O que considerar no projeto de rede de ar comprimido?

Todo projeto de rede de ar comprimido começa pela vazão e pela pressão. É o certo, e é onde quase todo mundo para. O problema é que a vazão define o tamanho dos equipamentos, e outra decisão, tomada no mesmo dia e quase sempre com menos atenção, define quantos equipamentos regulados a sua planta vai passar a ter.

Essa decisão é a qualidade do ar. E o efeito dela não aparece na conta de energia nem no orçamento do fornecedor: aparece três anos depois, quando alguém monta o inventário de vasos de pressão e encontra equipamentos que ninguém sabia que estavam ali.

Este artigo percorre um projeto de rede de ar comprimido na ordem em que as decisões são tomadas, e mostra, em cada ponto, o que a decisão cria em obrigação. Sem promessa e sem susto: é uma conta que dá para fazer antes de comprar.

O caminho do ar, área por área

Antes de entrar nas decisões, vale um mapa. Uma instalação de ar comprimido tem quatro áreas, e a NR-13 não aparece de forma uniforme nelas: ela se concentra em pontos específicos, e vários deles não são os que a intuição aponta. Este é o percurso que o artigo vai fazer, área por área.

Repare desde já em duas coisas: a tubulação, que é o que mais ocupa espaço numa planta, está fora; e a maior concentração de vermelho está no tratamento, que é a área que costuma receber menos atenção de enquadramento. Ao fim de cada etapa deste artigo você encontra o veredito daquela etapa, no mesmo código de cores.

Projeto de rede de ar comprimido: comece pela qualidade, não pelo equipamento

Qualidade de ar comprimido tem uma linguagem internacional, e ela é mais simples do que parece. A norma ISO 8573-1, na edição de 2010, classifica o ar por três contaminantes, nesta ordem: partículas, água e óleo. A especificação vira três dígitos, um por contaminante.

Quando alguém escreve que precisa de ar em classe 1.2.1, está dizendo três coisas ao mesmo tempo: o limite de partículas, o limite de umidade e o limite de óleo. Três decisões independentes, escritas juntas.

O dígito do meio é o que constrói vaso de pressão

O segundo dígito, o de água, é expresso em ponto de orvalho sob pressão: a temperatura em que o vapor que sobrou no ar volta a virar líquido. Quanto mais baixo o número, mais seco o ar precisa estar.

E aqui está o ponto que quase nenhum material de projeto conecta: existe uma fronteira tecnológica no meio dessa escala. Até certo nível de secagem, um secador por refrigeração resolve, porque ele trabalha resfriando o ar até perto de zero grau. Abaixo disso, refrigeração não alcança, e a única rota é a adsorção, em que o ar passa por um leito de material que retém a umidade.

O dígito de água da especificação e o que ele constrói
Classe de água	Ponto de orvalho sob pressão	Equipamento que atende	Vasos que ele acrescenta
4	até +3 °C	secador por refrigeração	nenhum vaso dedicado
3	até -20 °C	secador por adsorção	dois
2	até -40 °C	secador por adsorção	dois
1	até -70 °C	secador por adsorção	dois

A tabela parece uma escolha de equipamento. Ela é uma escolha de população regulada, e a razão está na construção do secador por adsorção.

Um secador por adsorção. As duas torres verticais são os dois leitos, e cada uma delas é um vaso sob pressão.

Repare no que não muda entre as duas trilhas: o compressor é o mesmo, a rede é a mesma, a vazão é a mesma. Muda um dígito, e mudam dois equipamentos com placa, dispositivo de segurança, categoria, prontuário e prazos próprios.

Isso não é argumento para especificar ar pior do que o processo precisa. É argumento para especificar com a conta na mesa. Se o seu processo exige ponto de orvalho negativo, ele exige, e a decisão está certa. O que não pode é a planta descobrir os dois vasos depois.

Antes do secador vem o resfriador, e é ali que sai a maior parte da água

Uma observação de ordem, porque ela muda o projeto: o secador não é o primeiro equipamento de tratamento da rede. Se ele for tratado como se fosse, ele vai trabalhar além do que foi especificado desde o primeiro dia.

O ar deixa o compressor quente e saturado. A primeira coisa que se faz com ele é resfriar, no resfriador posterior, que em termos construtivos é um trocador de calor resfriado a ar ou a água. Ao cair para perto da temperatura ambiente, boa parte do vapor de água que estava no ar deixa de caber nele e vira líquido.

