Melhoria do desempenho
pneumático através de
projetos do sistema de
filtragem de ar
Por Scott Minato, Gerente de Marketing
Produtos de Preparação de Ar, Numatics, Inc.
Barbara Pontisso,
Especialista de Produtos de Filtragem, Numatics, Inc.
Artigo Técnico
Introdução
Num mundo ideal, as redes de fornecimento de ar ou gas industrial estariam livres de
partículas, água, óleo e outros contaminantes. No mundo real, contudo, redes de
alimentação normalmente carregam alguns contaminantes juntamente com o ar ou gás
que foram projetados a carregar. Se nada for feito, estes contaminantes irão causar
perda de eficiência, problemas de manutenção e a falha prematura dos componentes
pneumáticos.
A limpeza de um suprimento de ar ou gás pode ser tão fácil quanto a instalação de um
sistema de filtração. Estes sistemas empregam um ou mais fitros para remover os
contaminantes antes que eles atinjam o equipamento pneumático. O que não é tão fácil é
a escolha do tipo certo de sistema de filtragem para uma aplicação em particular.
Em parte, a dificuldade vem das diversas exigências de filtração através das indústrias.
Fábricas de alimentos e bebidas, de semicondutores e de automóveis, por exemplo,
todos tem necessidades diferentes de filtração baseado nos seus sistemas pneumáticos
e ambientes operacionais específicos.
E, em parte, a dificuldade da escolha do sistema de filtração correto envolve as diferenças
dos filtros em si. Nem todas as tecnologias de filtragem são iguais devido as suas
características intrinsecas de desempenho e adequação a determinada aplicação. A
escolha errada do filtro ou sua aplicação errada pode na verdade fazer mais mal do que
bem.
O ar flui de dentro para fora através do elemento de filtragem Numatics através de aberturas
progressivamente maiores na malha. Quando os contaminantes se movem através dos elementos, as
partículas sólidas são capturadas, e os líquidos formam gotículas maiores. À medida que o ar sai do
elemento, as gotículas agora com tamanho maior, escorrem pela malha caindo para o fundo do copo.
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Para adequar sistemas de filtração aos trabalhos em questão, é importante entender não
apenas as capacidades de diferentes elementos filtrantes mas também como combiná-los
em série.
Tipos de Filtro
Uma filtração de ar eficaz começa com a compreensão dos diferentes
meios de filtragem e o que eles podem fazer. Os tipos mais comuns
utilizados em ambientes industriais incluem:
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Separadores de Água. Água ou umidade pode rapidamente
danificar componentes pneumáticos, fazendo válvulas e cilindros travar.
Separadores de água utilizam as forças centrífugas geradas por um
mecanismo giratório interno para remover grandes quantidades de água
e contaminantes transportados pela água. Embora geralmente usados
para remover líquidos grossos e grandes sólidos transportados pela
água, separadores de líquido também protegem outros elementos de
filtragem de grandes cargas de líquidos que poderiam encurtar a vida útil
destes filtros.
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Filtros de Partículas. Partículas grandes como ferrugem, detritos e
pó dessecante podem desgastar componentes pneumáticos
prematuramente. Estes contaminantes são muitas vezes gerados pela
idade dos tubos de aço carbono, entradas de compressores e secadores
de ar. Os melhores filtros de partículas apresentam projeto com material
plissado para maximizar a área da superfície disponível para reter as partículas de sujeira.
Filtros de partículas são muitas vezes utilizadas para alcançar uma remoção de partículas de
3 micron em sistemas secos.
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Filtros Coalescentes são a próxima linha de defesa de um sistema de filtragem de ar e
pode fazer um bom trabalho na remoção de água, óleo, ferrugem e outros contaminantes da
alimentação de ar. O desenho dos filtros coalescentes difere de fabricante para fabricante.
Os elementos de filtragem coalescente da Série Delta da Numatics, por exemplo, consistem
de uma malha porosa de fibras de vidro borosilicadas. Quando o ar se move através do
elemento de filtragem, as partículas sólidas são retidas e líquidos são transformados em
gotas para escorrer para fora. Filtros coalescentes são fornecidos em diversos graus.
Coalescedores grossos são muitas vezes utilizados para a filtração da rede principal da
fábrica, enquanto que coalescedores finos são utilizados em aplicações tais como pintura por
pulverização, robótica e ferramentas pneumáticas. O coalescedor ultra fino é principalmente
um filtro de uso pontual específico para processos críticos , tais como empacotamento por
semicondutores e instrumentação.
