O dimensionamento de tubulação de ar comprimido decide, ainda no projeto, quanto da pressão gerada pelo compressor chega de fato à ferramenta. Tubo estreito demais cobra a diferença na conta de energia todos os meses. Por outro lado, tubo escolhido “no olho” raramente acerta a vazão que a fábrica consome. Por isso, este guia mostra o método que os fabricantes de compressores publicam: quais dados reunir, qual perda de carga aceitar, como somar as conexões e como conferir a velocidade do ar. Não trazemos fórmula mágica nem tabela genérica de diâmetros. Afinal, o diâmetro final depende da tabela do fabricante do tubo que você vai instalar.
Neste artigo:
- Por que o diâmetro certo pesa na conta de energia
- Os dados que você reúne antes de calcular
- As partes da rede e o cálculo de cada uma
- O critério de projeto: perda de carga de até 0,1 bar
- Dimensionamento de tubulação de ar comprimido em cinco passos
- Velocidade do ar: a conferência que muita gente esquece
- Expansão futura e os erros mais comuns
- Perguntas frequentes
Por que o diâmetro certo pesa na conta de energia
Em primeiro lugar, vale entender o que está em jogo. Segundo a Atlas Copco, sistemas de distribuição inadequados levam a contas de energia altas, baixa produtividade e baixo desempenho das ferramentas pneumáticas. Além disso, o fabricante lista três demandas para evitar essa ineficiência: baixa perda de carga entre o compressor e o ponto de consumo, vazamento mínimo e separação adequada de condensado.
O dimensionamento da tubulação de ar comprimido cuida da primeira demanda. Quando o tubo é pequeno para a vazão, o atrito cresce e a pressão cai pelo caminho. Então surge a “solução” mais comum do chão de fábrica: subir a pressão do compressor. A Atlas Copco cita o exemplo de elevar a pressão de trabalho de 7 bar(e) para 8 bar(e) para compensar perdas grandes. No entanto, o próprio fabricante avisa que essa abordagem oferece eficiência inferior. Ou seja, o compressor trabalha mais para entregar o mesmo ar na ponta.
O que acontece quando o tubo fica pequeno
Os sintomas aparecem primeiro no fim da rede. Por exemplo, a ferramenta perde força quando outra máquina entra em operação. Como resultado, o operador pede mais pressão e o problema cresce.
Se a sua rede já mostra esses sinais, leia também o nosso guia sobre cálculo de queda de pressão na rede de ar comprimido. Ele trata das conexões que roubam pressão em uma instalação pronta.
Os dados que você reúne antes de calcular
Antes de qualquer conta, o dimensionamento da tubulação de ar comprimido precisa de informação confiável. De acordo com a Atlas Copco, é bom começar com uma lista de equipamentos, detalhando todos os pontos de consumo e suas localizações. Em seguida, o ideal é agrupar esses pontos em unidades lógicas.
Depois disso, entram as grandezas que a equação do fabricante usa. A tabela abaixo resume cada uma, com a unidade adotada pela Atlas Copco e o lugar onde você encontra o dado.
| Dado do projeto | Unidade na equação | Onde encontrar |
|---|---|---|
| Vazão de ar livre do compressor (FAD) | l/s | Placa e ficha técnica do compressor |
| Pressão absoluta de entrada | bar(a) | Pressão mínima de operação da rede, convertida para absoluta |
| Comprimento total do tubo | m | Desenho em escala da rede, com os comprimentos equivalentes somados |
| Perda de carga permitida | bar | Critério de projeto adotado |
| Diâmetro interno do tubo | mm | Catálogo do fabricante do tubo |
Vazão: o dado que mais gera erro
A vazão da equação é o débito de ar livre do compressor, conhecido pela sigla FAD. Portanto, confira se o número da placa está na mesma unidade da tabela ou do gráfico que você vai usar. Além disso, considere o consumo planejado, e não apenas o de hoje. Segundo o fabricante, as demandas da rede se aplicam aos tubos principais para o consumo atual e para o planejado.
Por outro lado, picos curtos de consumo não devem ditar o diâmetro da rede inteira. A Atlas Copco afirma que não é aconselhável dimensionar a rede para alta demanda de ar em curtos períodos. Para esses casos, o fabricante indica um reservatório de ar separado, colocado próximo ao ponto de consumo.
Pressão absoluta e diâmetro interno
A equação trabalha com pressão absoluta, indicada como bar(a). Em outras palavras, é a pressão lida no manômetro somada à pressão atmosférica. Da mesma forma, o diâmetro que entra na conta é o interno, e não o nominal de venda.
Afinal, tubos de materiais diferentes podem ter paredes diferentes para a mesma medida comercial. Por isso, consulte sempre o catálogo do tubo escolhido antes de fechar o dimensionamento. O nosso comparativo entre alumínio, PPR e aço galvanizado ajuda nessa escolha de material.
