANTE Dimens o Concentra o S lidos 0 01 a 2 0 um 107 part culas m3 gua X 46 3 g m3 leo X 15 mg m Esses contaminantes ser o aspirados por qualquer compressor de ar seja lubrificado ou isento de leo juntamente com os gases citados an
16. ltro instalado ap s o secador por refrigera o ret m apenas part culas s lidas No caso de sistemas dotados de secadores por adsor o o p s filtro destina se apenas reten o das part culas s lidas produzidas pela abras o do material adsorvedor poeira do adsorvedor Os filtros instalados no ponto de uso s o utilizados para evitar que os contaminantes presentes ao longo da tubula o de ar comprimido atinjam a aplica o final do mesmo Se o sistema n o possui qualquer tipo de tratamento de ar comprimido os filtros instalados no ponto de uso s o ainda mais recomendados ISO 8573 4 5 Os modernos filtros para ar comprimido s o do tipo coalescente e adsorvedor Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 6 Esses filtros s o constitu dos por uma carca a resistente a press o do ar comprimido e por um elemento filtrante que respons vel pela filtra o do ar Alguns acess rios costumam fazer parte deste equipamento como um purgador autom tico e um man metro indicador da satura o do elemento filtrante perda de carga Os elementos filtrantes s o geralmente apresentados em diferentes graus de filtra o utilizados conforme a aplica o do ar comprimido e a posi o do filtro no sistema Aplica es menos severas bem como os pr filtros exigem elementos com menor capacidade de reten o Da mesma forma aplica es cr ticas e p s filtros necessitar o de elementos com maior poder de filtra o
17. nts and quality classes e International Standard ISO 7183 First edition 1986 03 15 Compressed air dryers Specifications and testing e Occupational Safety and Health Standard 07 01 1999 OSHA 1910 134 respiratory protection e Compresed Air and Gas Handbook CAGI John P Rollins editor Fifth edition 1989 e Quality Standard for Instrument Air Instrument Society of America ISA S7 3 1975 R1981 e Pneumatic Fluid Power Compressed Air Dryers Methods for rating and testing NFPA T3 27 3M R1 1981 e Humidity of Compressed Air Industrial and Engineering Chemistry E M Landsbaun W S Dodds and L F Stutzman Jan 1955 e Erosion by liquids Machine Design F J Heymann Dec 10 1970 e Gas Phase Adsorption Handbook of Separation Techniques for Chemical Engineers Philip A Schweitzer Section 3 1 McGraw Hill e Critical Thickness of Surface Film in Boundary Lubrication Journal of Applied Mechanics I Ming Feng and C M Chang Sep 1956 e High Speed Impact Between a Liquid Drop and a Solid Surface Journal of Applied Physics vol 40 n 13 F J Heymann 1969 Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900
18. oalesc ncia a forma mais econ mica de separar os aeross is de gua e leo de um sistema de ar comprimido conhecida atualmente Ponto ideal para a troca do elemento 90 da vida til PERDA DE CARGA bar o A 0 2 i i A 0 3000 6000 Finalmente os filtros adsorvedores destinam se remo o dos vapores de hidrocarbonetos leo do fluxo de ar comprimido Em geral est o posicionados depois do ltimo filtro coalescente pois ficam assim protegidos de qualquer contamina o na forma l quida que poderia atingi los Tamb m podem permanecer junto ao ponto de uso do ar comprimido uma vez que seu uso limitado aplica es especiais O meio filtrante de um filtro adsorvedor via de regra o carv o ativado subst ncia capaz de capturar aqueles vapores no seu interior Embora seu processo de filtra o esteja baseado no efeito da adsor o atra o e ades o de mol culas de gases e l g idos na superf cie de um s lido ISO 8573 2 3 n o se costuma realizar a regenera o reativa o do carv o ativado de um filtro adsorvedor Na especifica o de um filtro de ar comprimido deve se levar em considera o fatores como efici ncia de filtra o residual de leo reten o de part culas efici ncia D O P ISO 8573 2 17 1 vaz o press o e temperatura m ximas admiss veis perda de carga com elemento filtrante novo e mido perda de carga m xima admiss vel do elemento filtrante
