Em cada curso, um cilindro pneumático consome o volume da sua câmara cheio à pressão de trabalho. O consumo calcula-se, portanto, com três dados: o volume varrido, o número de ciclos por minuto e a pressão absoluta. Um cilindro de 50 mm de diâmetro e 300 mm de curso, a 6 bar e 8 ciclos por minuto, consome cerca de 60 l/min de ar aspirado.
Este cálculo serve para dimensionar o compressor de uma linha automatizada, por exemplo numa serração e na indústria da madeira, onde dezenas de cilindros e pinças trabalham o dia inteiro.
A fórmula, passo a passo
Passo 1, área do êmbolo. Área (cm²) = π × (diâmetro em cm)² ÷ 4. Num cilindro de duplo efeito, o curso de retorno faz-se do lado da haste: subtraia a área da haste.
Passo 2, volume por ciclo. Volume (cm³) = área × curso (cm). Simples efeito: só o curso de avanço. Duplo efeito: avanço mais retorno (lado da haste).
Passo 3, ar aspirado por ciclo. O compressor tem de fornecer esse volume cheio à pressão de trabalho. Multiplique o volume em litros pela pressão absoluta, ou seja, a pressão lida no manómetro mais 1 bar.
Passo 4, consumo por minuto. Multiplique pelo número de ciclos por minuto.
Três exemplos com números
Todos os exemplos são a 6 bar no manómetro, ou seja 7 bar absolutos, e em duplo efeito.
Cilindro de posicionamento, 50 mm, haste 20 mm, curso 300 mm, 8 ciclos por minuto.
- Área do êmbolo: 19,6 cm². Área da haste: 3,1 cm².
- Avanço: 19,6 × 30 = 589 cm³. Retorno: (19,6 - 3,1) × 30 = 495 cm³. Total: 1,08 litros por ciclo.
- Ar aspirado: 1,08 × 7 = 7,6 litros por ciclo.
- Consumo: 7,6 × 8 = cerca de 61 l/min.
Pinça de aperto, 32 mm, haste 12 mm, curso 50 mm, 20 ciclos por minuto. Volume por ciclo: 0,075 litros. Ar aspirado: 0,52 litros por ciclo. Consumo: cerca de 10 l/min. Uma pinça mexe-se muitas vezes, mas o seu tamanho reduzido torna-a pouco exigente.
Cilindro de viragem, 100 mm, haste 25 mm, curso 500 mm, 4 ciclos por minuto. Volume por ciclo: 7,6 litros. Ar aspirado: 53 litros por ciclo. Consumo: cerca de 213 l/min. O diâmetro conta ao quadrado: duplicá-lo multiplica o consumo por quatro.
Num cilindro de simples efeito, conte apenas o curso de avanço. O cilindro de 50 mm acima passaria de 61 para 33 l/min.
Do cilindro à linha completa
Somam-se os cilindros da linha e acrescenta-se uma margem. Exemplo de uma linha de triagem e empilhamento de tábuas, a título indicativo:
| Componente | Quantidade | Consumo unitário | Total |
|---|---|---|---|
| Cilindro de viragem 100 mm | 2 | 213 l/min | 426 l/min |
| Cilindro de posicionamento 50 mm | 4 | 61 l/min | 244 l/min |
| Pinça de aperto 32 mm | 6 | 10 l/min | 60 l/min |
| Total | 730 l/min |
Com uma margem de 25 %, deve prever cerca de 915 l/min à pressão de trabalho. O cálculo por ciclos dá uma média: a margem e um reservatório absorvem os picos, quando vários cilindros grandes se movem ao mesmo tempo.
Que compressor para esta linha?
- Uma linha como a do exemplo: o S 75. 1,1 m³/min a 8 bar, ou seja 1 100 l/min, com reserva para mais alguns cilindros.
- Duas linhas, ou uma linha com pontos de sopro: o S 110. 1,7 m³/min a 8 bar.
- Unidade por turnos com várias máquinas: o S 150. 2,2 m³/min a 8 bar.
Os cilindros trabalham por vagas: a linha acelera, abranda, para. A série S de velocidade variável acompanha esta procura em vez de rodar em vazio. O nosso conversor de caudal e pressão passa de m³/min para l/min se a ficha da sua máquina usar outra unidade.
As armadilhas do cálculo
- Os tubos também contam. O tubo entre a válvula e o cilindro esvazia-se em cada curso. Em troços longos, some o seu volume ao do cilindro.
- Pressão regulada demasiado alta. O mesmo cilindro de 100 mm consome 213 l/min a 6 bar e cerca de 183 l/min a 5 bar. Regule cada redutor para a pressão de que o cilindro precisa de facto. O nosso artigo para calcular a pressão de um compressor explica o método.
- As fugas. Uma vedação de haste gasta ou uma válvula com fuga consomem ar mesmo com a linha parada. Escute a linha ao fim do dia, ainda em pressão: veja detetar e reparar fugas.
- A água. O ar húmido enferruja as hastes e cola a serradura nas válvulas. Preveja um secador à saída do compressor.
Os fabricantes de linhas indicam muitas vezes o consumo das suas máquinas: peça-o e compare com o seu cálculo. Depois, introduza os seus equipamentos no configurador, ou envie-nos a lista dos seus cilindros com um pedido de orçamento.
Segundo a sua profissão: Compressor para serração e indústria da madeira.