Este manual de instrução foi elaborado com a finalidade de sanar os principais problemas ocorridos nas instalações de ar.

Tivemos o auxílio dos departamentos técnicos da Atlas Copco e Parker Hannifin (Schrader), assim como a experiência dos responsáveis da VENTIL MANETTI.

A importância de um sistema adequado na Indústria

Por que um correto sistema de distribuição de ar é tão importante?

O que pode prejudicar a passagem do ar comprimido em direção aos pontos de consumo?

Estas e outras questões serão explicadas nesta primeira parte do manual, e tentará esclarecer quanto a melhor forma de maximizar o aproveitamento do ar comprimido.

Um sistema completo de ar comprimido compreende 03 componentes principais:

1. A instalação do compressor que fornece ar;

2. Rede de ar principal de onde saem derivações;

3. Os pontos de consumo.

Supondo-se que a instalação do compressor esteja corretamente projetada e instalada, mesmo assim pode ocorrer do sistema de distribuição de ar seja inadequado. Em muitos casos, os equipamentos pneumáticos e as ferramentas são responsáveis por baixos rendimentos, quando na verdade, a grande culpada é a instalação incorreta do sistema.

O sistema pode ser inadequado como consequência de um mau projeto, dimensões de tubos ou de acessórios que foram implantados depois do projeto final.

Qualquer dessas falhas prejudica a passagem do ar comprimido em direção aos pontos de consumo.

Umas das razões da ocorrência de sistemas inadequados de ar é o fato de sobrecarga, trabalhando acima da capacidade originariamente projetada. Isso leva a uma baixa pressão final dos locais de consumo; e outras razões são os vazamentos do sistema. Pode ser ainda mau uso de componentes da linha de ar ou dimensões incorretas que criam perdas de pressão desnecessárias.

Vale ressaltar que um sistema de ar eficiente, com o compressor sempre regulado, manutenções em dia (troca de óleo, filtros, separador de óleo, etc.), a linha de ar projetada corretamente, e sem vazamentos na linha, faz com que se tenha um custo de energia elétrica menor.

Temos que ter sempre em mente um sistema que forneça ar limpo, puro e o mesmo seja sempre acompanhado de um responsável.

Um sistema de ar projetado corretamente significa 03 benefícios principais:

1. Maior confiabilidade no sistema;

2. Maior eficiência nos equipamentos pneumáticos (cilindros, válvulas, máquinas em geral e até em cabines de pintura);

3. Menores custos de energia, já que as perdas serão reduzidas ao mínimo.

Isso levará a maior produtividade (horas paradas para manutenção de equipamentos), com menores custos e padrões de qualidade.

Um sistema de ar comprimido é como uma corrente, cuja capacidade é determinada pelo seu elo mais fraco. Os diferentes elos na corrente de ar comprimido estão representados pelos secadores, filtros, válvulas, acoplamentos, mangueiras, etc., cada um deles determinando a força total do sistema.

COMO DEVE SER UM SISTEMA DE AR ADEQUADO

Tem que ter pressão de ar suficiente nos pontos de conexão, o mínimo de vazamento de ar, capacidade e qualidade de ar, um layout bem planejado, acessório eficientes e menos curva possível. Estes são os itens a serem observados para o maior aproveitamentos do ar comprimido.

Um sistema de distribuição de ar correto tem que atender as necessidades dos itens com o mínimo de perdas, ter a capacidade para atender eventuais ampliações dos itens de consumo de ar e para que isso ocorra devem ser preenchidas as seguintes condições:

1. Vazamento mínimo de ar;

2. Capacidade de ar adequada;

3. Qualidade de ar adequada;

4. Layout adequado;

5. Acessórios para a linha que seja eficiente;

6. Sistema bem controlado.

A pressão de ar suficiente nos pontos de conexão deve ter em média a admissão de 85 lbs/pol² com +/- 5 lbs/pol², a pressão de ar exerce uma influência direta no desempenho de todos os tipos de equipamentos pneumáticos.