E aí entra o componente que costuma ficar de fora das conversas de projeto: o separador de condensado.

Ele não filtra e não resfria. Ele funciona por desaceleração: o ar entra numa câmara de área maior, perde velocidade, e as gotas, que são muito mais pesadas que o ar, deixam de ser arrastadas e caem. Um defletor interno ajuda jogando o fluxo contra a parede. No fundo dessa câmara, um purgador retira a água do sistema. Material técnico de fabricante atribui a essa etapa mecânica a maior parte de toda a remoção de condensado da instalação.

A consequência prática é direta. Se o resfriador estiver subdimensionado, se o separador for pequeno demais para a vazão, ou se o purgador falhar, a água segue adiante. E aí acontecem duas coisas ao mesmo tempo: o ponto de orvalho que você especificou não se cumpre, porque o secador recebe mais carga do que foi dimensionado para receber, e o leito do secador por adsorção começa a se degradar.

Vale conhecer os dois modos de falha do purgador, porque eles são opostos e só um deles chama atenção. O purgador que falha aberto vaza ar continuamente, aparece na conta de energia e alguém reclama. O que falha fechado não faz barulho nenhum: ele simplesmente devolve a água para dentro do sistema, e o problema aparece meses depois, na forma de secador saturado e de corrosão no costado dos reservatórios.

Vale medir o efeito disso no inventário. Numa central típica você já tinha o reservatório, e provavelmente o segundo, e as duas torres do secador por adsorção. Some o separador de condensado. Some o separador ar-óleo, se o compressor for parafuso lubrificado. A conta chega perto de meia dúzia de equipamentos regulados numa sala que muita gente descreve como “o compressor e o pulmão”.

Armazenamento: um reservatório ou dois?

Depois da qualidade vem o armazenamento, e a prática de mercado tem uma regra rápida: o volume do reservatório sai de uma fração da vazão total do sistema, com proporções diferentes para compressor de pistão e para rotativo. É regra de fabricante, não de norma, e serve para o pré-dimensionamento. O cálculo mais cuidadoso parte da vazão requerida num intervalo e do decaimento de pressão aceitável nesse intervalo.

A parte interessante vem depois do volume. A boa prática recomenda dividir esse volume em dois reservatórios, um antes do tratamento e outro depois: um de ar úmido, logo após o compressor, e um de ar seco, após o pós-filtro.

As razões são todas operacionais, e boas: ajuste do ciclo de carga e alívio, amortecimento de pulsações, proteção do sistema contra um vazamento acidental de óleo do compressor e proteção dos equipamentos de tratamento contra picos de vazão.

O que ninguém coloca ao lado disso é o efeito normativo, e ele existe nos dois sentidos.

A conta que transforma volume em categoria

Na NR-13, um vaso de pressão recebe uma categoria, e é ela que define os prazos máximos de exame. A categoria sai do cruzamento de duas coisas: a classe do fluido, e o ar comprimido está na classe C, e o grupo de potencial de risco, que vem do produto entre pressão e volume.

Como o grupo depende do produto de cada equipamento, dividir o armazenamento muda a leitura. Tomando um caso simples, com 5 m³ de volume total a 8 bar:

O mesmo volume total a 8 bar, em um vaso ou em dois
Arranjo	P·V	Grupo	Categoria	Exame externo	Exame interno	Equipamentos
Um reservatório de 5 m³	4,0	3	III	3 anos	6 anos	1
Dois de 2,5 m³	2,0 cada	4	IV	4 anos	8 anos	2

Um efeito de escala que costuma surpreender: a 8 bar, o limiar de entrada da NR-13 corresponde a algo em torno de 10 litros de volume interno. Praticamente qualquer reservatório de rede industrial está acima disso, e o teste que de fato exclui equipamento pequeno é o do diâmetro interno inferior a 150 mm.

A tubulação está fora da NR-13. O que está pendurado nela, não

Este ponto é contraintuitivo e se prova pela letra da norma, então vale devagar.

A NR-13 alcança tubulações, mas não todas: o item 13.2.1, alínea “e”, fala em tubulações que contenham fluidos de classe A ou B, ligadas a caldeiras ou vasos abrangidos pela norma. E o ar comprimido, como já vimos, é classe C.

