COMPRESSORES DE PISTÃO
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MARINHA DO BRASIL CENTRO DE INSTRUÇÃO ALMIRANTE BRAZ DE AGUIAR SUPERINTENDÊNCIA DE ENSINO ANNY CAROLINE DE SOUZA DIEGO ALYSSON NUNES MAIA JULIANA ALVES DE SOUSA COSTA YAGO LOPES JATOBÁ TENÓRIO COMPRESSORES DE PISTÃO
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TRABALHO SOBRE COMPRESSORES DE AR A ÊMBOLO.
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MARINHA DO BRASIL
CENTRO DE INSTRUÇÃO ALMIRANTE BRAZ DE AGUIAR
SUPERINTENDÊNCIA DE ENSINO
ANNY CAROLINE DE SOUZADIEGO ALYSSON NUNES MAIA
JULIANA ALVES DE SOUSA COSTAYAGO LOPES JATOBÁ TENÓRIO
COMPRESSORES DE PISTÃO
BELÉM – PA
2012
1
ANNY CAROLINE DE SOUZADIEGO ALYSSON NUNES MAIA
JULIANA ALVES DE SOUSA COSTAYAGO LOPES JATOBÁ TENÓRIO
COMPRESSORES DE PISTÃO
BELÉM-PARÁ
2012
Trabalho relativo ao tema "Compressores de pistão" apresentado ao Centro de Instrução Almirante Braz de Aguiar – CIABA, como requisitado pela disciplina Automação do curso Bacharel em Ciências Náuticas.
Professor: José Carlos
2
RESUMO
O presente trabalho irá tratar dos compressores a pistão, em todos os seus
aspectos. Um breve relato histórico da evolução dos sistemas de compressão irá
permitir uma avaliação mais criteriosa a respeito da importância desse processo nos
dias atuais. A descrição de como ocorre o processo e as varias definições
relacionadas a engenharia mecânica dos compressores servirão para que o leitor
entenda, de forma límpida, todos os detalhes do funcionamento dessas máquinas,
tão importantes para os diversos processos industriais atuais. Os diversos tipos de
compressores, com características e aplicações específicas, citados com bastante
desvelo, irão viabilizar uma análise crítica a respeito do uso acertado dos
compressores, tendo por base a finalidade e o tipo de processo em que será
utilizado. A apresentação de uma planta de processo seguida da descrição e da
função de cada elemento irá auxiliar a compreensão de como ocorre a compressão
do ar. Um quadro explicativo com todos os cuidados que devem ser tomados na
operação e manutenção dos compressores foi exposto com o intuito de permitir uma
avaliação competente e responsável a respeito do bom funcionamento da máquina.
Porém, os compressores estão sujeitos a desgastes e problemas em seu
funcionamento, item de vital importância no trabalho por hora apresentado. Enfim, o
texto que se segue irá fornecer todas as informações necessárias à uma análise
crítica em relação aos compressores.
3
LISTA DE FIGURAS
2.1.1 Compressor de pistão. 17
2.1.2 Compressor de pistão e seus elementos. 18
2.1.3 Gráfico pressão x volumeI. 19
2.1.4 Gráfico pressão x volume II. 19
2.1.5 Progressão da pressão em um diagrama p,v. 22
2.2.1.1 Arranjo dos cilindros nos compressores de dois cilindros de duplo efeito 23
2.2.1.2 Arranjo dos cilindros nos compressores de simples efeito 23
2.2.2.1 Compressor de um estágio horizontal, duplo efeito, resfriado a água 24
2.2.2.2 Compressor de dois estágios, manivelas em ângulo reto, duplo efeito,
resfriado a água, modelo XLE da Ingersoll - Rand. 22
3.1.1 Planta de compressor industrial de pistão - Modelo Pressure. 28
3.2.1 Compressor de ar de uso odontológico. 30
4.2.1 Esquema elétrico - Motores monofásicos. 34
4.3.1 Esquema elétrico - Motores trifásicos. 35
5.1.1 Esquema da lubrificação da unidade compressora 37
5.1.2 Quantia adequada de óleo de acordo com o modelo 37
5.1.3 Troca de óleo - Compressor de pistão 38
5.3.1 Quadro de efeitos e suas respectivas causas I 40
5.3.2 Quadro de efeitos e suas respectivas causas II 40
5.3.3 Quadro de efeitos e suas respectivas causas III 41
5.3.4 Quadro de efeitos e suas respectivas causas IV 41
4
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
1 DEFINIÇÕES E TIPOS DE COMPRESSORES..............................................8
1.1 DEFINIÇÕES............................................................ ......................................8
1.2 EVOLUÇÃO DO PROCESSO DE COMPRESSÃO DE AR...........................9
1.3 O QUE É UM COMPRESSOR ....................................................................10
1.4 USO DO COMPRESSOR............................................................................10
1.5 TIPOS DE COMPRESSORES....................................................................11
1.5.1 CLASSIFICAÇÃO GERAL........................................................................11
1.5.2 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AS APLICAÇÕES.......................................12
1.5.3 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO PRINCÍPIO DE CONCEPÇÃO.............13
1.6 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO.........................................................15
1.6.1 COMPRESSORES ALTERNATIVOS......................................................15
1.6.2 COMPRESSORES DE PALHETA...........................................................15
1.6.3 COMPRESSORES DE PARAFUSO........................................................15
1.6.4 COMPRESSORES DE LÓBULOS...........................................................16
1.6.5 COMPRESSORES CENTRÍFUGOS........................................................16
1.6.6 COMPRESSORES AXIAIS......................................................................16
2 COMPRESSORES DE PISTÃO ................................................................. 16
2.1 DEFINIÇÃO................................................................................................ 17
2.2 CLASSIFICAÇÃO DOS COMPRESSORES DE PISTÃO.......................... 21
2.2.1 DE SIMPLES OU DUPLO EFEITO............................................................ 21
2.2.2 DE UM OU MAIS ESTÁGIOS .....................................................................22
2.2.3 DE UM OU MAIS CILINDROS ....................................................................23
2.2.4 DE BAIXA DE MÉDIA E DE ALTA PRESSÃO........................................... 24
2.2.5 REFRIGERADOS A AR OU A ÁGUA........................................................ 24
2.3 CARACTERÍSTICAS DO COMPRESSOR DE PISTÃO...............................24
2.4 COMPONENTES DE UM COMPRESSOR DE PISTÃO............................... 25
3 PLANTA DE PROCESSO DE UM COMPRESSOR DE PISTÃO................. 27
3.1 PLANTA DE UM COMPRESSOR INDUSTRIAL DE PISTÃO...................... 27
3.2 PLANTA DE UM COMPRESSOR DE PISTÃO PARA USO
ODONTOLÓGICO .....................................................................................................28
4 INSTALAÇÃO E ESQUEMA ELÉTRICO................................................... 32
5
4.1 INSTALAÇÕES DE COMPRESSORES ..................................................... 32
4.2 ESQUEMAS ELÉTRICOS - MOTORES MONOFÁSICOS...........................33
4.3 ESQUEMA ELÉTRICO - MOTORES TRIFÁSICOS DE PARTIDA DIRETA.34
5 MANUTENÇÃO, SEGURANÇA E RISCOS À SAÚDE...............................35
5.1 MANUTENÇÃO DE COMPRESSORES......................................................35
5.1 FILTRO DE AR.............................................................................................37
5.1 PROVÁVEIS CAUSAS E RESOLUÇÃO DE DEFEITOS.............................37
5.4 SEGURANÇA...............................................................................................41
5.5 RISCOS À SAÚDE.......................................................................................41
5.6 RISCOS PARA OS EQUIPAMENTOS E FUNÇÃO.....................................42
6 CARACTERÍSTICAS GERAIS DO COMPRESSOR PRESSURE..............43
6.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS COMPRESSORES DE AR PRESSURE................................................................................................................43
6.2 DEFINIÇÃO TÉCNICA DO COMPRESSOR DE PISTÃO...........................43
6.3 DESCRIÇÃO GERAL..................................................................................43
6.4 FUNCIONAMENTO....................................................................................43
6.5 ITENS PRINCIPAIS....................................................................................44
6.6 CUIDADOS.................................................................................................45
6.7 PROCEDIMENTOS DE PARTIDA INICIAL................................................47
CONSIDERAÇÕES FINAIS..................................................................................... 47
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..........................................................................50
6
INTRODUÇÃO
Com o intuito de ampliar os conhecimentos a respeito do assunto
compressores de ar, foi-se elaborado um trabalho no qual aborda tópicos de como
se dá a função, definição e os tipos de compressores no geral, como também de
forma mais específica, se descreve mais detalhadamente os compressores de pistão
citando seu funcionamento e seus principais componentes.