Para se ter um sistema de ar com o mínimo possível de vazamentos basta, somente, uma manutenção preventiva adequada.
Existem fatos, e, é bastante comum de se perceber vazamentos em diversos ambientes e algumas instalações que apresentam excessivos vazamentos, ou ainda equipamentos obsoletos. 1/3 da energia gerada pelo compressor é totalmente perdida e esse gasto se torna espantoso.

Os fluxos descontrolados de ar, como a limpeza de superfícies empoeiradas ou de roupas, contribuem enormemente para que ocorram perdas.

Exemplo: Se uma mangueira aberta de 3/8” (10 mm) fosse usada para essa finalidade, corresponderia a um fluxo contínuo de ar comprimido de 105 l/s o que requer uma potência de 33 kW, ou seja, o suficiente para ascender 330 lâmpadas de 100 W.

Capacidade de ar adequada

Uma quantidade insuficiente de ar comprimido contribui para baixas pressões no local de consumo e com o acréscimo de dispositivos a uma linha de ar já existente, sem que se verifique se este procedimento afeta o desempenho do sistema, para se ter um sistema de distribuição de ar correto deve sempre ter um compressor de ar de capacidade adequada, para manter pelo menos a qualidade de ar adequada em 6 bar de pressão nos pontos de consumo de ar mais distantes.

Este conceito de qualidade de ar envolve os materiais com impurezas no ar comprimido sob a forma de partículas sólidas de poeira, ferrugem, etc. Como também água em função de orvalho e óleo devido à lubrificação ou vazamento do compressor de ar.

Cada produto que consome ar comprimido possui suas especificações quanto à qualidade do ar. São fundamentais essas exigências para atingir seu desempenho adequado, e também conseguir uma economia total do sistema de distribuição.

Algumas instalações que existentes, em geral, não satisfazem as necessidades de ar de boa qualidade.

Tendo um baixo desempenho, menor expectativa de vida e maiores custos de manutenção dos equipamentos pneumáticos, por isso é fundamental o uso de secador e filtro de ar juntamente com o compressor.

Deve-se ter consciência de boa qualidade do ar para aumentar a eficiência dos equipamentos.

Layout bem planejado

A fim de se obter um layout correto da rede de distribuição
de ar, os pontos abaixo devem ser cuidadosamente considerados:

1. Um dimensionamento correto determinado por um cálculo cuidadoso de todos fatores relevantes;

2. Uma disposição de tubos que atenda a demanda de ar em todos os pontos de consumo e por muitos anos;

3. Uma disposição de dutos que permita a formação de um anel principal fechado;

4. Uma escolha correta de matérias da tubulação;

5. Juntas e saídas projetadas de modo a evitar perdas de pressão.

Esses pontos influem nos investimentos básicos do sistema de distribuição de ar, e exercem grandes influências sobre os cálculos dos custos.

Investir em uma tubulação principal de dimensões reduzidas pode reduzir estes gastos, mas podem também aumentar os custos, devido a perdas de pressão maiores. No caso de uma tubulação de maior tamanho, ocorre o inverso. Por tanto, um layout adequado é um requisito básico para que se obtenha um correto sistema de distribuição de ar.

A qualidade de ar insuficiente custa dinheiro, e são três os fatores relacionados que aumentam substancialmente os custos do sistema como a lubrificação insuficiente, água na rede e contaminação no ar. Existem dois tipos de custos envolvidos com estes fatores sendo os diretos e indiretos. Os diretos são aqueles ligados ao conserto e reposição de peças nos equipamentos e acessórios para a linha de ar. Os indiretos são aqueles relacionados aos efeitos sobre a qualidade e quantidade da produção. Se o problema de água na rede não for resolvido devidamente na central de compressores, ainda não afetará em muito o sistema, contanto que se utilizem acessórios adequados para linha de ar. Os condensadores e filtros de ar no sistema irão proporcionar ar de boa qualidade, somente se os filtros e coletores forem regularmente drenados. Entretanto, água e falta de filtros influenciam na vida de um equipamento pneumático. Com a consequência da água na rede podem ocorrer alguns custos indiretos:

1. Água no equipamento de pintura pode estragar o acabamento do produto;
2. O enferrujamento de tubulações pode causar vazamento nas válvulas e o entupimento dos canos;
3. Instrumentos pneumáticos podem ser danificados;
4. O material transportado pneumaticamente pode ser prejudicado.

