Como dimensionar um secador de ar comprimido

Todos os secadores de ar comprimido têm uma capacidade máxima de secagem expressa em pés cúbicos por minuto (cfm). Portanto, para garantir que seu sistema de ar comprimido tenha capacidade de secagem suficiente, tudo o que você precisa fazer é obter um secador com um cfm nominal maior que o cfm de saída do seu compressor de ar e que aguente a pressão de saída do compressor, e pronto, certo?

Não exatamente. Essa classificação cfm em sua secadora representa SCFM, não ACFM, e ACFM é o que realmente importa para você.

SCFM? ACFM? Qual é a diferença? E por que isso importa, afinal?

O que são SCFM e ACFM?

Pés cúbicos padrão por minuto (SCFM)

SCFM é a capacidade nominal do secador em condições padrão. Embora possam variar entre países e até fabricantes, as condições padrão usadas pela Sullair (e nos Estados Unidos em geral) para secadoras são:

  • Pressão de ar de entrada de 100 psig
  • Temperatura do ar de entrada de 100°F
  • 100°F de temperatura do ar ambiente
  • Ar 100% saturado (umidade relativa)

Pés cúbicos reais por minuto (ACFM)

ACFM é o fluxo de ar máximo que o secador pode secar efetivamente após o ajuste para as condições reais de operação. Sempre que suas condições de operação não corresponderem às condições padrão, o ACFM da secadora não corresponderá ao SCFM.

Por que é importante usar ACFM ou SCFM?

Você sempre quer usar ACFM. Por que? O ACFM se ajusta aos fatores ambientais na sala do compressor ou em outro local de instalação que afetam o desempenho do secador de ar comprimido.

O SCFM não considera esses fatores. A menos que suas condições operacionais correspondam exatamente às condições padrão, você estará subdimensionando ou superdimensionando sua secadora se usar o SCFM. (Abordaremos os problemas com ambos mais tarde.)

Então, quais fatores ambientais afetam o ACFM?

Pressão de ar de entrada

A pressão do ar de entrada e a capacidade de secagem estão diretamente relacionadas. Quanto maior a pressão do ar de entrada, maior a capacidade de secagem e vice-versa.

O ar se move mais lentamente à medida que a pressão do ar aumenta. Movimento de ar mais lento significa mais tempo de contato com o trocador de calor (em um secador de ar refrigerado) ou com os grânulos dessecantes (em um secador dessecante). O maior tempo de contato aumenta a eficiência do secador. Por outro lado, ar mais rápido significa menos tempo de contato e diminui a eficiência do secador.

Temperatura do ar de entrada

A temperatura do ar de entrada e a capacidade de secagem são inversamente relacionadas. Quanto maior a temperatura do ar de entrada, menor a capacidade de secagem e vice-versa.

O ar mais quente retém mais vapor de água do que o ar mais frio, de modo que o secador precisa remover mais umidade no mesmo período de tempo, tornando-o menos eficiente.

Temperatura ambiente

A temperatura do ar ambiente e a capacidade de secagem são inversamente relacionadas. Quanto maior a temperatura do ar de entrada, menor a capacidade de secagem e vice-versa. mas apenas para secadores refrigerados, pelo menos diretamente.

À medida que a temperatura do ar ambiente aumenta, o secador refrigerado dissipa o calor com menos eficiência, reduzindo efetivamente a capacidade do secador. Por outro lado, em ambientes mais frios, a capacidade do secador é efetivamente aumentada porque pode dissipar o calor com mais eficiência.

Humidade relativa

A grande maioria das aplicações não precisa se ajustar à umidade relativa. Por que não? Porque na maioria das condições ambientais, o ar estará com 100% de umidade relativa quando chegar ao secador.

Durante a compressão, o ar atingirá tipicamente 80 a 90% de umidade relativa em alta temperatura (75°+ acima da temperatura ambiente). Após o ar passar pelo pós-arrefecedor, porém, a temperatura cairá para 10 a 15° do ambiente e ficará totalmente saturada a 100% de umidade relativa. (Lembre-se, o ar mais frio pode reter menos vapor d’água do que o ar mais quente.) Alguma umidade pode até cair como água líquida durante o processo de resfriamento.

Devo superdimensionar ou subdimensionar meus secadores?