A planta de um processo de um compressor de pistão foi elaborada para
melhor compreensão e entendimento do assunto, sendo explicado cada componente
da planta. Além disso, foi relatado como se deve realizar uma devida instalação,
manutenção e o esquema elétrico dos compressores de ar.
O manual de instrução do compressor de ar Pressure tem a finalidade de
descrever a forma correta de manusear o equipamento de modo a garantir um
funcionamento seguro, uma ótima eficiência e uma longa vida útil.
Neste trabalho será descrito as características gerais no qual consiste os
principais componentes do compressor e suas respectivas funções, como também
as características técnicas. Descrevendo os cuidados para se obter um melhor
aproveitamento do compressor e as instruções necessárias para uma correta
instalação. Além disso, serão abordados itens relativos a manutenção que inclui uma
série de medidas para manter o seu compressor em boas condições.
Os compressores de ar Pressure devem ser aplicados somente para
compressão de ar atmosférico e sempre deve ser observada a pressão máxima de
operação informada na plaqueta de identificação.
7
1 DEFINIÇÕES E TIPOS DE COMPRESSORES
1.1 DEFINIÇÕES
ASME: The American Society of Mechanical Engineers (entidade norte-
americana de normalização, qualificação e controle da qualidade. Particularmente
para vasos de pressão e caldeiras).
Máquina de broquear: Máquina de furar.
Idade dos metais: É o último período da Pré-História. Tal fase compreende os
dois últimos milênios antes do surgimento da escrita, em 3.500 a.C. A Idade dos
Metais é majoritariamente caracterizada pela substituição das ferramentas de pedra
por aquelas de metal.
Graxeta: Peça de amianto, linho, algodão, metal, borracha ou outro material,
com que se completa a vedação nas juntas de canalizações, tampas de cilindro,
etc., ou se impede o escapamento de fluido por uma junção móvel.
Aletas: Consistem em células interligadas entre si, onde circula fluido. São
construídas em materiais de excelente condutibilidade térmica. Seu uso acarreta
uma grande desvantagem em um sistema termodinâmico, pois reduzem
drasticamente a pressão com relação à entrada e saída.
Craqueamento: Craqueamento térmico ou pirólise é processo que provoca a
quebra de moléculas por aquecimento a altas temperaturas, isto é, pelo
aquecimento da substância na ausência de ar ou oxigênio a temperaturas superiores
a 450°C, formando uma mistura de compostos químicos com propriedades muito
semelhantes às do diesel de petróleo.
Fluidização: Baseia-se fundamentalmente na circulação de sólidos juntamente
com um fluido (gás ou líquido) impedindo a existência de gradientes de temperatura,
de pontos muito ativos ou de regiões estagnadas no leito; proporcionando também
um maior contato superficial entre sólido e fluido, favorecendo a transferência de
massa e calor.
1.2 EVOLUÇÃO DO PROCESSO DE COMPRESSÃO DE AR
8
A primeira aplicação, certamente na pré-história, se deu na tentativa de
reascender as brasas de uma fogueira. O primeiro compressor foi os pulmões
humanos, que podem fornecer ar a uma vazão de 100 l/min e a uma pressão de
0,02 a 0,08 bar em valores médios.
Cerca de 3000 AC, na idade dos metais, esse compressor se mostrou
ineficiente. No Egito, em 1.500 AC, foram introduzidos os foles acionados com os
pés ou com as mãos. Os foles manuais permaneceram em uso por mais de 2000
anos. Os ferreiros romanos, por exemplo, já utilizavam compressores de ar
hidráulicos em suas atividades. Em 1762 John Smeaton registrou a patente de um
compressor acionado por uma roda d’água, que foi aperfeiçoada pela invenção de
John Wikinson, a máquina de broquear. Porém, o primeiro compressor totalmente
motorizado foi criado apenas em 1799. Essa inovação tecnológica foi desenvolvida
pelo inglês George Medhust e sua aplicação foi destinada, primeiramente, às minas
de carvão. O desenvolvimento dos compressores possibilitou o incremento do
processamento de minérios e da produção dos metais. Em 1857 foi feita a primeira
experiência de sucesso no transporte de energia por meio de ar comprimido, na
construção do túnel Mont Cenis, nos Alpes Suíços. Em Paris, no ano de 1888, entra
em operação a primeira planta de distribuição de ar comprimido. O ar comprimido
era usado desde o acionamento de geradores e relógios até a distribuição de
cerveja. A técnica de construção e de materiais foi se desenvolvendo. O escoamento
e o aumento da pressão de fluidos compressíveis se tornou possível por meio de
máquinas como os compressores, ejetores, ventiladores, sopradores e bombas de
vácuo.
Hoje os compressores podem ser encontrados em muitos modelos, cores e
designs, criados para os mais diferentes usos. É possível encontrar desde
compressores pequenos para limpar objetos e inflar balões, por exemplo, até
compressores de grande porte para uso industrial em navios. Atualmente, há muitas
empresas especializadas na venda de compressores de ar e sistemas de ar
comprimido em geral. Enquanto os compressores industriais são encontrados
apenas em lojas e empresas especializadas, as versões mais simples desses
equipamentos poderão ser encontradas até mesmo em supermercados e lojas de
utilidades domésticas.
9
1.3 O QUE É UM COMPRESSOR
Compressores são estruturas mecânicas industriais destinadas,
essencialmente, a elevar a energia utilizável dos fluidos elásticos, pelo aumento de
sua pressão. São utilizados para proporcionar a elevação da pressão de um gás ou
escoamento gasoso. Nos processos industriais, a elevação de pressão requerida
pode variar desde cerca de 1,0 atm até centenas ou milhares de atmosferas.
1.4 USO DO COMPRESSOR
O compressor é parte integrante do compressor de ar. Essas partes são
empregadas onde o ar comprimido é utilizado como fonte de energia. Principalmente
em lugares onde há o risco eminente de explosões devido à presença dos gases
inflamáveis, o ar comprimido é empregado ao invés da energia elétrica. Como
exemplo, podemos citar escavações e indústria química.
Escavação: Unidades da Máquina.
Indústria Química: Engenharia de Regulagem e Controle.
Workshops, estações de petróleo: Ferramentas, pintura à pistola, ar para
pneus.
Lojas de Montagem: Automação, controladores pneumáticos.
