Prof. Dr. Helder Anibal Hermini
UNICAMP-FEM-DPM
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Conceito de Tratamento de Ar Comprimido
O tratamento correto de ar comprimido gera
como por principais benefícios:
• O Aumento a produtividade,
• A diminuição dos custos de manutenção,
• O aumento da vida útil de máquinas e dispositivos
•
•
•
pneumáticos,
Proteção das ferramentas pneumáticas,
Precisão nos equipamentos de medição e
instrumentação,
Obtenção de ar isento de óleo, água e particulado.
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Lugar de Montagem de uma estação de
Compressores
• A estação de compressores deve ser montada dentro
de um ambiente fechado;
• O ambiente deve apresentar isolamento acústico;
• O ambiente deve ter boa ventilação;
• O ar sugado deve ser fresco, seco e livre de poeira.
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Instalação de uma Estação
Compressora Completa
1
5
7
6
8
3
2
4
1 - Filtro de Admissão
5 -Reservatório
2 - Motor Elétrico
6 - Resfriador Intermediário
3 -Separador de Condensado
7 -Secador
4 - Compressor
8 -Resfriador Posterior
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Instalação do Ar Comprimido
COMPRESSOR
Produção do ar comprimido com
pressão de trabalho desejada.
Armazena o ar comprimido.
RESERVATÓRIO
DE
AR COMPRIMIDO
Ajuda a preparar o ar comprimido.
Estabiliza e nivela oscilações da rede
durante o consumo do ar comprimido.
Separa a umidade do ar comprimido
em forma de água.
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Tipos de
Compressores
Compressor de
Êmbolo-Curso Linear
Compressor
Compressor
de
de
Êmbolo
Membrana
Compressor
Multicelular de
Palhetas
Compressor
Rotativo
Compressor de
Parafusos
Helicoidais
Turbo-Compressor
TurboCompressor
TurboCompressor
Radial
Axial
Compressor
Roots
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Tipos de Compressores
Compressor de êmbolo com movimento linear
Apropriado para compressões de baixas, médias e altas pressões
100 kPa (1bar)
Compressor de êmbolo de 1
estágio
 103 kPa (10 bar)
Compressor de dois estágios com
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refrigeração intermediária
Tipos de Compressores
Compressor de membrana
Uma membrana separa o
êmbolo da câmara de trabalho,
sendo que o ar não tem contato
com as peças móveis. Portanto, o
ar comprimido está isento de
resíduos de óleo.
Emprego:
Indústrias
•alimentícias,
•farmacêuticas e
•químicas
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Tipos de Compressores
Compressor rotativo multicelular
Em um compartimento
cilíndrico, com aberturas de
entrada e saída, gira um rotor
alojado excentricamente. O rotor
tem, nos rasgos, palhetas que em
conjunto com as paredes,
formam
pequenos
compartimentos
(células).
Quando em rotação, as palhetas
serão, pela força centrífuga,
apertadas contra a parede.
Devido a excentricidade
de localização do rotor, há uma
diminuição e aumento das
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células.
Tipos de Compressores
Compressor rotativo de duplo parafuso
Dois parafusos
helicoidais, os quais,
pelos perfis côncavo e
convexo comprimem
o ar que é conduzido
axialmente.
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Tipos de Compressores
Compressor Roots (Ventoinha)
Nestes compressores o
ar é transportado de um
lado para o outro, sem
alteração de volume. A
compressão efetua-se no
lado da pressão pelos cantos
dos êmbolos.
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Tipos de Compressores
Turbo Compressores
Compressor axial
Compressor radial
Estes compressores trabalham segundo o princípio
de fluxo e são adequados para o fornecimento de grandes
vazões. Neles, o ar é colocado em movimento por uma ou
mais turbinas,
e esta energia de movimento é
transformada em energia de pressão.
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Critérios para a escolha de compressores
Volume de ar fornecido (m3/min ou m3/hora)
• Volume teórico
– Volume cilíndrico  rotação
• Volume efetivo ou real – Depende da construção do compressor e da pressão
Pressão
• Pressão de regime -
Pressão fornecida pelo compressor, bem
como a pressão do reservatório e a pressão na rede distribuidora
até o consumidor
• Pressão de trabalho Pressão necessária nos pontos de trabalho
Acionamento
• Por motor elétrico
• Por motor a explosão
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Critérios para a escolha de compressores
Regulagem
Para combinar o volume fornecido com o
consumo de ar é necessária uma regulagem dos
compressores.
