2. Compressores

Classificação e Funcionamento

Compressores

Introdução

• Ventiladores e compressores constituem a família das máquinas operatrizes (geratrizes) de fluxo compressível.

Ventiladores: • Promovem o escoamento de um gás; • Variação da massa especifica do gás raramente ultrapassa 7%; • Elevação de pressão inferior a 0,1 atm.

Compressores: • Proporcionam a elevação da pressão de um escoamento gasoso; • Elevações de pressão de 1 atm até centenas de atmosferas; • Há quem utilize a denominação “sopradores” para máquinas que

operam com elevações de pressão pequenas mas superiores aos limites usuais dos ventiladores.

Classificação Quanto às Aplicações

• Compressores de ar para serviços ordinários;

• Compressores de ar para serviços industriais;

• Compressores de gás ou de processo;

• Compressores de refrigeração;

• Compressores para serviços de vácuo (bombas de vácuo);


Compressores de ar para serviços ordinários;

• Fabricados em série;

• Baixo custo inicial;

• Serviços de jateamento, limpeza, pintura, acionamento de pequenas máquinas pneumáticas

Compressores de ar para serviços industriais;

• Centrais encarregadas do suprimento de ar;

• Podem ser de grande porte;

• Condições de operação costumam variar pouco, exceto a vazão;



Compressores de gás ou de processo;

• Condições de operação variadas;

• Compressores de ar fora do padrão;

• Projeto e especificação dependem fundamentalmente da aplicação;

• Muito utilizados em indústrias do petróleo.


Compressores de refrigeração;

• Operam com fluidos bastante específicos;

• Condições de sucção e descarga pouco variáveis;

• Em alguns casos tratado como compressor de processo.


Compressores para serviços de vácuo;

• Pressão de sucção subatmosférica;

• Pressão de descarga quase sempre atmosférica;

• Fluido utilizado normalmente é o ar.

Classificação Quanto ao Princípio de Concepção

Compressores de Deslocamento Positivo ou Volumétricos

• Elevação de pressão obtida pela redução do volume ocupado pelo gás;

• Podem ser identificadas fases;

• Compressão em sistema fechado.


• Possui dois orgãos principais: impelidor e difusor;

• O impelidor é um órgão rotativo munido de pás que transfere ao gás a energia recebida de um acionador;

• O difusor é um órgão fixo que transforma a energia cinética do gás em entalpia com consequente ganho de pressão;

• Processo contínuo;

• Compressão em volume de controle.

Compressores Dinâmicos ou Turbocompressores


Compressores

Volumétricos

Alternativos Pistão

Diafragma

Rotativos

Palhetas

Lóbulos

Parafuso

Dinâmicos

Centrífugos

Axiais

Princípios de Funcionamento

• Sistema biela-manivela converte o movimento rotativo de um eixo no movimento linear de um pistão;

• A cada rotação do acionador o pistão efetua um percurso de ida e volta, estabelecendo um ciclo de operação.

Compressor Alternativo


Válvula de Admissão Válvula de

Descarga

Pistão

Cilindro

Biela

Cárter




C:/Users/Fernanda/Desktop/Equipamentos Industriais e de Processo 2014/Compressores Videos/1. Compressor alternativo.mp4


• Utiliza o pistão não para comprimir o gás, mas para deslocar um fluido hidráulico que aciona um diafragma que faz a compressão do gás, através da redução de volume da câmara de compressão.

• São recomendados para compressão de gases tóxicos, corrosivos, inflamáveis, inclusive oxigênio.

• Não exige lubrificação para as vedações do pistão e da haste como no caso dos compressores alternativos de pistão, assegurando que o gás não seja contaminado como fluido hidráulico.

Compressor de Diafragma





C:/Users/Fernanda/Desktop/Equipamentos Industriais e de Processo 2014/Compressores Videos/Diaphragm Animation.mp4


• Possui um rotor ou tambor central que gira excentricamente em relação à carcaça, onde existem rasgos radiais que se prolongam por todo o seu comprimento e nos quais são inseridas palhetas retangulares;

• Relação de compressão é fixa;

• A pressão do gás no momento que é aberta a comunicação com a descarga poderá ser diferente da reinante na região.

Compressor de Palhetas



Rotor

Descarga

Palheta

Sucção





C:/Users/Fernanda/Desktop/Equipamentos Industriais e de Processo 2014/Compressores Videos/2. Compressor Palhetas.mp4


• Possui dois rotores em forma de parafusos que giram em sentido contrário mantendo uma condição de engrenamento;

• Relação de compressão depende das características da máquina podendo ser diferente da do sistema.