Os componentes de uma unidade do compressor de ar são basicamente:
Compressor
Motor de acionamento
Tanque de ar comprimido
Válvula de segurança
Comutador de pressão (transmissão elétrica)
10
Manômetro
Linhas
Chassi
Estão inclusos também refrigeradores de ar, redutores de pressão,
separadores de água, etc.
O compressor é a principal peça em uma unidade do compressor de ar.
É no compressor que a energia mecânica fornecida é transformada em uma
elevação na pressão do ar.
1.5 TIPOS DE COMPRESSORES
1.5.1 CLASSIFICAÇÃO GERAL
De acordo com a natureza do movimento principal apresentado por esse tipo
de máquina, os compressores podem ser classificados, de uma maneira geral, em
alternativos e rotativos.
Os compressores alternativos podem ser de:
De êmbolo;
De membrana.
Os compressores rotativos, por sua vez, podem ser:
De engrenagens de fluxo tangencial;
De engrenagens helicoidais ou de fluxo axial;
De palhetas;
De pêndulo;
De anel de líquido;
De pistão rotativo;
Centrífugos ou radiais;
Axiais.
11
1.5.2 CLASSIFICAÇÃO QUANTO ÀS APLICAÇÕES
As características físicas dos compressores podem variar profundamente em
função dos tipos de aplicações a que se destinam. Dessa forma, convém distinguir
pelo menos as seguintes categorias de serviços:
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.
Os compressores de ar para serviços ordinários são fabricados em série,
visando baixo custo inicial. Destinam-se normalmente a serviços de jateamento,
limpeza, pintura, acionamento de pequenas máquinas pneumáticas, etc.
Os compressores de ar para sistemas industriais destinam-se às centrais
encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais. Embora possam chegar
a serem máquinas de grande porte e custo aquisitivo e operacional elevados, são
oferecidos em padrões básicos pelos fabricantes. Isso é possível porque as
condições de operação dessas máquinas costumam variar pouco de um sistema
para outro, há exceção talvez da vazão.
Os compressores de gás ou de processo podem ser requeridos para as
mais variadas condições de operação, de modo que toda a sua sistemática de
especificação, projeto, operação, manutenção, etc., depende fundamentalmente da
aplicação. Incluem-se nessa categoria certos sistemas de compressão de ar com
características anormais. Como exemplo, citamos o soprador de ar do forno de
craqueamento catalítico das refinarias de petróleo ("blower do F.C.C."). Trata-se de
uma máquina de enorme vazão e potência, que exige uma concepção análoga.
Os compressores de refrigeração são máquinas desenvolvidas por certos
fabricantes com vistas a essa aplicação. Operam com fluidos bastante específicos e
em condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando a produção em
série e até mesmo o fornecimento, incluindo todos os demais equipamentos do
sistema de refrigeração.
12
Há casos, entretanto, em que um compressor de refrigeração é tratado como
um compressor de processo. Isso ocorre nos sistemas de grande porte, em que
cada um dos componentes é individualmente projetado. É o caso, por exemplo, dos
sistemas de refrigeração a propano, comuns em refinarias.
Os compressores para serviços de vácuo (ou bombas de vácuo) são
máquinas que trabalham em condições bem peculiares. A pressão de sucção é
subatmosférica, a pressão de descarga é quase sempre atmosférica e o fluido de
trabalho normalmente é o ar. Face à anormalidade dessas condições de serviço, foi
desenvolvida uma tecnologia toda própria, fazendo com que as máquinas
pertencentes a essa categoria apresentem características bastante próprias. (Há
mesmo alguns tipos de bombas de vácuo sem paralelo no campo dos
compressores.).
Neste texto estaremos particularmente voltados para os compressores de
processo que, além de representarem normalmente um investimento financeiro bem
mais elevado que os demais, exigem um tratamento minucioso e individualizado em
função de cada aplicação. Na indústria do petróleo e processamento petroquímico
esses compressores são usados, por exemplo:
No estabelecimento de pressões necessárias a certas reações químicas.
No transporte de gases em pressões elevadas.
No armazenamento sob pressão.
No controle do ponto de vaporização (processos de separação, refrigeração,
etc.).
Na conversão de energia mecânica em energia de escoamento (sistemas
pneumáticos, fluidização, elevação artificial de óleo em campos de
exploração, etc.).
1.5.3 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO PRINCÍPIO DE CONCEPÇÃO
Dois são os princípios conceptivos no qual se fundamentam todas as
espécies de compressores de uso industrial:
Volumétrico; e
Dinâmico.
13
Nos compressores volumétricos ou de deslocamento positivo, a elevação
de pressão conseguida através da redução do volume ocupado pelo gás.
Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, que
constituem o ciclo de funcionamento: inicialmente, uma certa quantidade de gás é
admitida no interior de uma câmara de compressão, que então é cerrada e sofre
redução de volume. Finalmente, a câmara é aberta e o gás liberado para consumo.
Trata-se, pois, de um processo intermitente, no qual a compressão propriamente dita
é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a
descarga. Conforme iremos constatar logo adiante, pode haver algumas diferenças
entre os ciclos de funcionamento das máquinas dessa espécie, em função das
características específicas de cada uma.
Os compressores dinâmicos ou turbocompressores possuem dois órgãos
principais: impelidor e difusor.
O impelidor é um órgão rotativo munido de pás que transfere ao gás a energia
recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na forma
cinética e em outra parte na forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento
estabelecido no impelidor é recebido por um órgão fixo denominado difusor, cuja
função é promover a transformação da energia cinética do gás em entalpia, com
consequente ganho de pressão.
Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira
contínua, e, portanto correspondem exatamente ao que se denomina, em
termodinâmica, um volume de controle.
Os compressores de maior uso na indústria são:
Os alternativos
Os de palhetas
Os de parafusos
Os de lóbulos
Os centrífugos
Os axiais
Num quadro geral, essas espécies podem ser assim classificadas, de acordo
com o principio conceptivo: outros podem ser eventualmente encontrados em
aplicações industriais, como por exemplo, os compressores de anel líquido e de
diafragma. Especial atenção é dispensada aos compressores alternativos,
14
centrífugos e axiais, que são, sem dúvida, os mais empregados em processamento
industrial.
1.6 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO
1.6.1 COMPRESSORES ALTERNATIVOS
Esse tipo de máquina se utiliza de um sistema biela-manivela para converter
o movimento rotativo de um eixo no movimento translacional de um pistão ou
êmbolo, como mostra a figura abaixo. Dessa maneira, a cada rotação do acionador,
o pistão efetua um percurso de ida e outro de vinda na direção do cabeçote,
estabelecendo um ciclo de operação.
1.6.2 COMPRESSORES DE PALHETAS
O compressor de palhetas possui um rotor ou tambor central que gira
excentricamente em relação à carcaça. Este tambor possui rasgos radiais que se
prolongam por todo o seu comprimento e nos quais são inseridas palhetas
retangulares.
1.6.3 COMPRESSORES DE PARAFUSOS
Esse tipo de compressor possui dois rotores em forma de parafusos que
giram em sentido contrário, mantendo entre si uma condição de engrenamento.
1.6.4 COMPRESSORES DE LÓBULOS
15
Esse compressor possui dois rotores que giram em sentido contrário,
mantendo uma folga muito pequena no ponto de tangência entre si e com relação à
carcaça. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa a câmara de compressão,
sendo conduzido até a abertura de descarga pelos rotores.
1.6.5 COMPRESSORES CENTRÍFUGOS
O gás é aspirado continuamente pela abertura central do impelidor e
descarregado pela periferia do mesmo, num movimento provocado pela força
centrífuga que surge devido á rotação, daí a denominação do compressor.