O volume é influenciado por dois valores
limites pré-estabelecidos:
•
Pressão máxima
•
Pressão mínima
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Critérios para a escolha de compressores
Tipos de Regulagem
Existem diferentes tipos de regulagem:
• Regulagem de marcha em vazio
•Regulagem por descarga
•Regulagem por fechamento
•Regulagem por garras
• Regulagem de carga parcial
•Regulagem por rotação
•Regulagem por estrangulamento
• Regulagem intermitente
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Critérios para a escolha de compressores
Regulagem de marcha em vazio
– Regulagem por descarga – Na saída do compressor
existe uma válvula limitadora de pressão. Quando no
depósito é alcançada a pressão desejada, a válvula abre
dando passagem e permitindo que o ar escape para a
atmosfera.
– Regulagem por fechamento – É fechado o lado da
sucção. A entrada de ar estando fechada, o compressor
não pode aspirar e continua funcionando em
vazio.(usado em compressores rotativos e de êmbolo)
– Regulagem por garras – (Usada em compressores de
êmbolo de grande porte) Mediante garras, mantém-se
aberta a válvula de sucção, evitando que o compressor
continue comprimindo.
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Critérios para a escolha de compressores
Regulagem de carga parcial
• Regulagem na Rotação – Sobre um dispositivo,
ajusta-se o regulador de rotação do motor a
explosão. A regulagem pode ser feita
manualmente ou automaticamente, dependendo
da pressão de trabalho.
• Regulagem por estrangulamento – A regulagem
se faz mediante simples estrangulamento no
funil de sucção, e o compressor pode assim ser
regulado para determinadas cargas parciais.
Sistema muito usado em turbo compressores e
compressores de êmbolo rotativo.
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Critérios para a escolha de compressores
Regulagem Intermitente
•Com esta regulagem, o compressor funciona em
dois campos (carga máxima e parada total).
•Ao alcançar a pressão máxima pmax, o motor
acionador do compressor é desligado e
•Quando a pressão mínima chega ao mínimo p min ,
o motor é ligado e o compressor trabalha
novamente.
•A pressão de comutação é regulada num
pressostato.
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Refrigeração do Sistema de Compressão
• Sistema de aletas de refrigeração
• Sistema de ventilador
• Refrigeração de água circulante
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Resfriador Posterior
Simbologia
23
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Reservatórios de Ar Comprimido
Principais Funções
•Estabiliza a distribuição do ar comprimido;
•Elimina as oscilações de pressão na rede distribuidora;
•Constitui-se de garantia de reserva em altas demandas;
•A grande superfície do reservatório refrigera o ar
armazenado, gerando a condensação de uma parte da
umidade do ar que é eliminada através de um sistema
de dreno instalado na parte inferior do reservatório.
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Reservatórios de Ar Comprimido
O dimensionamento do volume
reservatório de ar comprimido depende:
do
•Do volume fornecido pelo compressor;
•Do consumo de ar do sistema;
•Da rede distribuidora;
•Do tipo de regulagem;
•Do diferencial de pressão desejado na rede (p).
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Secadores de Ar Comprimido
• Impurezas em formas de partículas de sujeira ou
ferrugem, restos de óleo e umidade originam muitas vezes
falhas nas instalações e equipamentos pneumáticos e
avarias nos elementos pneumáticos.
• O ar aspirado pelo compressor do meio ambiente
apresenta umidade que depende da umidade relativa do
ar.
• O ar comprimido deve, em casos de ocorrência de
umidade, passar por uma secagem.
• Para isto existem vários tipos de secagem:
• Secagem por absorção
• Secagem por resfriamento
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Secagem por Absorção
O ar comprimido
passa sobre uma camada
solta de um elemento
secador. A água ou o
vapor de água que entra
em contato com esse
elemento
(sílica
gel),
combina-se
quimicamente com ele e
se dilui formando uma
combinação
elemento
secador-água.