Compressor de Parafusos





C:/Users/Fernanda/Desktop/Equipamentos Industriais e de Processo 2014/Compressores Videos/3. Compressor Parafusos.mp4


• Possui dois rotores que giram em sentidos contrários, mantendo uma folga muito pequena no ponto de tangência;

• Não possui compressão interna, apesar de ser classificado como volumétrico;

• Conhecido originalmente como soprador “ROOTS”, uma vez que é oferecida para elevações muito pequenas de pressão.

• Raramente empregado com fins industriais, mas é um equipamento de baixo custo e pode suportar longa duração de funcionamento sem cuidados de manutenção.

Compressor de Lóbulos





C:/Users/Fernanda/Desktop/Equipamentos Industriais e de Processo 2014/Compressores Videos/4. Compressor Lóbulos.mp4


• O gás é aspirado continuamente pela abertura central do impelidor e descarregado pela periferia do mesmo, num movimento provocado pela força centrífuga;

• Operando em fluxo contínuo, aspiram e descarregam o gás exatamente nas pressões externas;

• É incapaz de proporcionar grandes elevações de pressão, assim os utilizados em processos industriais são de múltiplos estágios.

Compressor Centrífugo



Voluta

Difusor da Voluta

Anel Difusor

Impelidor





C:/Users/Fernanda/Desktop/Equipamentos Industriais e de Processo 2014/Compressores Videos/5. Compressor Centrífugo.mp4


• São dotados de um tambor rotativo com palhetas em arranjo circular igualmente espaçadas que quando posicionadas ficam intercaladas por arranjos semelhantes fixados ao longo da carcaça;

• Cada par formado por um conjunto de palhetas fixas e outro de palhetas móveis constitui um estágio de compressão.

Compressor Axial


Compressor Axial


• As palhetas móveis transmitem ao gás a energia do acionador, acarretando ganhos de velocidade e entalpia;

• As palhetas fixas produzem uma deflexão no escoamento, que força um processo de difusão.

• Por provocar uma elevação de pressão bastante pequena por estágio axial, esses compressores são sempre dotados de vários estágios.

Compressor Axial


Compressor Axial


Compressor Axial

C:/Users/Fernanda/Desktop/Equipamentos Industriais e de Processo 2014/Compressores Videos/6. Compressor Axial.mp4

Ciclos Teóricos de Compressão

• 4-1: Admissão isobárica

• 1-2: Compressão

• 2-3: Descarga isobárica

• 3-4: Expansão

• Não é um ciclo

termodinâmico porque a

massa do sistema é variável.



Compressor de Palhetas e de Parafuso

Pd sistema = Pd interna

Pd sistema > Pd interna

Maior consumo de energia

Redução de eficiência

Redução da vida útil do compressor

Pd sistema < Pd interna

Maior consumo de energia

Redução de eficiência

Elevação da temperatura de descarga

Redução da vida útil do compressor


• Processo ineficiente em

comparação com qualquer

alternativa onde há

compressão interna.


Escolha do Tipo de Compressor

• Usados para baixas vazões e altas pressões;

• Grande peso e dimensões;

• Alto nível de vibração, causado pelo movimento alternativo;

• Necessidade frequente de manutenção, por possuir muitos componentes frágeis.



• Baixo peso e construção simples;

• Baixa eficiência comparado com compressor alternativo;

• Baixo nível de manutenção;

• Grande aplicação em instalações de ar comprimido e refrigeração.



• Alto custo inicial;

• Pouca manutenção requerida;

• Grande aplicação em instalações de ar comprimido e refrigeração;

• Insatisfatória adaptação à flexibilidade operacional geralmente requerida.



• São mais versáteis que todos os demais;

• Poucos componentes sujeitos a quebra ou desgaste;

• Mais usado em processamento industrial;

• São relativamente tolerantes a presença de líquido;

• Alguma dificuldade de operação pela sensibilidade às variações nos parâmetros do processo.



• Superam os centrífugos pois seu fluxo menos sujeito a mudanças de direção lhes confere maior compacidade e eficiência aerodinâmica;

• O fluido é quase sempre ar;

• Representa uma fração muito pequena no total das instalações industriais de compressão.

Compressor Axial



Referências Bibliográficas

• RODRIGUES, Paulo Sergio Barbosa. Compressores Industriais. Rio de Janeiro: EDC,1991.

• SILVA, Napoleão Fernandes da. Compressores Alternativos Industriais: Teoria e Prática. Rio de Janeiro: Interciência,2009.

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