Como dimensionar bombas, compressor e secador para um conjunto de pulverização

Resposta rápida. Dimensione cada bomba de transferência com base na demanda máxima do lado A ou B da proporcionadora e acrescente uma reserva de vazão de 25%. Dimensione o compressor pela vazão efetivamente fornecida na pressão de trabalho — não pelo deslocamento anunciado — e some todos os consumidores simultâneos antes de aplicar uma margem de 25–30%. Selecione o secador de ar para espuma de poliuretano pelo ponto de orvalho sob pressão e pela vazão corrigida; use aproximadamente +3°C de ponto de orvalho sob pressão em ambientes internos ou de −20°C a −40°C onde as linhas possam congelar.

Um conjunto completo falha no seu menor componente de utilidade. Uma proporcionadora de 15 kg/min não consegue manter a proporção se qualquer uma das bombas de tambor fornecer apenas 5 L/min, e uma máquina pneumática especificada para 0,9 m³/min entrará em ciclos frequentes ou perderá pressão quando alimentada por um compressor nominal de 1,0 m³/min cuja vazão efetivamente fornecida seja menor.

A sequência de dimensionamento é, portanto, demanda de material, curva da bomba de transferência, demanda simultânea de ar comprimido, correção do secador, volume do reservatório e queda de pressão medida. O método a seguir aplica essas etapas aos equipamentos Pioneer JYYJ, em vez de usar uma regra genérica baseada na potência do compressor.

Comece pela proporcionadora, pela proporção dos materiais e pelo ciclo de trabalho

Registre seis dados antes de comprar os equipamentos auxiliares: produção máxima em kg/min, proporção A:B em volume, densidade operacional de cada componente em kg/L, viscosidade na temperatura do tambor, pressão necessária na entrada da máquina e tempo de pulverização contínua. Obtenha as densidades e os limites de temperatura na ficha técnica atual do fornecedor do material.

Para um sistema com proporção volumétrica fixa de 1:1, calcule a vazão de cada lado dividindo a produção mássica total pela soma das duas densidades. Se A for 1,23 kg/L, B for 1,05 kg/L e a produção total for 10 kg/min, cada bomba de transferência deverá fornecer 10 ÷ (1,23 + 1,05) = 4,39 L/min antes da reserva.

Aplique um fator de projeto mínimo de 1,25 a esse resultado. O exemplo passa a 5,49 L/min por componente; portanto, especifique uma bomba capaz de fornecer pelo menos 5,5 L/min na pressão de saída necessária e com a viscosidade real do material — não uma bomba cujo valor de 5,5 L/min tenha sido medido com água e pressão de descarga zero.

Com 15 kg/min e as mesmas densidades, a demanda calculada é de 6,58 L/min por lado, e a meta de projeto com 25% de reserva é de 8,22 L/min por bomba. Esse é o ponto de partida adequado para a JYYJ-H-V8T de 2–15 kg/min, que opera com até 36 MPa, usa uma proporção fixa de 1:1, oferece 26 kW de aquecimento e aceita uma mangueira aquecida padrão de 15 m.

Para uma máquina ajustável de 1:1 a 1:2, calcule os dois extremos da proporção em vez de dividir a produção pela metade. A JYYJ-H600PK fornece 2–10 kg/min a até 36 MPa e, na configuração 1:2, pode impor a um dos lados uma demanda volumétrica duas vezes maior. Seu PLC de 7 polegadas e o armazenamento de receitas não compensam uma bomba de transferência com alimentação insuficiente.

Os valores de compressor da tabela são pontos de partida para aquisição, baseados na demanda publicada da máquina acrescida de uma reserva. Aumente-os se o mesmo compressor também operar um tanque de jateamento, agitadores, bombas de tambor, controles de ventilação ou ferramentas da oficina.

Escolha o tamanho da bomba de transferência para espuma de poliuretano pela curva da bomba

O dimensionamento correto de uma bomba de transferência para espuma de poliuretano deve oferecer vazão de líquido e pressão de descarga suficientes na viscosidade operacional do material. As vazões nominais de fluxo livre da bomba são inadequadas, pois o atrito nas mangueiras, os filtros, a altura do tambor e o material frio deslocam o ponto de operação para baixo na curva.

Use uma bomba dedicada para A e outra para B. Não conecte os dois componentes por meio de um coletor comum em contato com o fluido. Cada lado deve ter um adaptador para tambor, respiro com controle de umidade ou respiro dessecante quando especificado, tubo de sucção, mangueira de saída, válvula de bloqueio e filtragem compatível com o respectivo componente.