Se a pergunta de fundo for por que a norma existe e o que ela procura proteger, vale começar por para que serve a NR-13, antes de discutir alínea.

E vem o contrapeso, que impede a leitura preguiçosa. O item 13.2.3 registra que as exclusões não eximem o empregador do dever de inspecionar e manter os equipamentos. Estar fora do capítulo não é estar fora da obrigação de gerenciar: uma linha de ar comprimido corroída continua sendo uma linha pressurizada.

Componente a componente: o que entra, e por qual dispositivo

Reunindo o que a norma diz sobre cada peça de uma central típica, o quadro fica assim.

Componente a componente: o que entra na NR-13, e por qual dispositivo
Componente da rede	Entra?	Pelo quê
Câmara de compressão do compressor	❌ não	excluída dos requisitos da NR-13, conforme o entendimento publicado pela fiscalização
Reservatório de ar, úmido ou seco	✅ sim	item 13.2.1, alínea “b”, se o diâmetro interno for igual ou superior a 150 mm
Torres do secador por adsorção	✅ sim	são vasos sob pressão; mesmo teste do item 13.2.1
Separador ar-óleo de compressor parafuso	✅ sim	está no circuito principal, não em sistema auxiliar
Resfriador posterior tipo serpentina	❌ não	item 13.2.2, alínea “e”: serpentinas para troca térmica
Trocador de placas gaxetadas ou brasadas	❌ não	item 13.2.2, alínea “r”
Resfriador posterior casco e tubo	⚠️ avaliar	é permutador; aplica-se o teste do item 13.2.1
Separador de condensado de linha principal	✅ sim	os modelos de linha do mercado partem da casa das centenas de litros: o diâmetro interno passa dos 150 mm e o produto P·V passa do limiar do item 13.2.1
Purgador e separador de ponto de uso	❌ não	item 13.2.2, alínea “f”: diâmetro interno inferior a 150 mm
Filtro de linha pequeno	❌ não	item 13.2.2, alínea “f”: diâmetro interno inferior a 150 mm
Tubulação da rede	❌ não	o item 13.2.1, alínea “e”, só alcança tubulação de classe A ou B, e ar comprimido é classe C

Duas linhas merecem atenção especial no momento do projeto. A do resfriador posterior, porque o enquadramento muda conforme o tipo construtivo escolhido: serpentina e trocador de placas gaxetadas têm exclusão expressa, casco e tubo não tem. E a do filtro, porque o critério não é só o diâmetro: filtros de maior porte são tratados como equipamento de processo, e isso tem consequência.

Se o seu conjunto compressor é o que está em discussão, tratamos dele em detalhe em qual a norma para compressores de ar comprimido. E sobre o equipamento isolado, escrevemos o que a NR-13 exige do reservatório de ar.

Perda de carga, condensado e a integridade que vem depois

Uma rede bem dimensionada mantém a perda de carga baixa entre a geração e o consumo, e isso costuma ser tratado como assunto exclusivamente energético. É assunto de energia, mas não só.

A boa prática de construção da rede inclui um caimento no sentido do fluxo e pontos de captação de condensado nos trechos baixos, justamente para recolher a água que se forma quando os equipamentos de tratamento param. É uma medida de projeto barata cujo efeito aparece anos depois.

Porque o condensado que não sai da instalação não some: ele se acumula onde o ar desacelera, que é exatamente dentro dos reservatórios. E água parada em contato com o costado é o mecanismo de dano mais comum desse tipo de equipamento. Já tratamos disso em corrosão interna em reservatórios de ar, com casos de campo.

O que decidir antes de fechar a especificação

Cinco perguntas que cabem numa reunião e evitam a maior parte do retrabalho.

1. Qual classe de água o processo realmente exige? Não a classe confortável, a necessária. É a pergunta que decide se você compra um secador com dois vasos ou um sem nenhum.

2. O volume de armazenamento fica em um vaso ou em dois? Com as duas contas na mesa, a operacional e a de categoria.

3. Qual o tipo construtivo do resfriador posterior, e o separador de condensado está dimensionado para a vazão? A primeira parte muda o enquadramento. A segunda decide se o ponto de orvalho especificado vai se cumprir na prática.

