Projetando Ar de Instrumento
Nas industrias os processos industriais constituem como sabemos de uma ampla variedade de equipamentos os quais são instrumentos e muitos desses instrumentos são operados pneumaticamente, usando ar comprimido como força motriz para o seu funcinamento.
Nos mais variados projetos industriais uma das etapas que exige muita atenção é o estudo é avaliar o número de elementos que precisam de ar de instrumento(AI) e o volume que cada elemento (atualmente são válvulas SDV /BDV e válvula de controle), com conhecimento desses elementos podemos definir qual a capacidadede necessária do sistema de ar de instrumento.
Nesta postagem vamos fazer um resumo de como dimensionar um tanque de armazenamento (Tq.Pulmão) para ar comprimido(AI).
Os principais componentes de um sistema de ar de instrumento consistem em:
Filtro de entrada de ar
O filtro de entrada de ar é utilizado para descontaminar o ar atmosférico de poeira e detritos, embora muitos sistemas desconsidere esse filtro esse é um dos pricipais elementos o sistema de preparação do ar para instrumento porque eles protengem o compressor das impurezadas do ar atmosférico.
Compressor de ar
O compressor de ar comprime o ar a uma pressão necessária aos instrumentos de seu processo muitas vezes um compressor é apenas avaliado pelo capacidade de compressão porém é fundamentão que seja tbm avaliada qual a vazão necessaria para o seu sistema.
Resfriador / Undidade condensadora
O resfriador tambem é conhecido como sistema condensador é uma das primeiras estapas do sistema de ar para instrumentos. O resfriador é um trocador de calor que resfria o ar comprimido quente para precipitar a água evitando assim que a água se condense na tubulação. Esse equipamento resfria o ar, esse processo normalmente é equipado por um separador com drenagem automática, o recomendado é que este equipamento seja instalado mais proximo possível do compressor.
Os bons separadores chegam a coletar 90% da água de condensação que é precipitada e coletada através de um sistema de separação com drenagem automatica. Os valores esperado de temperatura após o sistema de resfriamento dependo do fluido de arrefecimento podendo variar de 5 a 10ºC conforme o tipo de resfriador. Calculo para definir tamanho do resfriador
Separador de Umidade
Um separador de água ou filtro secador de ar é projetado para remover toda a água líquida, vapor, partículas sólidas, óleo e vapor de óleo que possa existir no ar comprimido antes que seja enviado para os consumidores Como ele remove todos os tipos de contaminantes do ar comprimido, o ar se torna limpo e seco ficando em condições de ser utilizado nos instrumentos.
Receptor de Ar
Um receptor de ar que armazena o ar comprimido, um conjunto de secadores de ar com peneira molecular que atuam como um dessecante para secar o ar do instrumento até o ponto de orvalho necessário.
Considerações sobre o projeto do receptor de ar de instrumento (AI)
O receptor IA quando projetado deve considerar os seguintes fatores
1.Minimize as flutuações de pressão
Para atender às demandas dos consumidores de AI e cenários de desligamento de emergência, torna-se necessário reduzir as flutuações de pressão. Isso também significa que pressão suficiente em uma taxa constante deve estar sempre disponível para processos que usam AI e é medida em unidades de tempo (minutos)
2.Demanda aérea de curto prazo
Em instalações de processo, muitas vezes, a demanda por ar de instrumento (AI) pode flutuar, às vezes atingindo um pico por curto período. Isso precisa ser considerado nas estimativas de capacidade do compressor de ar, juntamente com o volume de armazenamento suficiente no receptor IA associado para acomodar as taxas de fluxo IA de demanda de pico.
3- Economia de energia
3.Economia de energia
Os sistemas de produção de Ar de instrumento funcionam com freqüência consumindo energia e torna-se imperativo obter economia de energia ao operar (carregar / descarregar) o compressor de ar apenas quando necessário.
Quando a pressão no receptor IA cai abaixo de um limite, o compressor IA é carregado para atingir a pressão necessária nos instrumentos . O dimensionamento do receptor de ar de instrumento para ciclos mais longos permite reduzir o consumo de energia enquanto fornece um fluxo constante de ar de instrumentos aos usuários finais.