Para um sistema 1:1 de 10 kg/min, selecione pelo menos 5,5–6,0 L/min por bomba após aplicar o cálculo de densidade. Para um sistema de 15 kg/min, estabeleça uma meta de pelo menos 8,3–9,0 L/min por bomba. Confirme essas vazões na pressão de saída declarada pelo fornecedor, em vez de aceitar uma descrição como “adequada para tambores de 55 galões”.

A relação da bomba determina a pressão de saída teórica. Uma bomba pneumática com relação 2:1 que receba ar a 7 bar pode teoricamente produzir cerca de 14 bar de pressão do líquido antes das perdas; uma pressão maior não é automaticamente melhor. A faixa de entrada permitida pelo fabricante da proporcionadora determina o ajuste, e uma pressão de alimentação excessiva pode danificar as vedações ou ocultar uma tela de entrada obstruída.

Mantenha as mangueiras de transferência curtas e com diâmetro suficiente para limitar a restrição na entrada. Como referência para aquisição, solicite a perda de pressão, em bar, através da mangueira proposta a 6 ou 9 L/min, com o material na menor temperatura de tambor planejada, como 15°C. Uma mangueira selecionada apenas pela rosca de conexão pode consumir toda a reserva de pressão da bomba.

O pacote Pioneer padrão inclui duas bombas de transferência, uma proporcionadora principal, uma pistola de pulverização compatível com Fusion ou autolimpante, uma mangueira aquecida de 15 m, mangueiras de transferência, ferramentas e uma caixa de exportação em conformidade com a IPPC. A verificação de engenharia continua sendo necessária: informe a formulação, a densidade, a viscosidade, a proporção, a faixa de temperatura ambiente e o comprimento máximo da mangueira reais para que as bombas fornecidas sejam compatíveis com a configuração adquirida.

Observe os manômetros de pressão de entrada durante um teste com o gatilho totalmente acionado. Uma leitura estável durante a recirculação, mas que despenca durante um intervalo de pulverização de 10 kg/min, indica restrição na bomba, no filtro, no respiro ou na mangueira. Uma pulsação sincronizada com a bomba de transferência normalmente exige a verificação da regulagem do ar, do nível do tambor e das gaxetas da bomba antes de ajustar a pressão da proporcionadora.

Dimensione o compressor de ar pela FAD na pressão de trabalho

Um compressor de ar para uso em um conjunto de poliureia deve ser especificado pela vazão de ar livre, ou FAD, na pressão de descarga necessária. A potência do motor em kW e a capacidade do reservatório em litros não comprovam a vazão de ar. Solicite a curva do compressor mostrando m³/min ou cfm a 8 bar, além do valor após quaisquer correções por altitude e temperatura ambiente.

A JYYJ-3H pneumática requer 0,9 m³/min a 0,5–0,8 MPa. Multiplicar 0,9 por 1,25 resulta em 1,125 m³/min; portanto, um mínimo sensato é 1,2 m³/min de FAD a 8 bar, aproximadamente 42 cfm. Sua proporcionadora fornece 2–10 kg/min a 25 MPa e utiliza 9,5 kW de aquecimento.

A JYYJ-Q300 requer pelo menos 1,0 m³/min e admite pressão de entrada de 0,5–1,0 MPa. Uma reserva de 30% resulta em 1,3 m³/min, aproximadamente 46 cfm, a 8 bar. Um compressor anunciado como 1,3 m³/min a 0 bar pode fornecer uma vazão consideravelmente menor a 8 bar e não deve ser aprovado na verificação de compra.

A H600PK hidráulica requer pelo menos 0,5 m³/min a 0,5–0,8 MPa para seu sistema de ar auxiliar. A aplicação de 30% resulta em 0,65 m³/min, ou cerca de 23 cfm, a 8 bar. O acionamento hidráulico reduz a demanda de ar da proporcionadora, mas as bombas de transferência e a pistola continuam exigindo ar durante toda a produção.

Some os consumidores pelas vazões simultâneas: demanda da máquina + demanda das bombas + purga da pistola + agitadores + outras ferramentas. Se o pacote H600PK precisar de 0,50 m³/min e duas bombas de transferência selecionadas consumirem 0,12 m³/min cada na produção de projeto, o subtotal será de 0,74 m³/min; com 30% de reserva, especifique pelo menos 0,96 m³/min de FAD na pressão necessária.

Use um reservatório de 300–500 L como faixa inicial para uma plataforma de pulverização pneumática de 0,9–1,0 m³/min e, em seguida, confirme com o fornecedor do compressor os ciclos de carga e alívio permitidos. Um reservatório amortece o acionamento da pistola e os cursos das bombas, mas não corrige um compressor que produza 0,7 m³/min diante de uma carga contínua de 1,0 m³/min.