4. O fornecedor entrega prontuário de cada vaso? Com código de construção e ano de edição, placa de identificação afixada e os acessórios de segurança instalados. Exigir isso no pedido de compra custa uma linha; reconstituir depois custa um projeto.

5. Quantos equipamentos regulados a instalação vai ter no fim? É a soma de tudo o que veio acima, e é o número que deveria constar do memorial antes da primeira cotação.

Se a quinta pergunta não tiver resposta em número, o projeto ainda não terminou.

Ainda tem dúvida sobre o projeto da sua rede?

Estas cinco são as que mais aparecem em reunião de especificação.

O secador de ar comprimido é vaso de pressão?

Depende do tipo. O secador por adsorção é construído com dois leitos que são vasos sob pressão, e cada um deve ser testado contra os critérios da NR-13, com o diâmetro interno igual ou superior a 150 mm e o produto entre pressão e volume acima do limiar. O secador por refrigeração é feito de trocadores, separador e filtros, e normalmente não acrescenta um vaso dedicado, embora cada câmara deva ser avaliada pelos mesmos critérios.

A tubulação da rede de ar comprimido entra na NR-13?

Não. A norma alcança tubulações que contenham fluidos de classe A ou B ligadas a caldeiras ou vasos por ela abrangidos, e o ar comprimido é classificado na classe C. Isso não dispensa a manutenção da linha: o próprio item 13.2.3 registra que as exclusões não eximem o empregador do dever de inspecionar e manter.

Vale mais a pena um reservatório grande ou dois menores?

As duas opções têm defesa. Dois reservatórios trazem ganhos operacionais reconhecidos pela prática, como o ajuste do ciclo de carga e alívio e a proteção dos equipamentos de tratamento, e tendem a colocar cada vaso numa categoria menos exigente. Em compensação, a planta passa a ter dois prontuários, dois conjuntos de acessórios de segurança e dois ciclos de inspeção. A escolha é de projeto, e precisa ser feita com as duas contas.

Preciso especificar ISO 8573-1 no pedido de compra?

Não é obrigatório por norma brasileira, mas é a forma de tornar a qualidade do ar verificável. Se for citar, cite a edição: a vigente é a de 2010, e as de 1991 e 2001 estão retiradas. Uma especificação sem o ano remete a texto antigo e abre margem para discussão no recebimento.

O separador de condensado precisa ser considerado no projeto?

Precisa, e ele vem antes do secador. O ar sai do compressor quente e saturado, o resfriador posterior faz o vapor condensar, e o separador retira essa água por desaceleração do fluxo, com um purgador drenando o que se acumula. É a etapa que remove a maior parte do condensado da instalação. Se ela falhar, o ponto de orvalho especificado não se cumpre e, em sistemas com secador por adsorção, o leito se degrada. E vale saber desde o projeto: o separador de linha principal é, ele próprio, vaso de pressão, porque os modelos de mercado passam com folga dos dois testes de porte.

O compressor da minha rede é NR-12 ou NR-13?

As duas, em partes diferentes. A máquina que comprime o ar responde à NR-12 e o reservatório responde à NR-13, se passar nos testes de porte. É um assunto próprio, e tem artigo dedicado no nosso acervo.

A NR-13 começa antes de a rede entrar em operação

Projetar uma rede de ar comprimido não é apenas definir vazão, pressão, qualidade do ar e perda de carga. Cada uma dessas escolhas pode alterar também quantos vasos de pressão a planta terá, como eles serão enquadrados e quais obrigações passarão a acompanhar a instalação.

É por isso que a NR-13 não deveria aparecer só depois da montagem, quando alguém começa a procurar placas, prontuários e datas de inspeção. Nesse momento, boa parte das decisões que determinaram o tamanho dessa população já foi tomada. A classe de qualidade escolhida pode acrescentar torres de adsorção; a estratégia de armazenamento pode transformar um reservatório em dois; e até o tipo construtivo de alguns componentes muda o enquadramento.

O melhor momento para descobrir quantos equipamentos regulados existirão, portanto, é antes da primeira cotação. Quando essa conta entra no projeto, a planta compra sabendo também o que precisará documentar, inspecionar e manter nos anos seguintes.

Na Engetex, essa leitura pode começar ainda na especificação da rede. Fale com nossa equipe e coloque a engenharia, a operação e a NR-13 na mesma conta antes de fechar o projeto.