1.6.6 COMPRESSORES AXIAIS
Esse é um tipo de turbo-compressor de projeto, construção e operação das
mais sofisticadas que, no entanto, vem sendo utilizado vantajosamente em muitas
aplicações de processamento industrial, notadamente nas plantas mais modernas.
2 COMPRESSORES DE PISTÃO
2.1 DEFINIÇÃO
16
Os compressores de pistão são constituídos fundamentalmente de um
receptor cilíndrico, em cujo interior se desloca, em movimento retilíneo alternativo,
um êmbolo ou pistão, como podemos ver na figura abaixo:
Figura 2.1.1 - Compressor de pistão.Fonte: feng.pucrs.br
A entrada e saída do fluido, no receptor, são comandadas por meio de
válvulas, localizadas na tampa, no cilindro, ou por vezes no próprio êmbolo. Um
sistema de transmissão tipo biela - manivela, articulado diretamente ou por meio de
haste e cruzeta com o pistão, permite a transformação do movimento rotativo do
motor de acionamento em movimento alternativo do compressor.
A figura mostra o modelo básico de um compressor de pistão.
VÁLVULA DE ADMISSÃO
VÁLVULA DE DESCARGA
17
Figura 1.1.2 - Compressor de pistão e seus elementos. Fonte: Manual Didatech.
1. Tampa de cilindro
2. Válvula de Pressão
3. Válvula de Entrada
4. Cilindro
5. Pistão
6. Pino do pistão
7. Biela
8. Eixo de Manivela
9. Cárter
10. Coletor de óleo
O volume do ar fechado no cilindro é comprimido pela movimentação do
pistão para cima e bombeado na linha de pressão através de uma válvula de
pressão.
No movimento para baixo, o pistão puxa mais ar por meio da válvula de
entrada.
Uma transmissão à manivela, que compreende um eixo de manivela e biela,
produz o movimento necessário para cima e para baixo do pistão a partir de cada
movimento giratório.
O óleo lubrificante necessário para lubrificar as peças móveis é coletado no
coletor de óleo.
Os processos no compressor podem ser mais claramente demonstrados nos
então denominados diagrama p, v.
No diagrama p-v, a pressão no cilindro é descrita junto ao volume do Cilindro
relacionado. As ilustrações abaixo mostram as fases individuais da compressão. O
diagrama p-v é mostrado girado em 90º à direita e, portanto, corresponde ao
percurso do pistão.
18
Figura 2.1.3 - Gráfico Pressão x Volume I.Fonte: Manual Didatech.
Figura 2.1.4 - Gráfico Pressão x VolumeII. Fonte: Manual Didatech.
Compressão
Começando do ponto 1, o ponto morto inferior (BDC), o pistão comprime o ar
no cilindro. Com a diminuição do volume, a pressão aumenta.
Expulsão
No ponto 2, a pressão no cilindro atingiu a pressão p2 na linha de pressão. A
válvula de pressão se abre e o ar comprido flui na linha de pressão.
Expansão de retorno
19
No ponto 3, o pistão atingiu o ponto morto superior (TDC) e troca sua direção
de movimento. A válvula de pressão se fecha e o ar que continua no cilindro se
expande novamente. A pressão cai.
Entrada
No ponto 4, a pressão caiu à pressão ambiente p1, de maneira tal que a
válvula de entrada se abre e o ar fresco flui para o cilindro. Esse processo continua
até que o pistão tenha atingido o ponto morto inferior (BDC). Aqui, no ponto 1, todo o
processo começa de novo.
Compressão de 2 Estágios
Se o valor referente à pressão aumentou durante a compressão de estágio
único, então, a contrapressão e a temperatura do meio aumentam. A razão da
pressão durante a compressão é limitada pela temperatura em que a mistura de
gás-óleo lubrificante pode explodir. Na compressão gradual, o meio é resfriado entre
os estágios individuais. Assim, as perdas de volume, forças da haste e energia de
transmissão são diminuídas. O resfriamento intermediário realiza uma diminuição na
pressão de entrada e no volume de entrada no segundo estágio. No diagrama
idealizado p-v, o processo para o segundo estágio após o resfriamento intermediário
ocorre isentropicamente a partir de 1 ll na pressão final 2 II. No caso da compressão
de estágio único, o processo seria efetuado isentropicamente, sem um salto para a
pressão final 2’. A diferença entre essas duas curvas é a economia no trabalho.
20
Figura 2.1.5 - Progressão da pressão em um diagrava p,v. Fonte: Manual Didatech.
2.2 CLASSIFICAÇÕES DOS COMPRESSORES DE PISTÃO
Os compressores de êmbolo podem ser classificados, de acordo com suas
principais características:
2.2.1 DE SIMPLES OU DUPLO EFEITO
Nos compressores de simples efeito, a compressão é efetuada de um lado
apenas do êmbolo, de tal forma que há apenas uma compressão para cada rotação
do eixo do compressor.
Nos compressores de duplo efeito, o cilindro dispõe de uma câmara de
compressão em cada lado do pistão, de modo que são efetuadas duas compressões
a cada rotação do eixo do compressor. Para tanto, a articulação do pistão, nesse
tipo de compressores, é feita por meio de uma haste rígida que desliza numa
graxeta de vedação especial, situada na tampa que fecha a parte do cilindro
posterior ao pistão.
21
Figura 2.2.1 - Arranjo dos cilindros nos compressores de dois cilindros de duplo efeito.Fonte: CORDEIRO, 2010.
Figura 2.2.2 - Arranjo dos cilindros nos compressores de simples efeito.Fonte: CORDEIRO, 2010.
2.2.2 DE UM OU MAIS ESTÁGIOS
O número de estágios se relaciona com o número de compressões
sucessivas sofridas pela massa fluida que circula pelo compressor. Cada estágio de
compressão é efetuado em cilindro à parte. Assim, um compressor de dois estágios
terá, necessariamente, no mínimo, duas câmaras de compressão. Neste caso, o
primeiro cilindro, de maior tamanho, é designado de cilindro de baixa pressão,
enquanto que o segundo, menor, é designado de cilindro de alta pressão.
22
Figura 2.2.2.1 - Compressor de um estágio, horizontal, duplo efeito resfriado a água.Fonte: CORDEIRO, 2010.
Figura 2.2.2.2 - Compressor de dois estágios, manivelas em ângulo reto, duplo efeito, resfriado a água, modelo XLE da Ingersoll-Rand.
Fonte: CORDEIRO, 2010.
2.2.3 DE UM OU MAIS CILINDROS
Os compressores de êmbolo, assim como os motores a combustão interna,
são usualmente classificados de acordo com o número de cilindros e respectiva
disposição. Assim podemos falar nos seguintes tipos de compressores:
Verticais, de um cilindro; quando verticais com mais de um cilindro em linha;
Horizontais, com um ou mais cilindros;
Opostos, horizontais ou verticais; quando em número par de cilindros, estes
são dispostos, uns em oposição aos outros;
23
Em esquadro; quando de dois cilindros, um é vertical e outro horizontal;
Em V;
Em W;
Em estrela;
etc.
2.2.4 DE BAIXA, DE MÉDIA E DE ALTA PRESSÃO
Quanto à pressão efetiva atingida pelo fluido comprimido, os compressores
alternativos são classificados de acordo com os seguintes limites:
Baixa pressão, até 1 Kgf/cm2;
Média pressão, de 1 a 10 Kgf/cm2;
Alta pressão, para pressões superiores a 10 Kgf/cm2.