Instale um manômetro no reservatório do compressor e outro na entrada da máquina. Durante um teste de pulverização à produção máxima, projete o sistema para uma perda não superior a aproximadamente 0,5 bar através do secador, dos filtros, do regulador, das conexões e da mangueira de distribuição. Se o reservatório indicar 8 bar enquanto a máquina recebe 6 bar, isso aponta para tubulação subdimensionada ou elementos de tratamento obstruídos.

Especifique o secador de ar pelo ponto de orvalho, pela vazão e pelo clima

Um secador de ar para espuma de poliuretano protege as válvulas pneumáticas, as passagens da pistola e as bombas de transferência pneumáticas contra água líquida. Especifique o ponto de orvalho sob pressão em °C, a capacidade corrigida em m³/min na temperatura e pressão reais de entrada do compressor, a queda máxima de pressão em bar e a capacidade do dreno automático.

Para um conjunto instalado em ambiente interno cujas linhas de ar permaneçam acima de 10°C, um secador por refrigeração com ponto de orvalho sob pressão de aproximadamente +3°C é uma meta prática. Se as mangueiras ou os filtros ficarem expostos ao ar de inverno a −10°C, use um secador por adsorção especificado para pelo menos −20°C; selecione −40°C para exposição a congelamento intenso ou para especificações que exijam esse valor.

A vazão indicada na placa do secador normalmente é informada em condições de referência. Uma unidade identificada como 1,3 m³/min pode cair para menos de 1,0 m³/min com ar de entrada a 40°C, temperatura ambiente elevada ou baixa pressão de operação. Aplique a tabela de correção do fabricante e, em seguida, mantenha uma capacidade de 20–30% acima da demanda simultânea calculada.

Uma linha típica de tratamento do ar do equipamento é composta por compressor, pós-resfriador, separador de umidade, reservatório, dreno automático, pré-filtro de partículas, secador, filtro coalescente, regulador e máquina. Instale indicadores de pressão diferencial nos filtros quando disponíveis; substitua o elemento ao atingir o limite especificado, em vez de elevar a pressão do compressor para forçar a passagem do ar.

A norma ISO 8573-1:2010 sobre classes de pureza do ar comprimido classifica partículas, água e óleo em um ponto de medição declarado. Portanto, um pedido de compra deve informar o ponto de orvalho sob pressão e a classe de contaminação exigidos na conexão do conjunto, em vez de solicitar apenas “ar seco”.

O ar de processo e o ar respirável são sistemas de engenharia distintos. Um secador e um filtro coalescente instalados para a máquina de pulverização não certificam o ar respirável. A norma OSHA 29 CFR 1910.134 exige que o ar comprimido respirável cumpra os limites de Grau D, incluindo 19,5–23,5% de oxigênio, monóxido de carbono igual ou inferior a 10 ppm e hidrocarbonetos condensados iguais ou inferiores a 5 mg/m³.

O NIOSH também recomenda posicionar as entradas dos respiradores de adução de ar longe da exaustão da cabine de pulverização e de outras fontes de contaminação em seus controles de engenharia para aplicação de MDI por pulverização. Use uma instalação de ar respirável dedicada e aprovada, selecionada de acordo com o programa de proteção respiratória do local; nunca conecte de forma improvisada uma mangueira de respirador como derivação do compressor geral do conjunto.

Monte e comissione o sistema turnkey completo

Os sistemas turnkey da Pioneer variam de US$ 3.250 a US$ 11.200 em toda a linha de máquinas. Esse valor cobre o pacote de proporcionadora compatibilizado; inclua o compressor, o reservatório, o secador, o gerador, o reboque e o equipamento de ar respirável como itens separados, a menos que a proposta comercial escrita os relacione explicitamente.

Em comparação com o orçamento de US$ 40.000–US$ 70.000 frequentemente associado a uma nova instalação de componentes plurais da classe Graco ou PMC, a linha Pioneer pode preservar US$ 28.800–US$ 58.800 para o reboque, o gerador e o pacote de tratamento de ar. Compare listas de materiais, produção, comprimento de mangueira, tensão, garantia, frete e suporte de comissionamento idênticos, em vez de comparar uma proporcionadora avulsa com um conjunto completo.

Uma JYYJ-H-V8T de 380 V consome até 32 kW antes da adição do compressor e do secador. Se o motor do compressor tiver 11 kW e o secador exigir 0,5 kW, a carga instalada já alcançará 43,5 kW antes da iluminação, ventilação ou ferramentas auxiliares. A seleção do gerador também deve considerar a corrente de partida do motor e as reduções de capacidade aplicáveis no local.

Comissione o lado do ar antes de carregar o material. Verifique o sentido de rotação, os drenos, as válvulas de alívio, a posição do bypass do secador, o sentido dos filtros, a faixa do regulador e a pressão nominal das mangueiras. Opere o compressor até a temperatura se estabilizar e, em seguida, meça a recuperação de pressão relacionada à FAD e a pressão disponível na conexão da máquina.

