Como dimensionar o ar comprimido para vibradores de vagões

Um compressor mal dimensionado é um motivo comum para um vibrador de vagões “não puxar”. O equipamento está bem: o que falta é ar. O cálculo não é por instalação, e sim pelo número de unidades operando ao mesmo tempo.

Os números base

A pressão de trabalho dos nossos equipamentos pneumáticos é de 7 bar. O consumo de ar é indicado por vibrador: VH-500, VH-500T e VH-500R — 2,8 m³/min; VH-200 — 2,5 m³/min; o martelo Rockhammer RH-200 — 2,5 m³/min.

Exemplo de cálculo

São instalados dois VH-500 por vagão. Durante a operação são necessários 2 × 2,8 = 5,6 m³/min a 7 bar. Se dois vagões forem atendidos ao mesmo tempo, já são 11,2 m³/min. O compressor é então dimensionado com margem para perdas na linha e simultaneidade.

Para onde vai o ar antes de chegar ao vibrador

O compressor raramente é o único culpado. Em uma rede de ar bem dimensionada, a perda total de pressão do compressor ao ponto de uso fica entre 1,0 e 1,5 bar. Se o compressor marca 7 bar e o manômetro no vibrador marca 5, o problema está na tubulação, não no equipamento.

A tentação de simplesmente elevar a pressão do compressor custa dinheiro continuamente: cada bar adicional de descarga significa cerca de 7 % mais potência consumida. O gargalo permanece onde estava e a conta de energia cresce por toda a vida da instalação.

O segundo fator é o reservatório. Um vibrador de vagões trabalha em impulsos e não em fluxo constante, portanto a demanda de pico excede a média, e um reservatório próximo ao ponto de uso suaviza esses picos. Uma regra prática comum é de 3 a 4 galões de volume por CFM em controle carga/alívio e de 4 a 6 com inversor de frequência — em métrico, cerca de 0,4 a 0,55 litro por litro por minuto de demanda. Para um par de VH-500 (5,6 m³/min) resulta um reservatório de aproximadamente 2 a 3 m³.

Qualidade do ar: ISO 8573-1

A norma internacional ISO 8573-1 cobre três contaminantes: partículas sólidas, água e óleo. A água é especificada pelo ponto de orvalho sob pressão (PDP). A classe 4 é +3 °C, a classe 3 é −20 °C, a classe 2 é −40 °C e a classe 1 é −70 °C ou menos. As medições são referidas às condições de referência de 20 °C e 7 bar — exatamente nossa pressão de trabalho.

A regra dos dez graus: por que um secador comum não basta no inverno

A regra geral de engenharia é que o ponto de orvalho sob pressão esteja pelo menos 10 °C abaixo da menor temperatura que qualquer parte do sistema vai encontrar. Se a linha passa ao ar livre, o cálculo é feito para o ambiente externo, não para o galpão aquecido.

Um secador frigorífico resfria o ar a cerca de +3 °C, ou seja, classe 4 ISO. Suficiente no verão, inútil no inverno: a −20 °C do lado de fora, a umidade congela na linha. Operação confiável a −30 °C exige ponto de orvalho em torno de −40 °C — classe 2, o que significa secador por adsorção.

É exatamente por isso que ar seco e óleo especial são condição, e não desejo, na versão de baixa temperatura. Sem secagem, quem para primeiro é a máquina, não a descarga.

O que enviar ao engenheiro

Para verificarmos sua rede de ar comprimido: pressão disponível e vazão do compressor, comprimento e diâmetro da linha, volume do reservatório, quantos vagões são atendidos simultaneamente, a temperatura mínima de inverno no local e o tipo de secador, se houver.