Ao dimensionar os secadores, você deve estar o mais próximo possível do tamanho necessário nas piores condições, sem afundar. Por que? Porque os custos marginais de “dimensionar” ligeiramente, mesmo para secadores dessecantes, são relativamente pequenos em comparação com os custos potenciais finais de subdimensionamento.

É verdade que o superdimensionamento adiciona excesso de capacidade e pode aumentar os custos de capital, operação e manutenção. Para secadores refrigerados, também pode levar a uma vida útil mais curta do equipamento devido ao estresse adicional nos controles. Mas esses custos podem ser planejados antecipadamente. E ao manter o superdimensionamento no mínimo, você também pode reduzir o custo.

Os efeitos do subdimensionamento, entretanto, não podem ser planejados e minimizados de antemão. Por que? Porque o subdimensionamento cria uma capacidade de secagem reduzida. O resultado? Você não atingirá o nível de secagem (o ponto de orvalho de pressão) que seu processo, aplicação ou equipamento precisa. Isso pode levar a danos ou falhas no equipamento. Em alguns casos, pode até levar a um produto final inutilizável, com produtos de trabalho danificados (por exemplo, uma pintura estragada) ou execuções de produção inteiras desperdiçadas.

Uma nota sobre compressores e filtros

Os compressores de ar também podem ser afetados por condições reais que podem alterar sua vazão e pressão de saída. Além disso, os filtros entre o compressor e o secador podem criar queda de pressão.

Ao usar fatores de correção (consulte a próxima seção), certifique-se de usar a pressão de saída do compressor após os ajustes para as condições reais, bem como as quedas causadas pelos filtros.

Como calcular o ACFM de uma secadora?

Os secadores de ar comprimido têm fatores de correção para levar em consideração as condições reais, de modo que os secadores possam ser dimensionados corretamente. (Os fatores de correção geralmente são fornecidos na literatura do secador). Se suas condições puderem variar, use os fatores de correção para o pior conjunto de condições que seu sistema enfrentará.

As fórmulas usadas para calcular o ACFM são:

  • Secadores refrigerados: ACFM = SCFM × fator de correção da pressão de entrada × fator de correção da temperatura de entrada × fator de correção da temperatura ambiente
  • Secadores dessecantes: ACFM = SCFM × fator de correção da pressão de entrada × fator de correção da temperatura de entrada

Depois de obter o ACFM do secador para o pior cenário, compare-o com os pés cúbicos de entrada por minuto (ICFM) que entram no secador. Se o ACFM da secadora for maior que o ICFM, a secadora tem capacidade suficiente para atender às suas necessidades.

Exemplos

Você precisa secar 458 ICFM. Após a filtração, nas piores condições, a pressão de entrada será de 140 psig, a temperatura de entrada será de 110°F, a temperatura ambiente será de 105°F e a umidade relativa será de 80%.

secadora refrigerada

Um Sullair SR+ 500 atenderia às suas necessidades?

Aplicando os fatores de correção para um SR+ 500 à fórmula dada acima para secadores por refrigeração, obtemos:

  • ACFM = 500 (SCFM nominal) × 1,13 (o fator de correção para pressão de entrada de 140 psig) × 0,82 (o fator de correção para temperatura do ar de entrada de 110°F) × 0,94 (o fator de correção para temperatura do ar ambiente de 105°F)
  • ACFM = 500 × 1,13 × 0,82 × 0,94
  • ACFM = 435

435 ACFM é menor que 458 ICFM, então o SR+ 500 não terá capacidade suficiente para sua aplicação.

secador dessecante

Um Sullair DEX‑500 atenderia às suas necessidades?

Aplicando os fatores de correção para DEX‑500 à fórmula fornecida acima para secadores dessecantes, obtemos:

  • ACFM = 500 (SCFM nominal) × 1,16 (o fator de correção para pressão de entrada de 140 psig) × 0,86 (o fator de correção para temperatura do ar de entrada de 110°F)
  • ACFM = 500 × 1,16 × 0,86
  • ACFM = 499

499 ACFM é maior que 458 ICFM, então o DEX‑500 terá capacidade suficiente para sua aplicação.

Consulte um especialista

Se você mesmo não se sentir confortável dimensionando as secadoras, consulte um especialista para ajudá-lo a dimensioná-las. Seus anos de experiência na configuração de sistemas de ar comprimido em uma ampla variedade de aplicações podem ajudar a garantir que você obtenha a solução de secagem mais econômica que atenda às suas necessidades.

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