Estes custos indiretos podem atingir níveis bastante elevados. A contaminação do ar diz respeito a óleo, ferrugem, poeira, etc., os filtros devem ser utilizados corretamente para garantir um ar de qualidade, entretanto a falta do filtro ou mesmo falta de manutenção podem provocar a entrada de partículas nos equipamentos, cilindro ou mesmo nas cabines de pintura. Uma pressão de trabalho muito baixa custa dinheiro, pois significa perda de produção, o que pode acarretar custos substanciais e eles são fáceis de calcular. O vazamento de ar custa dinheiro como a perda de capacidade do ar e o aumento no consumo de energia são algumas das consequências. Este é o mau mais frequente e mais dispendioso em qualquer sistema de distribuição de ar. É bastante comum verificar até 20% da capacidade de um compressor perdido em vazamentos. A relação entre vazamento de ar real e a perda de energia correspondente a orifícios de vário tamanhos está ilustrado na tabela.

Ø do furo em mm	Vaz. 6 barl/seg.	Kw requerida
1	1	0,3
3	10	3,1
5	27	8,3
10	105	33

A perda de energia está representada como energia requerida para compressão de uma quantidade de ar. É óbvio que para cobrir esta perda de capacidade de ar, é necessário um aumento no consumo de energia, resultando num aumento dos custos. Um exemplo real que mostra como calcular o custo de energia é utilizar engates automáticos de baixa qualidade, que o desgaste será acima da expectativa. Para um compressor de ar lubrificado com consumo especifico de energia de 0,0125 kWh/m³, um vazamento de 10 l/s significa uma perda de energia de 4,5 kW, para um sistema de compressor trabalhando em um regime de 24 horas. Com isso um pequeno investimento em repor os engates gastos terão um retorno em menos de dois meses, enquanto os custos futuros decorrentes de perdas são eliminados, sendo um investimento lucrativo.

Volume de ar

Para se determinar a quantidade de ar, litros por segundo, que será consumida, é necessário somar o total do consumo de ar de cada equipamento pneumático e esse resultado será a carga máxima do compressor.

Para se obter a carga média, isto é, a capacidade média do compressor, o consumo de ar é multiplicado pelo fator de utilização, mas tem que se observar as futuras expansões de 5% a 10% ao ano.

Tolerâncias aos vazamentos em um sistema corretamente projetado e instalado, geram normalmente de 05% a 10% da capacidade instalada.

Entretanto, somente onde há uma boa manutenção o índice de vazamentos pode ser menor que 5%, mas a negligência ou manutenção falha permitirão um vazamento de até 30%.

Uma tolerância de 2% a 5% da capacidade do compressor deve ser prevista para vazamento.

A fórmula é a seguinte:

Se Qmáx é a soma de todos os pontos de consumo, então:

Qmédio = Qmáx x fator de expansão x tolerância de vazamento.

Ao determinar o tamanho do compressor, lembre-se de que Qtot deve ser ajustado a eventuais capacidades de reserva.

Se um sistema requer uma quantidade Qtot de ar e possui dois compressores, então o primeiro deve cobrir picos de demanda e atuar como reserva do primeiro.

A qualidade do ar comprimido corresponde a 03 fatores, que são: secagem, limpeza e conteúdo de óleo.

Diferentes aplicações possuem diferentes necessidades de ar comprimido como para o ar na cabine de pintura deve ser seco, isento de óleo e limpo, para os instrumentos deve ser extremamente limpo e para os outros tipos de equipamentos pneumáticos (cilindros, válvulas, bombas, etc.) possui demanda de qualidade variadas.

É importante salientar que para escolher o compressor ideal deve-se ter as diferentes necessidades quanto à qualidade de ar bem documentado.