Secador de ar
Os secadores de ar para instrumentos são fundamentais para o funcionamento para quantir funcionamento perfeito e longetividade dos instrumemtos pneumáticos nos processos industriais. Esses dispositivos e seus filtros associados removem água e lubrificante do ar comprimido que vai para instrumentação sensível e atuadores de controle. Esses secadores atuam para reduzir o ponto de orvalho do ar comprimido, mesmo quando a temperatura ambiente está baixa, de forma que o ar permaneça seco e livre de contaminação.
Entendendo que esse é um dos elementos mais criticos do tratamento de ar estaremos fazendo uma abordagem simplificada problemas interessantes que encontrei e maneiras de evitar que ocorram problemas prematuros nas máquinas e sistemas em sua planta.
Considerando que o ar comprimido ocupa cerca de um oitavo do volume original e não consegue reter tanto vapor d’água. A água livre se condensa, deixando ar comprimido 100% saturado.
Então o ar resultante é um ar saturado, o ar comprimido ao se deslocar atraves da tubulação principal de distribuição vai esfriando, consequente mente condensando e surgindo goticulas de água. Essa água vai se acumulando criando incrustações e ferrugem na tubulação, essa contaminação caso chegue aos instrumento certamente causará mau funcionamento podendo acarretar até parada de planta. Em regiões onde a temperatura é muito baixa a água se congela podemos causar entupimento nas linhas.
Então para evitar esses problemas os secadores de ar são utilizados para reduzir o ponto de orvalho do ar comprimido com temperatura do ar bem baixa. Para o uso em “ar instrumento” devemos considera duas condições plantas instaladas em ambientes que as tubulações ar possa sofrer congelamento, Nesta caso recomenda-se o uso de secares com temperaturas entre -10 e -5 ºC e exigindo secadores que garantam o ponto de orvalho bem baixo, exigindo uso de secadores de estilo dessecante. Nas plantas que não passam por essa condições , ela pode obter economias de custo significativas optando por secadores de ar refrigerados que produzem pontos de orvalho entre 1 ° e 5 °C. Em ontra abordagem estaremos expondo os pros e contra do uso de secadora com desecadora uso de refrigerador para secagem.
Padrões de qualidade do ar de instrumento
Um padrão da indústria comumente usado para definir os padrões de qualidade do ar de instrumento é ANSI / ISA – S7.0.01-1996. De acordo com o padrão descrito, 1- Localização do sistema Ar de Instrumento(AI) / 2- Ponto de orvalho de pressão / 3 -Tamanho da partícula / 4- Conteúdo de Lubrificante
1 – Localização do sistema IA
A localização do sistema de ar de instrumento também é importante / determinante para evitar que gases contaminantes, perigosos e inflamáveis sejam puxados para os filtros de ar de entrada, Temperatura elevado no local, Exesso de particulados ( poeras e outros pós etc)
2- Ponto de orvalho de pressão
O ponto de orvalho de pressão é definido como a temperatura na qual a umidade livre se condensa do ar do instrumento em água líquida para uma pressão específica.
O ponto de orvalho de pressão na saída do secador de ar deve ser pelo menos 10 ° C (18 ° F) abaixo da temperatura mínima à qual qualquer parte do sistema IA é exposta e também não deve exceder 4 ° C (39 ° F) na linha pressão.
3 -Tamanho da partícula
O Ar de instrumento fornecido aos consumidores deve conter partículas e, para a maioria dos dispositivos operados pneumaticamente, um tamanho de partícula de 40 µm é aceitável. No entando é recomendado tamanhos menores de particulados para 5 µm em posicionadores de válvulas de controle nesse caso será necessário o uso de módulos especificos de filtragem de ar adicionais a serem instalados proximos aos instrumentos.
4- Conteúdo de Lubrificante
Nos casos em que o Compressor de ar instalado no sistema IA é lubrificado com óleo lubrificante, há sempre o risco de que o óleo seja transportado com o ar comprimido.
Isso representa uma ameaça aos dispositivos pneumáticos que recebem o ar de instrumento e afeta seu funcionamento. Portanto, o conteúdo de lubrificante deve ser próximo a 0 ppm, mas não pode exceder 1 ppm p / p.