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Filtros de Adsorção. Como uma etapa final em determinadas aplicações, um filtro de
adsorção pode ser adicinado para remover óleo e vapor de hidrocarboneto da corrente de ar
comprimido. Este tipo de filtro é utilizado imediatamente a jusante de um elemento de
coalescência. Sendo que a adsorção máxima ocorre a temperaturas mais baixas, é melhor
instalar este filtro o mais perto possível do ponto de uso. Filtros adsorventes são muitas
vezes utilizados na preparação de ar para respirar, como também em aplicações de
alimentos e de medicamentos que têm contato direto do produto com o ar exaurido.
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Tamanho Típico de Contaminante em Microns (µm)
Projeto e Construção do Filtro
Embora esses tipos comuns de filtros são às vezes referidos genericamente, tenha em mente
que existem diferenças substanciais de qualidade e desempenho entre os filtros de
diferentes fontes – mesmo que tenham a mesma especificação nominal de filtragem. Estas
diferenças muitas vezes se resumem aos métodos de projeto e de fabricação.
Considere os filtros coalescentes como um excelente exemplo de como o projeto e a
fabricação são de importância. Elementos coalescentes para matérias primas (commodity)
normalmente empregam um meio de filtragem enrolado mecanicamente.
Filtros
coalescentes da Série Delta da Numatics, em contrário, utilizam um meio de filtragem
moldado a vácuo composto de fibras de vidro e um aglutinante de epóxi.
Esta diferença na fabricação não é trivial. O projeto moldado a vácuo prende contaminantes
através de toda a seção transversal do filtro. O resultado é uma queda de pressão mais baixa
e uma maior capacidade comparável a um filtro envolvido que prende contaminantes
principalmente na superfície e rapidamente fica obstruído como resultado. Nossos filtros
possuem uma queda de pressão inicial de apenas 1,5 psi numa condição seca a uma vazão
nominal, bem menor do que um filtro envolto típico.
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A moldagem a vácuo também permite a personalização
de receitas para elementos de filtro para atingir os niveis
de fitração desejados. Nossos engenheiros podem
ajustar o processo de moldagem a vácuo a uma extensa
variedade de densidades gradientes para formar
elementos coalescentes que vão de 0,01 micron a 1
micron.
Diferenças de construção também se aplicam a outros
tipos de filtro. Os filtros de adsorção da Série Delta, por
exemplo, consiste de carvão ativado fino impregnado
em poliléster. Estas partículas de carvão ativado tem
uma forte afinidade a vapor e são altamente eficientes
devido à ampla área de superfície presente.
Combinações Eficazes de Filtro
A maioria dos sistemas de filtragem exigem múltiplos
elementos de flltro, trabalhando em conjunto para
remover todo o espectro de tamanhos e composições
de partículas capazes de danificar componentes a
jusante. A combinação, ou série, específica de filtros
irá variar dependendo dos requisitos de qualidade de ar
da aplicação.
Aplicações para alimentos e bebidas ou
semicondutores, por exemplo, podem exigir três filtros
diferentes, incluindo alguns capazes de remover
partículas sub-micron. Outras, tais como filtração da
rede principal da fábrica, podem exigir apenas um filtro
para partículas grossas.
Segue abaixo alguns
exemplos de combinações de filtros utilizadas em
diversas aplicações:
Detalhes da Série Delta
da Numatics
Os filtros premium da Série Delta da
Numatics são ideais para qualquer
aplicação que exija fluxos elevados,
incluindo aplicações industriais, de
processo, médica e de compressor.
Todos os tipos de filtro são fornecidos
com conexões de ¼ pol. a 3 pol. e
possuem certificado de padrão de
qualidade de ar comprimido ISO 8573.
Tampas em alumínio anodizado, dreno
manual premium, vedações em
fluoroelastômeros de alta temperatura
(FKM) e uma combinação de filtro
coalescente com pré-filtro garante uma
otima preparação de ar nessas
aplicações e em muitas outras:
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Fabricação de Automóveis
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Processamento de Alimentos e Bebidas
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Indústria em Geral
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Petróleo e Gás
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Controle de Processo
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Pintura por Pulverização
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Empacotamento
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Processamento Médico e Farmacêutico
?
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Moldagem por sopro – filtro para partículas de 3
micron; coalescente fino de 0,01 micron; adsorvedor
de vapor.
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Eletrônica – filtro para partículas de 3 micron;
coalescente grosso de 1 micron; coalescente ultra fino
de 0,01 micron.
?
Empacotamento de alimento - filtro para partículas
de 3 micron; coalescente fino de 0,01 micron;
absorvedor de vapor.