19. ontra o excesso de leo oriundo do compressor de ar o que poderia impregn los prejudicando sua efici ncia de troca t rmica ISO 8573 5 2 3 O excesso de condensado no secador tamb m reduz sua capacidade de resfriamento do ar comprimido pois consome se energia para resfriar um condensado que j poderia ter sido eliminado do sistema No caso de sistemas dotados de secadores por adsor o o pr filtro dever garantir que nenhuma quantidade de contamina o l quida inclusive os aeross is de gua e leo atinja o material adsorvedor obstruindo seus poros e impedindo a sua reativa o ISO 8573 5 2 3 O filtro instalado ap s o secador p s filtro deve ser respons vel pela elimina o da umidade residual 30 n o removida pelo separador mec nico de condensados do secador por refrigera o al m da conten o dos s lidos n o retidos no pr filtro A capacidade do p s filtro efetuar a elimina o de qualquer umidade residual seriamente afetada pela temperatura do ar comprimido na sa da do secador Na verdade em qualquer secador por refrigera o o ar comprimido sofre um reaquecimento antes de voltar tubula o Esse reaquecimento intencional economiza energia e evita que a tubula o fique gelada mas provoca a completa reevapora o da umidade residual que n o foi removida pelo separador de condensados No estado gasoso essa umidade n o pode ser eliminada pelo p s filtro Na pr tica o p s fi
20. pneum tica 0 00008 Il Acabamento de itens n o cr ticos Ferramentas pneum ticas 0 0002 Ill Jateamento Pintura Pr tese odontol gica etc 0 0012 IV Ind strias T xtil Pl stica Metal rgica Mec nica Recapagem de pneus e similares 0 0045 V Ind strias Automobil sticas Papel e Celulose Instrumenta o etc 0 0045 VI Hospitais e Ind strias Aliment cias Qu micas e Farmac uticas 0 015 VII Processamento de materiais higrosc picos Exposi o do ar a temperaturas abaixo de zero C 0 05 VIII Ind strias Eletr nica Nuclear Sider rgica Grava o de CD s Processamento de filmes etc 0 71 calculados a partir do estudo de casos reais Esses valores est o inseridos no intervalo de confian a da gaussiana correspondente Metalplan Equipamentos Ltda 11 4448 6900 3 A contamina o do ar comprimido tamb m pode ser analisada sob uma outra tica diferente deste racioc nio que considera apenas os preju zos Na verdade h in meras aplica es que utilizam gases secos ou inertes e que poderiam ser facilmente substitu dos por ar comprimido puro e seco como vulcaniza o auto claves pressuriza o de tanques com subst ncias higrosc picas ou reagentes gua acionamento mec nico de dispositivos hospitalares respiradores bombas perist lticas etc Nestas situa es o usu rio obt m as melhores taxas de retorno sobre o investimento em tratamento de ar comprimido 3 COMO TRATAR
21. ros menores do que o di metro da gota ou da part cula e Impacto Inercial ISO 8573 2 18 processo no qual uma part cula colide com uma parte do meio filtrante devido in rcia da part cula e Difus o IS0 8573 2 11 movimento browniano de mol culas gasosas ou de part culas pequenas causado por uma varia o de concentra o A microfibra de borossilicato o componente principal do meio filtrante sendo respons vel pela a o coalescente Essas microfibras s o inertes e imperme veis o que significa que n o reagem quimicamente com outras subst ncias e tamb m n o adsorvem l quidos Tamb m s o incombust veis As figuras a seguir representam o fen meno da coalesc ncia e seus efeitos Intercepta o Direta gt 1um Impacto Inercial 0 3 um lt lt tum Difus o lt 0 3um o 90 o Ae 0 e f Q 0 a o O So a q 00 5 Coalesc ncia i O 000 Pode se observar que a coalesc ncia n o impede que a contamina o l quida atravesse todo o meio filtrante Ao contr rio ela permite que isso ocorra para que os contaminantes coalescidos possam dirigir se ao fundo da carca a do filtro pela a o da gravidade e sejam drenados par
