Dimensionamento De Um Sistema Pneumático

UNIVERSIDADE FEDERAL DO VALE DO SÃO FRANCISCO

COLEGIADO DE ENGENHARIA MECÂNICA

COMANDOS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS

PROF. ALAN CHRISTIE DANTAS

HELDER LOPES DA SILVA

LENNON GOMES LOPES

WILLIAN FIGUEIREDO

JUAZEIRO

2013

INTRODUÇÃO

A pneumática vem do grego pneuma, que significa fôlego, vento ou sopro, dessa forma é conceituada como sendo a ciência que trata dos movimentos e fenômenos dos gases. Comparada a hidráulica a pneumática pode ser considerada um sistema mais simples que possui um maior rendimento e um menor custo de aplicação, porém apresenta também alguns pontos negativos. Para que o sistema pneumático obtenha um bom rendimento, é necessário que o ar seja bem preparado, ou seja, não pode haver impurezas e principalmente umidade.

Pressão, quando aplicada a pneumática pode ser definida como a fora exercida em função da compressão do ar em um recipiente por unidade de área interna. Assim suas principais unidades de medida são N/m² (Nilton por metro quadrado) ou Pa (Pascal).

O ar possui diversas características que tonam a pneumática um sistema capaz de solucionar diversos problemas de automatização. Umas das características é a facilidade de transporte que pode ser feito por tubulações, dispensando a necessidade de uma linha exclusiva para retorno, como é exigida no sistema hidráulico. Uma outra característica relevante em relação a hidráulica é a capacidade do ar de não variar sua viscosidade quando há diferenças de temperatura, isso permite um sistema mais seguro até mesmo em condições extremas. O ar não é inflamável e utiliza uma pressão baixa entre 6 e 12 bar. O ar permite também atingir altas velocidades de deslocamento, em condições normais entre 1 e 2m/s chegando até 10m/s.

Compressores são máquinas destinadas a elevar a pressão de um certo volume de ar, admitido nas condições atmosféricas, até uma determinada pressão, exigida na execução dos trabalhos realizados pelo ar comprimido. Os compressores são classificados segundo a figura abaixo.

Figura 01 – Quadro geral de compressores industriais.

Em aplicações industriais, normalmente são usados compressores com reservatórios devidamente dimensionados afim de atender a grande demanda de pontos de utilização e atuadores, todos interligados por uma rede tubular possibilitando uma distribuição de forma igualitária e sem perdas significativas.

DIMENSIONAMENTO

Instalar uma rede de distribuição de ar comprimido requer alguns cuidados específicos como a localização do compressor, sistema de arrefecimento se necessário, dimensionamento da rede, sistemas de montagem e fixação da rede, tratamento do ar e a identificação das linhas de transmissão.

Escolha do compressor

Os compressores podem ser selecionados levando em consideração a vazão máxima da rede, sendo assim, de acordo com os cálculo realizados chegamos a uma vazão máxima de 13,7m³/h. De acordo com a literatura os compressores mais usados para vazões máximas de até 200m³/h, são os compressores a pistão, portanto o compressor usado será um compressor de pistão de um estágio.

Localização do compressor

O local onde o compressor será instalado deve ser uma área localizada na parte externa da fábrica, devidamente coberta, isenta de contaminantes como poeira e outros. Deve também ser um local onde a temperatura ambiente possa se manter entre 20 e 25°.

Dimensionamento do volume do reservatório do compressor.

O volume do reservatório foi dimensionado levando em consideração o tipo de compressor e a vazão máxima requerida pela rede, sendo assim, para compressores a pistão o volume do reservatório é 20% da vazão total da rede em m³/min, o que calculando resultará em um reservatório de 0,05m³.

Implantação da rede de distribuição

A rede de distribuição pode ser aberta ou fechada, a depender da distribuição dos pontos por onde irão passar as linhas de alimentação de ar.

Neste dimensionamento iremos usar a rede do tipo fechada, pois esta possibilita uma melhor distribuição e implantação de novos pontos, caso seja solicitado, além de permitir uma alimentação uniforme em todos os pontos. Figura 02 do anexo.

Dimensionamento da linha tronco

A tubulação deve ser dimensionada com intuito de atender a pressão e vazão necessárias ao diversos pontos de alimentação solicitados. Segundo a literatura, deve-se considerar alguns itens importantes como:

Volume de ar corrente (vazão);

Comprimento total da linha tronco;

Queda de pressão admissível;

Número de pontos de estrangulamento;

Pressão de regime.

Volume de ar corrente (Vazão) (Q):

Dando início ao dimensionamento, tem-se o cálculo do consumo total de ar, ou seja a vazão de ar solicitada pela empresa. Com base na tabela abaixo temos:

Tabela 01 – Distribuição dos pontos de utilização.

SETOR CARACTERÍSTICAS

1 5 Pontos de utilização – 4 l/min

2 10 Pontos de utilização - 3 l/min

3 4 Pontos de utilização - 10 l/min

4 10 Pontos de utilização - 5 l/min

5 1 Ponto de utilização - 20 l/min

6 2 Pontos de utilização - 15 l/min

Total 32 pontos de utilização – 190 l/min

Convertendo a unidade de l/min para m³/h, unidade