As partes da rede e o cálculo de cada uma
Em uma rede grande, o dimensionamento da tubulação de ar comprimido não trata tudo como um tubo só. Segundo a Atlas Copco, ela se divide normalmente em quatro partes principais:
- Linhas de subida (prumadas), que a Atlas Copco chama de “elevadores”: em primeiro lugar, transportam o ar comprimido da planta de compressores para a área de consumo;
- Tubos de distribuição: em seguida, dividem o ar pela área de distribuição;
- Tubos de serviço: depois, direcionam o ar dos tubos de distribuição para os locais de trabalho;
- Conexões de ar comprimido: por fim, fazem a ligação com o equipamento que consome o ar.
Além disso, o fabricante recomenda calcular cada seção separadamente em instalações grandes. Dessa forma, o tronco, a distribuição e as descidas recebem o diâmetro adequado à vazão que passa por cada trecho. Atenção, porém: o limite de 0,1 bar de perda de carga, detalhado a seguir, vale para a soma de todos os trechos até o ponto mais remoto. Ou seja, ele não se aplica a cada trecho isolado.
O traçado em anel ajuda o dimensionamento
O traçado também pesa no dimensionamento da tubulação de ar comprimido. A Atlas Copco aponta como melhor solução o sistema de tubulação em anel fechado. Nesse desenho, o ar chega ao ponto de consumo por duas direções, o que mantém o suprimento uniforme.
No entanto, existe uma exceção. Quando há grande distância entre a máquina e o ponto de consumo, o fabricante indica um tubo principal separado. Portanto, defina o traçado antes de medir os comprimentos.
O critério de projeto: perda de carga de até 0,1 bar
Todo dimensionamento de tubulação de ar comprimido precisa de um limite. A referência da Atlas Copco é direta: as redes fixas devem ser dimensionadas para que as perdas de carga na tubulação não excedam 0,1 bar. Além disso, essa medição se refere ao ponto de consumo mais remoto em relação ao compressor.
Portanto, o cálculo começa pelo pior caso. Em primeiro lugar, identifique no desenho o ponto mais distante da casa de máquinas. Em seguida, some o caminho completo até ele. Se esse ponto ficar dentro do limite, os demais tendem a ficar também.
Vale um aviso honesto: esse valor é recomendação de um fabricante de compressores, e não exigência legal. Portanto, registre no projeto qual limite foi usado e de onde ele veio.
Mangueiras e engates entram na conta
Muita gente calcula só o tubo rígido. No entanto, o fabricante manda considerar também mangueiras flexíveis, acoplamentos e outras conexões. Segundo a Atlas Copco, a maior perda ocorre frequentemente nessas conexões.
Por isso, de nada adianta um tronco generoso com uma mangueira fina e um engate estrangulado na ponta. Antes de fechar o projeto, confira as medidas dos engates para mangueiras e das mangueiras que vão ligar cada equipamento.
Dimensionamento de tubulação de ar comprimido em cinco passos
Com os dados e o critério em mãos, o método segue uma ordem simples.
- Desenhe a rede em escala: em primeiro lugar, marque compressor, reservatório e todos os pontos de consumo. Segundo a Atlas Copco, um desenho em escala do provável plano de rede é uma base adequada para o cálculo;
- Meça o comprimento de cada trecho: em seguida, separe linhas de subida, tubos de distribuição e tubos de serviço;
- Some os comprimentos equivalentes: além disso, cada válvula, curva e união entra na conta como um trecho extra de tubo reto;
- Aplique a equação ou o gráfico do fabricante: depois, com vazão, pressão, queda de pressão permitida e comprimento, encontre o diâmetro;
- Escolha o tubo padrão maior e mais próximo: por fim, selecione a medida de catálogo logo acima do resultado e recalcule a perda.
O que é comprimento equivalente
Válvulas e curvas provocam efeitos de limitação e mudanças no sentido do fluxo. De acordo com o fabricante, essas perdas se convertem em calor e resultam em perda de carga. Para colocá-las no cálculo, o método transforma cada peça em metros de tubo reto.
Assim, o comprimento do tubo é corrigido com a adição dos comprimentos equivalentes de válvulas, curvas e uniões. Contudo, o valor de cada peça varia conforme o tipo e o diâmetro. Portanto, use a lista do fabricante das conexões, e não um número de memória.
Equação ou nomograma: de onde sai o diâmetro
A Atlas Copco publica uma equação que calcula o maior comprimento permitido de tubo para uma perda de carga específica. Ela relaciona cinco grandezas: comprimento total, perda de carga permitida, pressão absoluta de entrada, vazão de ar livre e diâmetro interno. Como alternativa, o fabricante oferece um nomograma, um gráfico em que se cruzam vazão, pressão, queda de pressão permitida e comprimento.
Em ambos os caminhos, o resultado raramente coincide com uma medida de catálogo. Então, segundo o fabricante, seleciona-se o tubo padrão de diâmetro maior e mais próximo. Depois, as dimensões selecionadas são recalculadas para garantir que a perda de carga não seja significativa.