Após carregar os dois tambores, opere cada bomba de transferência separadamente em baixa pressão, purgue o ar retido de acordo com o manual do equipamento e inspecione todas as conexões. Registre na primeira ficha de produção a temperatura dos tambores, o ponto de orvalho do secador, a pressão do reservatório, a pressão de entrada da máquina, as pressões de entrada A/B, o comprimento da mangueira e a produção comandada.

Repita as leituras com o gatilho totalmente acionado após 5, 15 e 30 minutos. A queda da pressão do reservatório indica produção insuficiente do compressor; uma pressão estável no reservatório acompanhada de queda da pressão na máquina indica restrição na distribuição; uma pressão de ar estável acompanhada do colapso da entrada de um dos materiais indica uma falha no lado da transferência.

Esse registro de comissionamento é a vantagem prática de um pacote Pioneer compatibilizado. Ele vincula a pressão publicada de 25–36 MPa, a produção de 2–15 kg/min e o sistema de aquecimento de 9,5–26 kW do modelo JYYJ ao desempenho especificado da bomba, do compressor e do secador, em vez de deixar o prestador de serviços diagnosticar no local três componentes adquiridos separadamente.

Perguntas frequentes

P: Qual é o tamanho necessário da bomba de transferência para espuma de poliuretano em uma máquina de 10 kg/min?
Para um material com proporção volumétrica de 1:1 e densidades de 1,23 e 1,05 kg/L, cada lado consome 4,39 L/min. Após acrescentar uma reserva de 25%, especifique pelo menos 5,5 L/min por bomba na pressão necessária e com a viscosidade real. Recalcule usando as densidades impressas nas fichas técnicas dos seus materiais.

P: Qual é o tamanho de compressor de ar necessário para uma JYYJ-3H?
A especificação da JYYJ-3H exige 0,9 m³/min a 0,5–0,8 MPa. Selecione pelo menos 1,2 m³/min de FAD a 8 bar, aproximadamente 42 cfm, antes de adicionar ferramentas pneumáticas não relacionadas. Verifique a curva de vazão efetivamente fornecida, e não o deslocamento ou o volume do reservatório.

P: Qual compressor de ar para um conjunto de poliureia é adequado a uma máquina hidráulica?
Comece pela demanda de ar auxiliar declarada para o modelo e acrescente o consumo das bombas de transferência, da pistola e do agitador. A H600PK requer pelo menos 0,5 m³/min; considerando somente a máquina, um ponto de partida com 30% de reserva é 0,65 m³/min a 8 bar, mas os acessórios simultâneos podem elevar a exigência de compra para mais de 0,95 m³/min.

P: Um secador de ar por refrigeração para espuma de poliuretano funciona no inverno?
Um secador por refrigeração com ponto de orvalho sob pressão de +3°C funciona onde as linhas a jusante permanecem acima do ponto de congelamento. Use um secador por adsorção especificado para −20°C quando as linhas puderem chegar a −10°C, ou para −40°C em condições de frio intenso. Corrija a vazão do catálogo de acordo com a temperatura de entrada, a temperatura ambiente e a pressão de operação.

P: O mesmo compressor pode alimentar a máquina e um respirador de adução de ar?
Não presuma que o ar do equipamento cumpra os requisitos de ar respirável. A norma OSHA 29 CFR 1910.134 estabelece controles de composição Grau D, filtragem, localização da entrada, manutenção e monóxido de carbono. Use um projeto de ar respirável aprovado e abrangido pelo programa escrito de proteção respiratória do empregador.

P: O compressor e o secador estão incluídos no preço turnkey de US$ 3.250–US$ 11.200?
O pacote de máquina Pioneer padrão inclui a proporcionadora, duas bombas de transferência, a pistola de pulverização, uma mangueira aquecida de 15 m, mangueiras de transferência, ferramentas e uma caixa de exportação. O compressor, o secador, o gerador e o reboque devem constar na cotação escrita para serem considerados incluídos; solicite uma lista detalhada dos itens do sistema antes de comparar as propostas da Pioneer, Graco e PMC.

P: Quais informações são necessárias para uma cotação de sistema compatibilizado?
Informe o modelo JYYJ selecionado, a produção máxima em kg/min, a proporção volumétrica A:B, as densidades e viscosidades de ambos os componentes, a faixa de temperatura dos tambores, o comprimento da mangueira aquecida, a altitude do local, a faixa de temperatura ambiente, a tensão, o número de fases, a frequência e todos os consumidores simultâneos de ar. Esses dados permitem especificar a vazão das bombas, a FAD do compressor, o ponto de orvalho do secador e a carga elétrica instalada em unidades mensuráveis.