Ar Seco
Pastilhas
Dessecantes
Ar
Úmido
Condensado
Drenagem
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Secagem por Absorção
Ar Seco
Ar
Úmido
Adsorvente
Secando
Regenerando
Esquematização da Secagem por Adsorção
Ar Seco
Regenerando
Secando
Simbologia
Ar Úmido
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Secagem por Resfriamento
O secador de ar comprimido
por resfriamento funciona pelo
princípio da diminuição de
temperatura até o ponto de
orvalho (+/- 1,7o C).
Simbologia
Ar Úmido
Pré-Resfriador
A
Ar Seco
Resfriador Principal
B
Separador
C
E
Compressor
de Refrigeração
Bypass
D
Dreno
Condensado
O ar comprimido a ser tratado,
entra no secador, passando
pelo trocador de calor ar-ar.
Mediante o ar frio e seco
proveniente do trocador de
calor, o ar a ser tratado se
resfria e se condensa dele as
partículas de água e óleo, os
quais são separados.
Freon
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Filtro de Ar Comprimido
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Filtro de Ar Comprimido

A- Defletor Superior
B- Anteparo
C- Copo
A
B
D- Elemento Filtrante
E- Defletor Inferior
C
F- Dreno Manual
E
D
G- Manopla
F
G
Dreno Manual

O filtro de ar comprimido
retém as partículas de impureza,
bem como a água condensada. Para
entrar no copo, o ar comprimido
passa por uma chapa defletora com
ranhuras
direcionais.
Como
conseqüência, o ar é forçado a um
movimento em rotação. Com isso,
separa-se as impurezas maiores,
bem como as gotículas de água por
meio de forças centrífuga e o
resfriamento do ar devido a
velocidade
de
circulação,
depositando-se no fundo do copo
coletor.
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Filtro de Ar Comprimido
Dreno Automático
• O volume de água condensada a medida que é
removida pelo filtro, acumula-se na zona neutra
do interior do copo, até provocar a elevação da
bóia.
Dreno Automático
Simbologia
• Quando a bóia é deslocada, permite a passagem do
ar comprimido através de um pequeno orifício.
• O ar que flui pressuriza uma câmara onde existe
uma membrana.
• A pressão exercida na superfície da membrana
cria uma força que provoca o deslocamento do
elemento obturador, que bloqueava o furo de
comunicação com o ambiente.
• Sendo liberada esta comunicação, a água
condensada no interior do copo é expulsa para
fora pela pressão do ar comprimido.
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Filtro de Ar Comprimido
Dreno Automático
Dreno Automático
Simbologia
• Com a saída da água, a bóia volta para sua
posição inicial, vedando o orifício que havia
liberado, impedindo a continuidade de
pressurização da câmara onde está a
membrana.
• O ar que forçou o deslocamento da membrana
por meio de um elemento poroso flui para a
atmosfera, permitindo que uma mola
recoloque o obturador na sede, impedindo a
fuga do ar. Reiniciando o acúmulo de
condensado.
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Lubrificador de Ar Comprimido
Secção de um Lubrificador
H
G
F
A
B
A
- Membrana de Restrição
B - Orifício Venturi

I
J
E

C
C - Esfera
D - Válvula de Assento
D
E - Tubo de Sucção
F - Orifício Superior
E
G - Válvula de Regulagem
H
- Bujão de Reposição de Óleo
I - Canal de Comunicação
J - Válvula de Retenção
Simbologia
36
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Unidades de Tratamento do Ar
Comprimido
• As atuais unidades de tratamento
de ar são composta por:
–
–
–
–
–
filtros,
reguladores,
lubrificadores,
filtros-reguladores e
uma ampla linha de acessórios.
• Apresentam alta vazão.
• São flexíveis apresentam fácil
instalação.
• Unidades robustas com copos
plásticos ou metálicos.
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Unidades de Tratamento do Ar
Comprimido
Simbologia
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40
Distribuição do Ar Comprimido
•Em um sistema automatizado de produção, as
máquinas e equipamentos necessitam de uma
determinada quantidade de ar, sendo abastecidos
por um compressor, através da rede tubular de
distribuição.