2.2.5 REFRIGERADOS A AR OU A ÁGUA
Para garantir um funcionamento eficiente, os compressores alternativos
dispõem na maior parte dos casos, de elementos especiais para resfriamento.
O resfriamento a ar é feito por meio de aletas que, colocadas externamente
nas paredes e na tampa dos cilindros, aumentam a superfície de contato das partes
aquecidas do compressor com ar exterior.
O resfriamento a água consiste em fazer circular água em cavidades situadas
nas paredes e na tampa dos cilindros.
2.3 CARACTERÍSTICAS DO COMPRESSOR DE PISTÃO
É capaz de atingir as mais altas pressões de descarga entre todos os demais
tipos de compressores;
24
Possui vazão pulsante;
Possui grande número de peças móveis;
É o único tipo de compressor que possui válvulas;
Podem ser de simples ou duplo efeito.
2.4 COMPONENTES DE UM COMPRESSOR DE PISTÃO
Os principais componentes de um compressor de pistão estão relacionados
abaixo:
1. Cilindro.
Executado em material resistente tanto à ruptura como ao desgaste, dispõe
ou não de elementos especiais de arrefecimento.
2. Cabeçote ou tampa do cilindro.
De construção igualmente reforçada, mantém, contra o cilindro, perfeita
vedação.
3. Válvulas de sucção e de descarga.
As válvulas podem ser de diversos tipos, como de guias, de disco, de canal,
de palheta.
As de guia são semelhantes às usadas nos motores a explosão, e eram
adotadas nos compressores antigos. Hoje em dia, seu uso é bastante restrito.
As de canal são bastante simples e opõem pequena resistência à passagem
do fluido que circula pelo compressor.
As válvulas de palhetas são usadas normalmente com compressores de
pequena potência.
Em quase todos os casos, o funcionamento das válvulas é provocado pelas
diferenças de pressão que se verificam durante as fases de sucção e de descarga
do compressor.
A localização das válvulas varia de acordo com o fabricante, sendo usual a
sua colocação no cabeçote ou na parede dos cilindros, podendo ainda, estar a
válvula de sucção instalada no êmbolo, o qual é vazado a fim de permitir a
25
passagem do fluido aspirado, que é admitido pela parede do cilindro; é o que
acontece com muitos compressores de amoníaco.
4. Pistão.
Geralmente oco, para ter seu peso reduzido, de duralumínio ou de ferro, com
ou sem anéis de segmento, a fim de evitar fuga de pressão e proporcionar, ao
mesmo tempo, a lubrificação das superfícies em contato. Maquinas Térmicas e
Hidráulicas UERJ
5. Biela.
Serve de ligação entre o pistão e a manivela. Na extremidade superior, onde
se aloja o pino do pistão, dispõe de uma bucha, geralmente de bronze; na
extremidade inferior, dispõe de uma bucha bipartida, de metais antifricção, removível
ou não.
6. Eixo de manivelas.
Tem como objetivo transformar o movimento rotativo do motor de
acionamento no movimento alternativo do pistão.
3 PLANTA DE PROCESSO DE UM COMPRESSOR DE PISTÃO
3.1 PLANTA DE UM COMPRESSOR INDUSTRIAL DE PISTÃO
MOTOR ELÉTRICO
1
POLIA
2
CORREIA
3 4
SERPENTINA
9
6
PROTETORDE CORREIA
BIELAPISTÃ
O
REGISTRO
5
VÁLVULA DE ADMISSÃO
7
FILTRO DE AR
8
VÁLVULA DE SAÍDA
RESERVATÓRIO
11
UNIDADE COMPRESSORA
4 6
VISOR DE ÓLEO
Válvula de retenção
10
12
PRESSOSTATO
VÁLVULA DE ALÍVIO
TERMÔMETRO
MANÔMETRO
VÁLVULA SEGURANÇA
PURGADOR
26
Figura 3.1.1 - Planta de compressor industrial de pistão - Modelo Pressure. Fonte: Microsoft Power Point.
1- Motor elétrico: Aciona a unidade compressora através da polia e da
corrente, transformando a energia elétrica em mecânica.
2 - Polia: Peça acoplada ao motor elétrico, transferindo energia mecânica
para a correia.
3- Correia: Transfere a energia mecânica do motor elétrico, sendo, da polia do
motor para o volante da unidade compressora.
Protetor de correia: Protege as partes giratórias tais como polia do motor,
volante e correia.
UNIDADE COMPRESSORA
27
4 - Biela: Converte o movimento rotativo do eixo no movimento translacional
do pistão.
5 - Pistão: Comprime o ar sobre pressão.
6 - Válvula de admissão: Possibilita a entrada do ar atmosférico para dentro
da câmara de compressão. Sua geometria tem de ser projetada para a passagem
eficiente do fluxo de ar.
7 - Filtro de ar: Retém as impurezas do ar captado no ar atmosférico. Mantém
fora a poeira e a sujeira, prolongando a vida útil do cilindro. É um componente
substituível.
8 - Válvula de saída: Possibilita a saída do ar comprimido do cilindro para o
reservatório.
Válvula de alívio: Despressuriza o interior da unidade compressora de modo
que o motor elétrico dê partida sem sofrer um grande esforço inicial.
Visor de óleo: Indica o nível de óleo lubrificante no compressor de maneira a
auxiliar a necessidade de reposição.
9 - Serpentina: Tubo de ligação entre a unidade compressora e o reservatório
que resfria o ar comprimido conduzindo-o ao reservatório de ar.
10 - Válvula de retenção: Retém o ar comprimido no reservatório de ar
evitando o seu retorno quando o cabeçote para.
11 - Reservatório: Armazena o ar comprimido. Fabricado com pintura a pó de
acordo com a NR-131.
Pressostato: Controla o funcionamento do compressor de modo a não permitir
que este ultrapasse a pressão máxima de trabalho permitida.
Válvula de segurança: Fabricada com certificado ASME.
Termômetro: Indica a temperatura no interior do reservatório de ar em graus
Celsius.
Manômetro: Indica a pressão no interior do reservatório de ar em lbf/pol², psig,
bar, kgf/cm².
Purgador: Registro de saída de condensado acumulado no interior do
reservatório.
Registro: Controla a liberação de ar comprimido.
1 NR-13 é a norma regulamentadora 13 do Ministério do Trabalho e Emprego do Brasil, e tem como objetivo condicionar inspeção de segurança e operação de vasos de pressão e caldeiras. Foi criada em 8 de junho de 1978, sofrendo revisões pela portarias SSMT n.°2, de 8 de maio de 1984, SSMT n.°23, de 27 de dezembro de 1994 e pela Portaria SIT n.º 57, de 19 de junho de 2008.
ENTRADA DE AR E FILTRO
1
TUBO DE ENTRADA DE
AR
2
MOTOR (cabeçote)
3 4
PROTETOR DE
SOBRECARGA
5
MANÔMETRO DO RESERVATÓRIO
DE AR (5 cm)
6
MANÔMETRO DO REGULADOR DE PRESSÃO (4 cm)
7
9
CONECTOR DO
REGULADOR DE PRESSÃO
REGULADOR DE
PRESSÃO
1011
VÁLVULA DE
DRENAGEM
RESERVATÓRIO DE AR
1314
REGISTRO DE SAÍDA DE AR
12
MANGUEIRA TRANÇADA
15
CABO DE ENERGIA
19181716
Válvula de retençãoVálvula solenoideConector cotovelo
8
Válvula de segurança
Capacitor
28
3.2 PLANTA DE UM COMPRESSOR DE PISTÃO PARA USO ODONTOLÓGICO
1 - Entrada de ar e filtro: Local por onde o compressor suga o ar ambiente.