22. s o contabilizados os custos com a repara o e a substitui o de v lvulas cilindros ferramentas pneumaticas etc Quanto mais automatizada for uma linha de produ o maiores ser o esses custos 3 Paradas de produ o Calcula se esse preju zo levando se em conta itens como o volume de produ o desperdi ado at que a falha causada pela contamina o do ar seja eliminada as horas de m o de obra produtiva ociosa etc Esse custo tamb m proporcional ao n vel de automa o do usu rio e ou import ncia do ar comprimido no seu processo Uma empresa de corte de chapas met licas a plasma interrompe por completo suas atividades caso haja a presen a de umidade e leo no ar comprimido 4 Qualidade Garantia Nesta categoria est o inseridos os custos de retrabalho ou perda total de pe as e servi os rejeitados pelo controle de qualidade Tamb m devem ser inclu das as despesas com a garantia de produtos e servi os defeituosos Em todas essas situa es a imagem das empresas ser afetada negativamente mas este preju zo n o ser objeto deste trabalho A tabela a seguir representa os valores m dios da soma destes quatro preju zos em fun o da aplica o do ar comprimido Quanto mais cr tica for a aplica o maior ser esse valor TABELA 1 CUSTO DA CONTAMINA O APLICA O T PICA US m Limpeza de pe as e ferramentas Prote o individual p a automa o
23. s aparatos destinados a efetuar a drenagem dos contaminantes l quidos do sistema de ar comprimido para o meio ambiente Podem ser manuais ou autom ticos sendo que estes ltimos dividem se normalmente em eletr nicos e mec nicos Os purgadores eletr nicos s o os mais utilizados na atualidade e s o encontrados nos tipos temporizado ou com sensor de umidade Em termos construtivos o resfriador posterior um trocador de calor convencional resfriado pelo ar ambiente ou por gua Na especifica o de um resfriador posterior deve se levar em considera o fatores como vaz o press o e temperatura m ximas admiss veis perda de carga normas construtivas materiais empregados inoxid veis ou n o energia consumida tipo e prote o do motor el trico quando aplic vel acess rios dispon veis peso dimens es testes de desempenho e qualidade entre outros O FILTRO DE AR COMPRIMIDO Pela defini o da norma ISO 8573 filtro um aparato para separar os contaminantes presentes em um flu do ISO 8573 2 16 O filtro de ar comprimido aparece geralmente em tr s posi es diferentes antes e depois do secador de ar comprimido e tamb m junto ao ponto de uso A fun o do filtro instalado antes do secador por refrigera o pr filtro separar o restante da contamina o s lida e l quida 30 n o totalmente eliminada pelo separador de condensados do resfriador posterior protegendo os trocadores de calor do secador c
24. s o banho As mol culas de gua preferem ficar retidas nas fibras da toalha do que sobre nossa pele Depois de removido o condensado a maioria dos secadores por refrigera o reaquece o ar comprimido atrav s do recuperador de calor que reaproveita o calor do pr prio ar comprimido na entrada do secador devolvendo o ao sistema numa condi o mais adequada ao uso Ao entrar no secador recomenda se que o ar comprimido esteja numa temperatura pr xima ambiente permitindo uma redu o no consumo de energia do equipamento Se o secador for resfriado a ar deve se ter um cuidado especial com a temperatura ambiente onde ser instalado Tabelas de corre o s o usuais para dimensionar o correto secador por refrigera o em fun o das condi es de opera o Em termos construtivos um secador de ar por refrigera o composto por trocadores de calor um circuito frigor fico separador de condensado filtro coalescente purgador autom tico painel el trico e outros itens podendo ser resfriado pelo ar ambiente ou por gua 1 Entrada do Ar Comprimido 2 Sa da do Ar Comprimido 3 Recuperador de calor 4 Evaporador 5 Condensador 6 Compressor Frigor fico 7 Circuito de Refrigera o 8 Sep de Condensados Filtro Coalescente 9 Purgador Autom tico Mesmo mida a toalha permanece toalha e a gua tamb m n o deixa de ser gua Exposta ao calor a toalha libera a gua