•O diâmetro da tubulação deve ser escolhido de
maneira que, se o consumo aumentar, a queda de
pressão entre o depósito e o consumidor não
ultrapasse 10 kPa (0,1 bar).
41
Distribuição do Ar Comprimido
• Se a pressão ultrapassar o limite mínimo, a
rentabilidade do sistema é prejudicada,
diminuindo consideravelmente sua produtividade.
• No projeto de novas instalações, deve-se prever uma
futura ampliação para maior demanda de ar, por
cujo motivo deverá ser previsto um diâmetro maior
dos tubos da rede de distribuição.
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Dimensionamento da Rede
Distribuidora
A escolha do diâmetro da tubulação deve ser feita
obedecendo aos critérios de :
–
–
–
–
–
Volume corrente (vazão)
Comprimento da tubulação
Queda de pressão (admissível)
Pressão de trabalho
Número de pontos de estrangulamento na rede
43
Rede de Distribuição de Ar
Comprimido
Uma rede de distribuição de ar comprimido
deve em seu projeto:
Ser
corretamente
dimensionada
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Rede de Distribuição de Ar
Comprimido
Uma rede de distribuição de ar comprimido
deve em seu projeto:
Apresentar
estruturada acessível
para manutenção
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Rede de Distribuição de Ar Comprimido
Prevenção e Drenagem para o
Condensado
Inclinação 0,5 a 2% do Comprimento
Separador
Ar
Comprimido
Armazenagem
de Condensados
Unidade de
Condicionamento
(Utilização)
Drenos
Automáticos
Purgadores
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Redes em Circuito Aberto
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Redes em circuito fechado
Partindo da tubulação principal, são
instaladas as ligações em derivação. Quando o
consumo de ar é muito grande consegue-se
mediante a esse tipo de montagem, uma
alimentação uniforme. O ar flui em ambas as
direções.
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Redes em Circuito Fechado
Rede Combinada
Devido as ligações longitudinais e transversais das redes
combinadas, há a possibilidade de fornecimento de ar em qualquer
local.
49
Redes em Circuito Fechado
Rede Combinada
Mediante válvulas de fechamento, existe a possibilidade de
bloquear determinadas linhas de ar comprimido quando as mesmas
não forem usadas ou quando for necessário pô-las fora de serviço por
razões de reparação ou manutenção.
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51
REGULADOR DE PRESSÃO
O regulador tem por função manter constante
a pressão de trabalho (secundária) independente da
pressão da rede (primária ) e consumo de ar. A
pressão primária tem que ser sempre maior que a
pressão secundária.
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REGULADOR DE PRESSÃO
• A pressão é regulada por
meio de uma membrana (1).
• Uma das faces da membrana
é submetida à pressão de
trabalho, enquanto a outra é
pressionada por uma mola
(2) cuja pressão é ajustável
por meio de um parafuso de
regulagem (3).
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REGULADOR DE PRESSÃO
• Com o aumento da pressão
de trabalho, a membrana se
movimenta contra a força da
mola. Com isso a secção
nominal de passagem na
sede da válvula (4) diminui
até o fechamento completo.
Isto significa que a pressão é
regulada pela vazão.
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REGULADOR DE PRESSÃO
• Por ocasião do consumo a
pressão diminui e a força da
mola reabre a válvula.
• Para evitar a ocorrência de
uma vibração indesejável,
sobre o prato da válvula (6)
é
constituído
um
amortecedor por mola (5).
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REGULADOR DE PRESSÃO
• Se
a
pressão
crescer
demasiadamente do lado
secundário, a membrana é
pressionada contra a mola.
Com isso, abre-se o orifício
da
parte
central
da
membrana e o ar em excesso
sai pelo furo de escape para
a atmosfera.
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FILTRO REGULADOR DE PRESSÃO
F
A
G
A - Manopla
H
B - Orifício de Sangria
B
C - Válvula de Assento
C

D - Defletor Superior
E - Defletor Inferior
F - Mola
D

I
J
E
Simbologia
G - Orifício de Exaustão
H - Diafragma
I - Passagem do Fluxo de Ar
J - Elemento Filtrante
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