Deve estar sempre com o filtro de ar instalado, o filtro remove as partículas de poeira
suspensas no ar ambiente, a admissão ar limpo no reservatório aperfeiçoa o
desempenho do compressor e aumenta sua vida útil.
2 - Tubo de entrada de ar: Tubo plástico que deve ser acoplado ao
compartimento do filtro de ar, deve estar voltado para baixo. Sua função é minimizar
o ruído produzido pela sucção de ar.
3 - Motor (cabeçote): É a parte do equipamento responsável pela sucção do
ar para dentro do reservatório.
Figura 3.2.1 - Compressor de ar de uso odontológico.Fonte: Microsoft Power Point.
29
4 - Pressostato (sensor de pressão) com chave liga/desliga: Dispositivo
responsável por regular os limites máximo e mínimo da pressão de trabalho do
reservatório de ar. A chave liga/desliga está localizada na parte superior do
pressostato.
5 - Protetor de sobrecarga: Semelhante a um fusível, trata-se de um relé
térmico que tem por finalidade proteger as instalações elétricas contra excessos ou
falta de corrente.
6 - Manômetro do reservatório de ar (5 cm): Dispositivo que exibe a pressão
de saída de ar ajustada no controlador.
7 - Manômetro do regulador de pressão (4 cm): Dispositivo que exibe a
pressão de saída de ar ajustada no controlador.
8 - Válvula de segurança: Válvula que entra em funcionamento para a
liberação de pressão caso haja falha do pressostato.
9 - Capacitor: Dispositivo responsável por iniciar o funcionamento do motor,
está localizado no compartimento logo abaixo do cabeçote.
10 - Conector do regulador de pressão: Conexão que liga o reservatório de ar
ao controlador de pressão.
11 - Regulador de pressão: Dispositivo de segurança com filtro de ar que
regula a pressão de saída do ar possui um compartimento de policarbonato para
visualização, armazenamento e descarte de água resultante da condensação.
12 - Registro de saída de ar: Válvula com engate rápido por onde o ar
comprimido é liberado para utilização.
13 - Válvula de drenagem: Válvula de drenagem responsável pela eliminação
do acúmulo de água condensada no interior do reservatório de ar.
14 - Reservatório de ar: Tanque onde o ar comprimido fica armazenado, sua
capacidade varia de acordo com o modelo.
15 - Mangueira trançada: Mangueira resistente à alta pressão temperatura
que transfere o ar sugado pelo cabeçote ao reservatório de ar.
16 - Válvula de retenção: Dispositivo responsável por reter o ar comprimido no
interior do reservatório, evitando assim seu retorno para o cabeçote quando o
compressor entra em estado de repouso.
17 - Válvula solenoide: Válvula responsável por aliviar a pressão contida no
cabeçote quando o compressor entra em estado de repouso, está localizada no
interior do compartimento do capacitor.
30
18 - Conector cotovelo: Mangueira resistente à alta pressão temperatura que
transfere o ar sugado pelo cabeçote ao reservatório de ar.
19 - Cabo de energia: Dispositivo responsável por reter o ar comprimido no
interior do reservatório, evitando assim seu retorno para o cabeçote quando o
compressor entra em estado de repouso.
4 INSTALAÇÃO E ESQUEMA ELÉTRICO
4.1 INSTALAÇÕES DE COMPRESSORES
31
Na instalação de um compressor, é preciso ter cuidado quando o movimenta
para que não ocorram quedas.
É necessário instalar o compressor em uma base de concreto que suporte
devidamente o peso, sendo um pavimento sólido e horizontal. Em tal instalação, o
reservatório de ar não pode chumbado rigidamente ao pavimento e se recomentada
que coloque amortecedores entre o pé do reservatório e a base de concreto.
Devem-se respeitar as distâncias mínimas de instalação para evitar possíveis
problemas em locais ventilados, livres de poeira, umidade e produtos químicos.
Quando isso não ocorre, é preciso instalar tubulações de sucção externa.
No processo de instalação se faz necessário posicionar a válvula de saída do
ar comprimido, fechar a válvula e por fim conectar a rede de ar à válvula. Logo após
um profissional competente realizará as ligações elétricas e por fim fazer uma
inspeção inicial de funcionamento.
Para instalar a chave magnética, deve-se ter uma proteção térmica em série
com o pressostato (automático) para o funcionamento automático de carga e
recarga do vaso de pressão/reservatório de ar. Depois, coloca um botão de
emergência (parada do motor) próximo ao compressor.
Utilizam-se fusíveis/disjuntores e relé de proteção térmica 10% acima da
amperagem do motor elétrico.
Na instalação elétrica do compressor se consulta um técnico especializado
para avaliar as condições gerais da rede elétrica e seleciona os dispositivos de
alimentação e proteção adequados. Para tal, devem ser seguidas as
recomendações especificadas na Norma Brasileira de Instalações Elétrica de Baixa
Tensão – NBR5410.
Inicialmente conectam-se os cabos do motor conforme indicado na plaqueta
de identificação do mesmo, observando a correspondente tensão e frequência da
rede elétrica.
Para uma melhor segurança, a carcaça do motor e o pressostato devem ser
adequadamente ligados ao fio terra da instalação. Os cabos de alimentação devem
ser dimensionados de acordo com a potencia do motor, tensão de rede e distância
da fonte de energia elétrica.
32
4.2 ESQUEMAS ELÉTRICOS - MOTORES MONOFÁSICOS
Figura 4.2.1 - Esquema elétrico - motores monofásicos. Fonte: Manual Pressure.
4.3 ESQUEMA ELÉTRICO - MOTORES TRIFÁSICOS DE PARTIDA DIRETA
33
Figura 4.3.1 - Esquema elétrico - motores trifásicos.Fonte: Manual Pressure.
5 MANUTENÇÃO, SEGURANÇA E RISCOS À SAÚDE
5.1 MANUTENÇÃO DE COMPRESSORES
34
A manutenção dos compressores consiste basicamente na observação do
nível do óleo lubrificante e na realização da troca de óleo quando a viscosidade não
estiver de acordo com o a boa lubrificação das peças móveis da unidade
compressora. Esse óleo irá dissipar o calor gerado pela fricção, reduzir os
vazamentos internos de ar, remover água de condensação, remover limalhas e
outros tipos de depósitos e proteger as peças contra corrosão. Dentro da unidade
compressora existe uma peça chamada salpico que tem a função de agitar o óleo
dentro da unidade compressora, espalhando-o por toda a superfície interna. Cada
marca possui suas próprias recomendações a respeito do tempo no qual deve ser
realizada a troca de óleo. No caso da pressure a primeira troca deverá ser realizada
após cinquenta horas de trabalho ou um mês de uso e as próximas trocas deverão
ser feitas após duzentas horas de trabalho ou dois meses de uso. Para realizar a
troca de óleo deve-se retirar o plug de entrada de óleo e depois o de saída de óleo.
Depois de esgotado todo o óleo, o plug de esgotamento deve ser posto no seu local
e, com o auxílio de um funil, o novo óleo deve ser colocado até atingir o nível
especificado. Vale esclarecer que para cada modelo de óleo existe uma quantia
adequada a ser colocada, de acordo com a figura 5.1.2. Não se devem misturar
óleos de marcas diferentes, pois isso poderá danificar o compressor.
35
Figura 5.1.1 - Esquema da lubrificação da unidade compressora.Fonte: Manual Pressure.