25. sete a dez vezes mais do que a energia el trica para uma aplica o similar embora isso seja normalmente compensado pelas vantagens apresentadas pelo ar comprimido Portanto o consumo racional da energia pneum tica deve ser uma preocupa o constante entre os usu rios As tabelas a seguir relacionam e quantificam as perdas de energia usualmente verificadas num sistema de ar comprimido Vazamento de ar comprimido Esta tabela apresenta a vaz o de ar comprimido atrav s de diferentes di metros de orif cios e mostra o custo energ tico deste problema Di metro do orif cio de y m i vazamento pol 1 32 1 16 1 8 1 4 3 8 m3 h vazamento 2 72 10 9 44 2 174 0 397 5 US ano 65 00 260 00 1 056 00 4 160 00 9 500 00 Considerando P 7barg uso 16h dia 300 dias ano 1 0 kWh US 0 04 Perda de carga queda de press o Al m da redu o da press o do ar comprimido provocada por uma rede de distribui o inadequada di metro da tubula o inferior ao necess rio lay out incorreto da tubula o curvas e conex es em excesso etc um sistema de ar comprimido tamb m pode estar operando numa press o muito superior exigida pela aplica o Varia es na press o do ar t m um custo elevado m3 h 340 800 1700 AP bar psi 0 07 1 0 14 2 0 07 1 0 14 2 0 07 1 0 14 2 US ano 140 00 280 00 330 00 660 00 700 00 1 400 00 Considerando P 7barg uso 16h dia 300
26. teriormente A t tulo de ilustra o tomemos um sistema de ar comprimido com um compressor de 5100 m3 h operando em tr s turnos Num ambiente sob temperatura de 25 C e umidade relativa de 75 este compressor introduzir 2106 litros de gua por dia no sistema 2 PORQUE TRATAR O AR COMPRIMIDO PREJU ZOS CAUSADOS PELA CONTAMINA O Determinar a ordem de grandeza dos preju zos causados pela contamina o do ar comprimido n o simples embora o impacto desses danos seja facilmente percebido pelos usu rios Esses preju zos dependem de diversos fatores mas a aplica o do ar comprimido determinante nesta an lise H certos tipos de ind strias e servi os que sequer iniciam suas atividades sem um sistema de tratamento de ar comprimido Genericamente pode se classificar esses preju zos em quatro categorias 1 Energ tico Eo desperd cio de energia causado pela inefici ncia de um sistema contaminado Isso se traduz em purgadores que poderiam ser eliminados propriedades termodin micas inferiores do ar comprimido que cont m l quidos e s lidos etc Um nico purgador temporizado incorretamente regulado ou purgadores do tipo termodin mico podem por exemplo consumir at 3500 kW 4800 hp de energia por ano A presen a de contamina o s lida e l quida incompress veis no fluxo de ar reduz a capacidade do ar comprimido realizar trabalho em at 15 chegando a 30 em casos extremos 2 Manuten o Neste t pico
27. ude dos ciclos de regenera o e adsor o deste tipo de secador Um sistema de v lvulas tamb m comandado COMPRIMIDO GRIDS pelo painel do secador permite que a umidade deixe o leito saturado para o meio ambiente SA DA DO AR COMPRIMIDO SECO Orif cio de Purga LEITO SECANDO LEITO REGENERANDO Os secadores por adsor o subdividem se pelo tipo de regenera o o o ug S ot 5 O of 2ad Um Ua c G TO gt z TS Eco ou o gt Tipo Opera o E ee NSDL lt q em e U o as v n o U LL fd sc 5 E v D a O G v L E Utiliza apenas o calor gerado na adsor o processo a exot rmico para aquecer e regenerar o material adsorvedor T do leito saturado Consome bastante do pr prio ar comprimido P z Muito 5 10 E para esta tarefa 15 N o baixo anos o E similar ao Heaterless mas possui uma bomba de vacuo que reduz a contra press o exercida pela atmosfera neutralizando Eg f de atra o ades o do material ad dor Assim 5 10 3 as for as de a ra o a es o do material adsorvedor Assim 1 a 2 N o Baixo o y poss vel consumir pouco ar comprimido para a regenera o anos Ss 2 mas gasta energia para gerar o v cuo Possui uma resist ncia interna el trica ou a vapor que aquece o leito saturado at a temperatura de regenera o to uando um pequeno fluxo de ar encarrega se da purga Eyll n peq 9 purg 1 a8 Sim Baixo 373 Se a resist ncia for usada
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