Não reproduzimos a equação aqui de propósito. Afinal, ela depende de unidades específicas e merece ser conferida na fonte, junto com o nomograma. Além disso, os fabricantes de tubo costumam publicar tabelas próprias de vazão por diâmetro. Na dúvida entre uma conta genérica e a tabela do fabricante do tubo, fique com a tabela.
Velocidade do ar: a conferência que muita gente esquece
A perda de carga não é o único critério no dimensionamento de tubulação de ar comprimido. Em outro material técnico da Atlas Copco, a velocidade do ar aparece como a ideia mais ignorada no desenho da tubulação. De acordo com o texto, a velocidade excessiva pode causar contrapressão, sinais de controle erráticos e turbulência.
Além disso, o mesmo material cita a British Compressed Air Society (BCAS) para o valor de 6 m/s. A tabela abaixo resume as velocidades indicadas pela Atlas Copco.
| Velocidade do ar | O que a referência indica |
|---|---|
| Até 6 m/s | Evita que umidade e detritos sejam arrastados para além das pernas de dreno e cheguem aos controles |
| Até 6 a 7 m/s | Velocidade de projeto recomendada para a tubulação de interconexão e para os coletores (linhas) principais |
| Acima de 9 m/s | Suficiente para transportar água e detritos no fluxo de ar; não deve ser excedida |
Como conferir a velocidade no seu projeto
A velocidade resulta da vazão que passa pelo trecho dividida pela área interna do tubo. No entanto, atenção: a conta usa a vazão do ar já comprimido, e não a vazão de ar livre da placa. Como o ar ocupa menos volume sob pressão, os dois números são bem diferentes.
Por isso, prefira as tabelas e os programas dos fabricantes de tubo, que costumam trazer essa conversão pronta. Se a velocidade passar da referência, suba um diâmetro e recalcule.
Expansão futura e os erros mais comuns
A Atlas Copco orienta pensar os tubos principais para as necessidades atuais e futuras. Além disso, o argumento é econômico. Segundo o fabricante, o custo de instalar tubos maiores do que os inicialmente necessários é reduzido em comparação com o custo de reconstruir a tubulação depois. Portanto, se a fábrica planeja crescer, inclua essa vazão no dimensionamento da tubulação de ar comprimido.
Na prática, três deslizes se repetem no dimensionamento de tubulação de ar comprimido feito de improviso. Depois da instalação, eles aparecem na medição de pressão no ponto mais remoto:
- Ignorar curvas, válvulas e engates: em primeiro lugar, o comprimento equivalente fica fora da soma e a perda real supera a calculada;
- Confundir diâmetro nominal com interno: em seguida, a conta sai errada, porque a passagem real pode ser menor que a medida de venda;
- Compensar com pressão: por fim, subir a pressão do compressor esconde o problema e reduz a eficiência.
Diâmetro definido? Agora é montar a rede com as peças certas
Traga a lista de trechos e diâmetros do seu projeto. Na Portela Indústria você encontra tubos, conexões, registros e suportes para a rede de ar comprimido.
Perguntas frequentes
Como calcular o diâmetro da tubulação de ar comprimido pela vazão?
O dimensionamento de tubulação de ar comprimido parte de quatro dados: vazão de ar livre, pressão absoluta, comprimento total com os equivalentes e perda de carga permitida. Em seguida, aplique a equação ou o nomograma do fabricante e escolha o tubo padrão maior e mais próximo. Por fim, recalcule a perda com o diâmetro interno real.
Qual é a perda de carga aceitável em uma rede de ar comprimido?
A Atlas Copco recomenda que as perdas de carga na tubulação não excedam 0,1 bar até o ponto de consumo mais remoto. No entanto, trata-se de critério de fabricante. Portanto, registre no projeto o limite adotado.
Qual a velocidade máxima do ar na tubulação?
Material técnico da Atlas Copco recomenda 6 a 7 m/s ou menos como velocidade de projeto na tubulação de interconexão e nos coletores principais. Além disso, afirma que ela nunca deve exceder 9 m/s. O mesmo texto cita a British Compressed Air Society para o valor de 6 m/s.
Onde comprar tubulação de ar comprimido em Recife?
Na Portela Indústria, no Cabanga, você encontra tubos, conexões, registros e suportes para rede de ar comprimido. Leve a lista de trechos e diâmetros do projeto e peça o orçamento pelo WhatsApp ou pelo site.
Diâmetro certo no projeto, pressão inteira na ponta
Em resumo, o dimensionamento de tubulação de ar comprimido segue uma lógica clara: dados confiáveis de vazão e pressão, um limite de perda de carga declarado, comprimentos equivalentes somados e velocidade conferida. Além disso, o resultado sempre sobe para a medida de catálogo logo acima e passa por um novo cálculo. Dessa forma, a rede entrega pressão estável hoje e aceita a ampliação de amanhã sem reconstrução.
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