Figura 5.1.2 - Quantia adequada de óleo de acordo com o modelo.Fonte: Manual Pressure.
36
Figura 5.1.3 - Troca de óleo - Compressor de pistãoFonte: Manual Pressure.
5.2 FILTRO DE AR
O filtro de ar para captação é um componente de proteção da entrada de ar
da unidade compressora. Ele protege a entrada de poeira e limalhas de ferro, que
prejudicam o bom funcionamento do seu compressor, mas não protege a entrada de
gases como monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2).
A utilização de filtro de ar na captação não garante a qualidade do ar
comprimido gerado pelo compressor. Este ar comprimido é impróprio para o
consumo humano, salvo se instalados pós-filtros.
É preciso trimestralmente ou a cada 600 horas, substituir o elemento filtrante.
5.3 PROVÁVEIS CAUSAS E RESOLUÇÃO DE DEFEITOS
37
Os compressores podem apresentar falhas em sua fabricação ou, em função
de sua utilização, apresentar comportamento inadequado, como: aquecimento, baixa
vazão de ar comprimido, excesso de ruídos, consumo excessivo de óleo lubrificante,
enfim, indícios que irão indicar que o equipamento não está funcionado
corretamente. Com o objetivo de facilitar a localização do problema e os
procedimentos que devem ser tomados as fabricas fornecedoras dessas máquinas
dispõem um manual com uma série de casos ,onde devem ser tomadas medidas
específicas ou a assistência técnica deverá ser requisitada. Segue abaixo um
exemplo de uma tabela com diversas informações a respeito do compressor da
fabricante pressure.
38
Figura 5.3.1 - Quadro de defeitos e suas respectivas causas I. Fonte: Manual Pressure.
Figura 5.3.2 - Quadro de defeitos e suas respectivas causas II. Fonte: Manual Pressure.
39
Figura 5.3.3 - Quadro de defeitos e suas respectivas causas III. Fonte: Manual Pressure.
Figura 5.3.4 - Quadro de defeitos e suas respectivas causas IV. Fonte: Manual Pressure.
40
5.4 SEGURANÇA
As orientações experimentais, em particular, as orientações de segurança,
devem ser lidas cautelosamente anteriormente à preparação.
Os participantes no experimento devem ser orientados a cerca da operação
correta da unidade antes do experimento.
É imprescindível que as seguintes orientações de segurança sejam
observadas para operar de forma correta e livre de riscos.
5.5 RISCOS À SAÚDE
PERIGO! Cuidado ao realizar trocas nos componentes do sistema elétrico.
Existe risco de choque elétrico. Por isso, é importante primeiramente desconectar a
unidade da rede de alimentação. Somente autorize o conserto por equipe
especializada.
PERIGO! Cuidado próximo às superfícies quentes e aos componentes do
sistema. Existe risco de queimaduras. Antes de trabalhar no sistema, deixe-o
resfriar.
41
PERIGO! Cuidado com o mecanismo de transmissão. Existe risco de
ferimentos devido às peças giratórias. Sempre operar a unidade com uma proteção
da cesta.
5.6 RISCOS PARA OS EQUIPAMENTOS E FUNÇÃO
ATENÇÃO! O sistema não deve ser operado sem supervisão.
CUIDADO! Não modificar ou desabilitar os dispositivos de segurança. Não
adulterar as válvulas de segurança. Não efetuar modificações no comutador de
proteção de sobrecorrente!
CUIDADO! No medidor de fluxo, ao exceder a variação da medição superior a
20% pode causar danos ao seu funcionamento. Os picos de pressão e o fluxo
repentino causados pelas válvulas solenoides, válvulas de boia ou similares podem
acarretar danos irreparáveis à unidade.
42
6 CARACTERÍSTICAS GERAIS DO COMPRESSOR PRESSURE
6.1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS COMPRESSORES DE AR PRESSURE
Para a realização desse trabalho, o manual do compressor de ar Pressure foi
utilizado como base para a construção da planta de um compressor industrial, assim
para melhores interpretações, serão detalhadas algumas informações relacionadas
ao seu respectivo compressor.
6.2 DEFINIÇÃO TÉCNICA DO COMPRESSOR DE PISTÃO
É uma máquina em que determinada quantidade de ar ocupante de um certo
espaço, é diminuído mecanicamente e alocado dentro de um reservatório,
resultando em um aumento interno de pressão.
6.3 DESCRIÇÃO GERAL
Os compressores de ar Pressure são equipamentos lubrificados a óleo,
resfriados a ar e acionados por correia através de um motor elétrico.
Os compressores podem estar sobre bases artesianos ou vasos de
pressão/reservatório de ar.
6.4 FUNCIONAMENTO
43
Primeiramente, ocorre a transformação da energia elétrica, que é fornecida ao
motor elétrico, em energia mecânica. Daí, essa energia é transmitida por meio de
correias para a unidade compressora.
Ocorre então, o movimento das bielas por meio dessa energia transferida,
que por sua vez, movimentam os pistões, fazendo o comprimento do ar contido nos
cilindros. Em seguida, o ar comprimido é levado, por meio da serpentina, sendo
armazenado no reservatório de ar.
Funcionamento em carga: A unidade compressora pressuriza o reservatório
de até atingir sua capacidade máxima de pressão regulado em fábrica, enquanto a
pressão de trabalho for inferior ao limite máximo. Em seguida, automaticamente, o
compressor é desligado através do pressostato(automático).
Funcionamento em carga: O compressor funcionará automaticamente até
atingir a pressão máxima de trabalho quando a pressão do reservatório baixar para
a pressão de recarga.
6.5 ITENS PRINCIPAIS
01-Unidade Compressora: aspira e comprime o ar atmosférico.
02-Vaso de Pressão/Reservatório de Ar: armazena o ar comprimido.
03-Motor Elétrico: aciona a unidade compressora através da polia e correia,
transformando energia elétrica em mecânica.
04-Pressostato: controla o funcionamento do compressor de modo a não permitir
que este exceda a pressão máxima de trabalho permitida.
05-Válvulas Piloto/Descarga: a válvula piloto controla o funcionamento do
compressor, não permitindo que este exceda a pressão máxima de trabalho,
acionando a válvula canhão para liberação de uma certa quantidade de ar,
diminuindo a pressão interna do reservatório.
06-Válvula de Retenção: retém o ar comprimido no reservatório de ar evitando
seu retorno quando o cabeçote para.
07-Válvula se Segurança: despressuriza o reservatório de ar no caso de
elevação da pressão máxima permitida.
44
08-Válvula de Alívio: despressuriza o interior da unidade compressora, de modo
que, o motor elétrico dê sua partida sem sofrer um grande esforço inicial.
09-Manômetro: indica a pressão no interior do reservatório de ar em lbf/pol², psig,
bar, kgf/cm².
10-Serpentina: tubo de ligação entre a unidade compressora e o reservatório que
resfria o ar comprimido conduzindo-o ar reservatório de ar.
11-Filtro de Ar: retêm as impurezas do ar captado no ar atmosférico.
12-Correia: transfere a energia mecânica do motor elétrico, sendo, da polia do
motor para o volante da unidade compressora.
13-Protetor de Correia: protege as partes giratórias, tais como: polia do motor,
volante e correia.
14-Polia: peça acoplada ao motor elétrico, transferindo a energia mecânica para
a correia.
15-Registro: controla a liberação de ar comprimido;
16-Purgador: registro de saída de condensado acumulado no interior do
reservatório.
17-Entrada de Óleo: orifício para entrada do óleo lubrificante.
