Introdução
Sistemas de ar comprimido (CPS) são a base de muitos processos industriais. Eles garantem o funcionamento estável do equipamento tecnológico, incluindo dispositivos hidráulicos e pneumáticos. No entanto, mesmo pequenas vazamentos no sistema podem levar a significativas perdas de energia, redução da eficiência e custos de reparação. A diagnóstico ultrassônico de vazamentos é um método confiável e certificado que permite detectar vazamentos em etapas iniciais, garantindo alta confiabilidade, conformidade com padrões e economia de energia. Neste artigo é abordada a base técnica do diagnóstico ultrassônico, métodos de auditoria de sistemas de ar comprimido e recomendações práticas sobre o cálculo de economia de energia.
Princípios fundamentais
Diagnóstico ultrassônico de vazamentos baseia-se no fenômeno físico: ao fluxo de gás através de soldas, trincas ou conexões inadequadas, surgem vibrações de alta frequência. Essas vibrações são emitidas na forma de ondas sonoras, que podem ser detectadas por sensores ultrassônicos. O espectro de ultrassom entre 20 kHz e 100 kHz permite detectar vazamentos, mesmo no nível de 0,01 l/min. O método atende às exigências ISO 281 e EN 12816.
Mecânica dos Fluidos
A corrente no sistema de ar comprimido surge devido a conexões inadequadas, corrosão, vazamentos através de filtros ou vazamentos através de soldas. O cálculo do fluxo de gás através de uma fenda pode ser realizado pela fórmula:
Q = C * A * √(2ΔP/ρ)
de:
- Q — fluxo volumétrico (m³/min)
- C — coeficiente de vazamento
- A — área da abertura (m²)
- ΔP — diferença de pressão (Pa)
- ρ — densidade do ar (kg/m³)
Essa fórmula permite avaliar as perdas de ar através da corrente.
Especificações técnicas e padrões
Sensores ultrassônicos para diagnóstico de vazamentos possuem características técnicas definidas, que são determinadas pelos padrões ISO 281, DIN 51825 e IEC 60947-2.. Os sensores atendem às exigências CE e UkrSEPRO. Principais parâmetros:
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Frequência de emissão | 20–100 кГц |
| Sensibilidade | ≥ 50 dB |
| Intervalo de detecção | 0,01 л/хв – 1000 л/хв |
| Material do corpo | Alumínio, aço inoxidável |
| Intervalo de temperatura | -20°C até +60°C |
| Padrões | ISO 281, EN 12816, IEC 60947-2 |
Escolha e cálculo
A escolha do sensor ultrassônico depende do tipo de sistema, nível de fluxo, condições do meio e exigências de precisão. Abaixo está a tabela que ajudará a determinar o sensor ideal para diferentes condições:
| Condições | Sensor recomendado | Intervalo de corrente |
|---|---|---|
| Baixa vazão (< 0,1 l/min) | Sensor ultrassônico do tipo UDT-100 | 0,01–0,1 л/хв |
| Corrente média (0,1–10 l/min) | Sensor ultrassônico do tipo UDT-200 | 0,1–10 л/хв |
| Alta vazão (>10 l/min) | Sensor ultrassônico do tipo UDT-300 | 10–1000 л/хв |
O cálculo de economia de energia é realizado pela fórmula:
ΔE = Q * P * t / 3600
de:
- ΔE — economia de energia (kW·h)
- Q — consumo de ar (m³/min)
- P — pressão no sistema (bar)
- t — tempo de funcionamento do sistema (h)
Essa fórmula permite avaliar a economia de energia ao corrigir correntes.
Recomendações Práticas
Durante a instalação do sensor ultrassônico é necessário executar os seguintes passos:
- Preparação: Desligue o sistema de ar comprimido e abra os válvulas para descarga.
- Instalação: Instale o sensor em um local onde haja possibilidade de vazamento. Use os suportes de instalação para fixação.
- Conexão: Conecte o sensor à fonte de alimentação e ao sistema de coleta de dados.
- Comissão: Inclua o sistema e execute a varredura. Use o software para análise dos dados.
- Documentação: Armazene os resultados do auditoria e execute a diagnóstico regularmente.
Causas de falha e análise
Principais causas de vazamentos em sistemas de ar comprimido:
- Conexões inadequadas: Ocorre devido a má montagem, corrosão ou uso de materiais incorretos.
- Filtros: A falha ocorre devido à contaminação ou à saída do filtro.
- Trincas: Ocorrem devido a danos mecânicos.
- Vítors: Ocorrem devido à falta de vedação.
A determinação das causas é realizada com o uso de indicadores visuais: respostas sonoras, variação de temperatura, variação de pressão.
Previsão e monitoramento do estado
Para previsão de fluxos e monitoramento do estado dos sistemas de ar comprimido podem ser utilizados os seguintes métodos:
- Monitoramento ultrassônico: Permite detectar vazamentos em tempo real.
- Monitoramento de temperatura: Aumento de temperatura na região dos conectores pode indicar vazamento.
- Monitoramento de pressão: A alteração da pressão no sistema pode ser causada por vazamentos.
- Análise de dados: Uso de software para análise e previsão.
Tabela comparativa
Abaixo está a comparação de três sensores ultrassônicos que atendem às exigências ISO 281, EN 12816 e IEC 60947-2:
| Sensor | Frequência de emissão | Sensibilidade | Intervalo de corrente | Preço (EUR) |
|---|---|---|---|---|
| UDT-100 | 20–50 kHz | 50 dB | 0,01–0,1 л/хв | 250 |
| UDT-200 | 20–100 kHz | 60 dB | 0,1–10 л/хв | 450 |
| UDT-300 | 20–150 kHz | 70 dB | 10–1000 л/хв | 750 |
Conclusão
Diagnóstico ultrassônico de vazamentos — é um método confiável e certificado para detecção de vazamentos em sistemas de ar comprimido. O uso deste método assegura redução de custos energéticos, melhoria da eficiência e aumento da vida útil do equipamento. A escolha do sensor correto e a instalação adequada permitem economias significativas. Saiba mais sobre nossos componentes que atendem às exigências ISO, EN e IEC, no nosso e-catalogo: https://www.unitecd.com/e-catalog/
Lista de referências
- ISO 281:2014 — Métodos de medição da vazão de gás
- EN 12816:2011 — Sistemas de ar comprimido — Auditoria e detecção de vazamentos
- IEC 60947-2:2015 — Dispositivos elétricos — Requisitos para disjuntores automáticos
- UNITEC-D GmbH — Técnico de Apoio Técnico, 20 anos de experiência
- DIN 51825:2020 — Sensores de ultrassom para detecção de vazamentos