A utilização de ar seco (secadores de ar) é comum em grandes Indústrias e em vários países desenvolvidos.

Na prática, o investimento extra em secador de ar pode perfeitamente compensar as perdas ocorridas devido à condensação de água na rede.

Depois de determinada todas as necessidades referentes a vazão, pressão e qualidade de ar, pode-se fazer a escolha do compressor, devendo considerar o seguinte: o tipo de compressor (isento de óleo ou lubrificado), pistão ou parafuso.

O melhor layout do sistema de distribuição de ar é o circuito fechado em anel ou em muitos casos combinações entre anel e tubos diretos.

A escolha do material das tubulações e acoplamentos da linha de ar depende das normas que definem o tipo de material que pode ser utilizado para diferentes variações de pressão. Os tubos de aço são os mais comuns, enquanto em certos países os tubos de ABS são utilizados dentro dos limites.

Para aperfeiçoar o sistema de ar

1) Filtros cheios de impureza e água;

Nos casos de filtros manuais, drenar e limpar o filtro e nos casos dos semiautomático e automáticos, drenar, limpar e verificar o funcionamento automático.

Verifique também o funcionamento do secador de ar e filtro principal da central de compressores, separadores e condensadores da rede. Se não possuir um secador, considere a possibilidade de instalar um.

2) Cotovelos na tubulação;

Verifique as especificações da tubulação quanto a curvaturas corretas para perdas de pressão menores.

3) Tubulação enferrujada ou danificada;

Em caso de danos muito grandes, deve proceder a troca da tubulação.

4) Mangueiras de ar danificadas e dimensões inadequadas;

Devem ser substituídas por de melhor qualidade, e estes danos são frequentes nos terminais devido ao desgaste.

Verifique o consumo de ar do ponto de consumo e observe as recomendações dos fabricantes dos equipamentos referente aos diâmetros correto das mangueiras.

5) Baixa pressão de ar na rede.

Instalar manômetros em pontos determinados na rede e se a pressão estiver abaixo de 6,8 bar, o problema normalmente é de pouca produção de ar nos compressores.

As principais falhas não visíveis à pressão de ar

Elas são localizadas por meio de diferentes métodos de avaliação, a fim de:

1. Determinar se existem quedas de pressão (manômetros na linha);

2. Localizar no sistema onde ocorrem às quedas de pressão;

3. Determinar a causa da queda de pressão, por exemplo, dimensão da mangueira inadequada.

Para conseguir localizar a queda de pressão total permitida entre a instalação do compressor e o ponto de consumo deve ser menor que 0,5 bar, através de medições no início da linha de serviço e na saída do compressor, assim pode-se determinar onde ocorrem as quedas de pressão.

Em todas as instalações do compressor devem existir manômetros na saída do compressor e se não houver, deve-se instalar um.

As causas da queda de pressão podem ocorrer no subdimensionamento e vazamentos.

O subdimensionamento ocorre quando o consumo de ar é subestimado deste o início, quando o consumo de ar supera a capacidade do compressor e ainda devido a alterações na produção.

Nos vazamentos normalmente são localizados em:

1. Nas conexões;

2. Mangueiras;

3. Engates;

4. Em juntas que unem itens diferentes;

5. Em tubulações danificadas;

6. Em conexões de acessórios de linha (válvulas, registros e esferas);

7. Em juntas dos tubos;

8. Em conexões de diferentes itens (válvula de segurança, manômetros, termômetros).

Como os vazamentos afetam diretamente o consumo de energia do compressor, devem ser eliminados onde quer que estejam. Pode-se conseguir uma melhora nos apertos de juntas e conexões, substituição de peças gastas e danificadas (mangueiras, engates, arruelas, válvulas, etc.), e o conserto da tubulação e juntas danificadas.

Já foi comprovado que a manutenção constante e verificação da rede são as melhores maneiras para manter sob controle os vazamentos, como também as medições periódicas podem levar a controlar os gastos de energia e vida útil do compressor.