18-Saída de Óleo: orifício de saída do óleo lubrificante.
19-Visor de nível de Óleo: indica o nível de óleo lubrificante no compressor de
maneira a auxiliar a necessidade de reposição.
20-Placa de Identificação: indica os dados técnicos do compressor.
21-Placa de Identificação do Reservatório: indica os dados técnicos do
reservatório.
22-Adesivo informativo: indica informações de uso, dados técnicos, linha e
modelo do compressor.
Observações:
- Pressostato: utilizado apenas em compressores de sistema intermitente.
- Válvulas Piloto/Descarga: utilizado apenas em compressores de sistema contínuo.
6.6 CUIDADOS
45
O uso inapropriado de um compressor de ar pode gerar danos não apenas
materiais como também físicos. No intuito de evitá-los, aconselha-se atentar e
seguir as recomendações abaixo:
1. Este equipamento:
Deve ser manuseado por uma pessoa capacitada. E para sua
manutenção, é necessário que o operados utilize Equipamentos de
Proteção Individual (EPI) apropriados para a atividade;
Possui partes quentes, elétricas e peças em movimento; sendo assim, não
deverá ser manuseados em locais onde pessoas não autorizadas,
crianças ou animais tenham acesso;
Deve ser instalado e operado em locais ventilados e com proteção contra
umidade ou incidência de água, devendo a entrada de ar estar sempre
limpa, inibindo a aspiração de resíduos através do filtro.
Necessita a ligação de um fio terra na carcaça do motor para segurança. A
não observância desse item pode causar choque elétrico;
Quando conectado à energia elétrica, pode ligar ou desligar
automaticamente em função da pressão no reservatório ou atuação de
elementos de proteção elétrica;
Pode provocar interferências mecânicas ou elétricas em equipamentos
sensíveis que estejam próximos;
2. O ar comprimido produzido é impróprio para o consumo humano, pois pode
conter monóxido de carbono e outras substâncias nocivas. Se usado para tal, é
necessária a instalação de filtros especiais após o compressor. Consulte a
PRESSURE para maiores informações.
3. Não altere a regulagem da válvula de segurança e do pressostato, pois os
mesmos já saem com regulagem de fábrica. Se for necessário algum ajuste no
pressostato, utilize o SAP (Serviço de Atendimento PRESSURE) mais próximo.
4. Nunca utilize extensão elétrica fora do especificado. Neste caso, mantenha
o compressor próximo à tomada e utilize uma mangueira de ar mais longa. A não
observância desta instrução poderá ocasionar danos na parte elétrica do
compressor e para o próprio usuário.
5. Não efetue a manutenção com o compressor ligado, não remova
acessórios fixados no reservatório quando o mesmo estiver pressurizado, não faça a
46
limpeza ou mexa na parte elétrica sem antes desconectar o compressor da rede
elétrica. A não observância destas orientações poderá causar danos físicos ao
usuário.
6. Nunca efetue a limpeza da parte externa do compressor com solvente.
Utilize detergente neutro.
7. Providencie para que não ocorra acúmulo de solventes, tintas ou outro
produto químico que possa ocasionar risco de explosão ou danos para o
compressor.
8. Nunca efetue reparos ou serviço de solda no reservatório, pois estes
podem afetar sua resistência ou ocultar problemas mais sérios. Se existir algum
vazamento, trinca ou deterioração por corrosão, suspende imediatamente a
utilização do equipamento e procure o SAP.
9. Após a instalação do equipamento no local de trabalho deve ser realizada
uma inspeção por um Profissional habilitado de acordo com a NR-13 do Ministério
do trabalho, o mesmo define a forma de inspeção prazo para serem realizado as
inspeções, sendo o prazo máximo para inspeção de cinco anos, abrindo um
"Registro de Segurança" devendo ser constituído de livro próprio, com páginas
numeradas, ou outro sistema equivalente onde serão registradas: a) todas as
ocorrências importantes capazes de influir nas condições de segurança da vaso de
pressão (reservatório de ar); b) As ocorrências de inspeções de segurança
periódicas e extraordinárias, devendo constar o nome legível e assinatura.
Recomenda-se a substituição do reservatório por um novo a cada 10 anos ou a
critério do engenheiro.
10. Antes de mudar de local desligue o compressor. Efetue uma boa fixação
ao transportar em veículos.
11. Na presença de qualquer anomalia no equipamento, suspenda
imediatamente o seu funcionamento e entre em contato com o SAP mais próximo.
6.7 PROCEDIMENTOS DE PARTIDA INICIAL
Após a instalação do compressor, deverá ser feito o procedimento de partida
inicial, no qual consistem as seguintes etapas: verificação do nível de óleo, que
47
deverá estar no centro do visor de nível; abrir totalmente o registro; acionar a chave
de partida e verificar se o sentido de rotação é o mesmo indicado pela seta
localizada no volante, caso o sentido não seja o mesmo, deve-se desconectar o
equipamento a rede elétrica; depois que as chaves de partida forem acionadas, é
preciso deixar o compressor trabalhar por certa de dez minutos para que haja a
lubrificação de todas as peças do compressor; em seguida fecha-se totalmente o
registro para que o compressor encha totalmente o reservatório, os compressores
de baixa e alta pressão desligarão (através do pressostato) ou entrarão em alívio
(através das válvulas piloto/descarga, se estiverem instaladas) automaticamente,
quando o manômetro indicar a pressão máxima permitida; o funcionamento da
válvula de segurança deve ser verificado, por fim, abri-se o purgador para drenar o
condensado (água) do reservatório e fecha-o em seguida; é preciso abrir o registro
para esvaziar totalmente o reservatório e fecha-o em seguida.
Ao final dos procedimentos de partida, o compressor Pressure está pronto
para operar, para tal, deve-se conectá-lo à rede de distribuição de ar e acionar o
motor elétrico. Quando o compressor atingir a pressão máxima, é preciso abrir o
registro deixando que o ar comprimido flua para a rede de distribuição. Para maiores
cuidados, é bom verificar a existência de vazamento ao longo da tubulação
utilizando uma solução de água e sabão e tomando as devidas providências.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
48
Ao final da elaboração deste trabalho o grupo pode ampliar seus
conhecimentos com relação às informações e dados obtidos na elaboração da
planta de um processo de um compressor, compreendendo melhor as etapas e
componentes envolvidos.
Além disso, com a pesquisa realizada, foi possível compreender mais sobre
compressores em geral e principalmente compressores de pistão e suas aplicações.
Atentar para o modo de instalação, manutenção e o esquema elétrico dos
compressores, é de fundamental importância para saber como colocar o compressor
em funcionamento e mantê-lo seguro nas suas operações para evitar possíveis
problemas futuros.
O manual de instrução do compressor de ar Pressure foi utilizado como base
para a realização da planta de um processo e melhor entendimento de como um
compressor de ar pode ter sua aplicação, observando a melhor forma de manusear
o equipamento de modo a garantir um funcionamento seguro, uma boa eficiência e
uma maior vida útil do equipamento.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
49
SILVA, Emílio Carlos Nelli Silva. Apostila de Pneumática. São Paulo: Escola
Politécnica da USP, 2002.
PACHECO, Lucas de Macedo. Compressores. Pindamonhangaba: SENAI,
2011.
Disponível em:
<http://www.pressure.com.br/download/manual_compressores_de_pistao.pdf>
Acesso: 21/09/2012.
Disponível em:
<http://www.feng.pucrs.br/lsfm/alunos/luc_gab/compressores.html> Acesso em: 23
setembro de 2012.