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CENTRO DAS ATENÇÕES DA INDÚSTRIA:
Filtração Correta Resolve Dilema De Pão Embolorado
O processamento de alimentos e bebidas requer filtragem de ar comprimido para proteger não
apenas a pneumática, mas também o produto. Recentemente, uma grande panificadora comercial
descobriu que a filtração do ar é um ingrediente importante na sua operação de panificação.
Ao tentar reduzir os níveis inaceitáveis de mofo nas linhas de ar comprimido da fábrica, os
engenheiros de processo da panificadora descobriram que o ar comprimido utilizado para inflar os
sacos de pão e soprar os grãos após o processo de corte também estava injetando esporos de
mofo aspirado pelo compressor. Um filtro de 5 micron tinha sido instalado na alimentação de ar,
mas este nível de filtração não barra os esporos de mofo.
Para resolver o problema, uma série de três filtros foi acrescentada à alimentação de ar comprimido
– um filtro de partículas para remover água e particulas grandes, um filtro coalescente de 0,01
micron para eliminar os esporos e outras partículas ultra finas e um filtro adsorvedor de vapor para
remover qualquer óleo ou vapor de hidrocarbono.
Após acrescentar estes filtros, testes de laboratório confirmaram que a contagem de esporos de
mofo teve uma redução significante, aumentando a vida de prateleira do pão. Esta solução de três
filtros agora está sendo avaliada como padrão para todas as máquinas das instalações de
panificação da empresa através do mundo.
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Sistemas de controle pneumático – filtro para partículas de 3 micron; coalescente fino de 0,00
micron.
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Ar de processo – coalescente grosso de 1 micron; coalescente fino de 0,01 micron, adsorvedor de
vapor.
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Empacotamento semicondutor – filtro para partículas de 3 micron; coalescente fino de 0,01
micron; adsorvedor de vapor.
Tenha em mente que as combinações de filtros não requerem sempre produtos separados. Em
alguns casos, diferentes elementos de filtro podem ser combinados poupando espaço e
simplificando o processo de compra. Filtros coalescentes da Série Delta da Numatics, por exemplo,
possuem uma opção de um pré-filtro plissado de 3 micron, que pode eliminar a necessidade de um
filtro para partículas grossas em separado. Esta abordagem de dois-em-um economiza espaço e
dinheiro, pois o pré-filtro pode compartilhar o mesmo invólucro com o filtro coalescente.
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A Numatics Entende de
Preparação de Ar
Filtros coalescentes da Série Delta consistem de uma rede
porosa de fibras de vidro borossilicadas que aprisionam sólidos
enquanto permite a passagem de líquidos. As vistas ampliadas
mostram a eficácia dos filtros em aprisionar os contaminantes.
À esquerda, uma ampliação de 228x mostra um elemento de
filtro de 0,01 micron da Numatics novo. À direita, uma apliação
de 40x mostra um elemento de filtro que capturou vários
contaminantes de metal, óleo e hidrocarbono.
Filtração Faz Parte de Um Sistema
Fabricantes e instaladores de máquinas em demasia deixam
de considerar a filtração do ar. Ou se o fazem, é apenas uma
reflexão tardia. Os maiores benefícios de filtragem, no
entanto, se apresentam quando o filtro de ar e os
componentes pneumáticos trabalham juntos como um único
sistema. Só então é que o filtro oferece o máximo de
proteção contra contaminantes enquanto preserva a
eficiência pneumática.
Na ASCO Numatics, especialistas com
experiência em serviço ao cliente e
suporte técnico fornecem uma ampla
variedade de soluções para controle de
fluido e energia fluida, desde válvulas e
cilindros até filtração de ar a
acionamento.
Na escolha de um
parceiro para suas necessidades de
preparação de ar, vale a pena
considerar o que cada fornecedor tem
para oferecer. Dentro da nossa divisão
Numatics, os filtros premium da Série
Delta apresentam os seguintes
benefícios:
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Preços competitivos.
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Confiabilidade superior do produto
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Entrega no prazo.
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Excelente controle de qualidade.
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Filtros com certificado ISO 8573.
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Acesso rápido e fácil a especialistas
técnicos.
Combinar tecnologias de filtragem com sistemas
pneumáticos específicos pode ser complicado. Por isso, é
util buscar um fornecedor de filtragem experiente que pode
ajudar a encontrar o equilíbrio certo entre qualidade do ar e
desempenho do sistema pneumático.
INDÚSTRIA E COMÉRCIO LTDA.
Para mais informações, ligue para a Ascoval (11) 4208-1664 ou
visite-nos online em www.ascoval.com.br
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