Tipos de compressores...

8/6/2019 Tipos de compressores...

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TIPOS

DE

COMPRESSORES

Aluno: Laertty Moraes Cavalcante

Demec - Instalações Industriais

Recife, 08 de junho de 11



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Sumario

1. Definição................................................................................. .....2

2. Tipos........................................................................................ ......2

3. Rotativos.................................................................................. .....4

3.1. Compressores de Parafusos......................................................4

3.2. Compressores de Parafusos de baixa pressão.........................5

3.3. Compressoresde Parafusos Simples.........................................5

3.4. Compressores de Parafusos duplos..........................................6

3.4.1. Compressão............................................................................. .6

3.4.2. Descargas.................................................................................. .6

3.5. Compressores Compound.......................................................... 7

3.6. Compressores Herméticos, semi-herméticos e abertos............8

4. Compressores Dinâmicos............................................................... 8

4.1 Compressores de Palheta.............................................................. 9

4.2 Compressores de Lóbulos..............................................................9

5. Características dos compressores rotativos.................................10



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1. Definição:

y O compressor é um equipamento industrial concebido para aumentar a pressão de um fluido em estado gasoso (ar, vapor de água,hidrogênio, etc...). Normalmente, conforme a equação de Clapeyron,a compressão de um gás também provoca o aumento de suatemperatura.

2. Tipos

Os compressores podem ser classificados em 2 tipos principais, conformeseu princípio de operação

2.1 Compressores de deslocamento positivo (ou Estáticos) : Estes sãosubdivididos ainda em Alternativos ou Rotativos .

y Nos c ompressores alternativos a compressão do gás é feita emuma câmara de volume variável por um pistão, ligado a ummecanismo biela-manivela similar ao de um motor alternativo.Quando o pistão no movimento ascendente comprime o gás aum valor determinado, uma válvula se abre deixando o gásescapar, praticamente com pressão constante. Ao final domovimento de ascensão, a válvula de exaustão se fecha, e a deadmissão se abre, preenchendo a câmara a medida que o pistãose move.

y Nos c ompressores rotativos , um rotor é montado dentro deuma carcaça com uma excentricidade (desnivelamento entre ocentro do eixo do rotor e da carcaça). No rotor são montadas

palhetas móveis, de modo que a rotação faz as palhetas semoverem para dentro e para fora de suas ranhura s. O gáscontido entre duas palhetas sucessivas é comprimido a medidao volume entre elas diminui devido à rotação e àexcentricidade do rotor.



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( C axial

2.2Compressores de D i m i os: Es t s são subd i ididos a i daem cen t íf ¡ g ¢ £ ou ¤ xi ¤ i £ .

Os compressores d i micos ou turbo compressores possuem do iscomponen tes pr inc i pa is: impe lidor e d i usor. 0 impe lidor é um componen terotati o mun ido de pás que transfere ao gás a energ ia receb ida de umac ionador. Essa transferênc ia de energ ia se faz em par te na forma c iné tica eem ou tra par te na forma de en tal pia. Pos ter iormen te, o escoamen toestabe lec ido no impe lidor é receb ido por um componen te f ixo denom inadodifusor, cuja função é promover a transformação da energ ia c iné tica do gásem en tal pia, com conseqüen te ganho de pressão. Os compressoresdinâm icos efe tuam o processo de compressão de mane ira con tínua, e

por tan to correspondem exa tamen te ao que se denom ina, em

termod inâm ica, um vo lume de con trole.

Quando são ap licados na a limen tação forçada de mo tores, os compressoresou turbocompressores são chamados de s istemas de indução forçada. E lescompr imem o ar que f lui para o mo tor. A pr inc i pa l diferença en tre umturbocompressor e um compressor é a fon te de energ ia. Em umcompressor, há uma corre ia que o conec ta d iretamen te ao mo tor. E le ob témsua energ ia da mesma forma como o a lternador do carro por exemp lo. Umturbocompressor e ac ionado por uma turb ina, que re tira energ ia dos gasesde escape do mo tor e mon tada no mesmo e ixo que o compressor.



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3. Compressores rotativos

Nos compressores rotativos, os gases são comprimidos por elementosgiratórios. Outras das particularidades destes tipos de compressores são por exemplo as menores perdas mecânicas por atrito, pois dispensam um maior número de peças móveis, a menor contaminação de ar com óleo

lubrificante, a ausência de reações variáveis sobre as fundações que provocam vibrações, o fato de a compressão ser feita de um modo continuoe não intermitente, como sucede nos alternativos e a ausência de válv ulasde admissão e de descarga que diminui as perdas melhorando o rendimentovolumétrico. Outro aspecto muito importante, para os diferentes tipos,

prende-se com a economia de energia, com os rendimentos volumétrico,associados a fugas, e mecânico, associado a movimentos relativos entre as

peças que constituem a máquina, e com a manutenção dos mesmos.

3.1 Compressores de parafusos



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Esse tipo de compressor possui dois rotores em forma de parafusos quegiram em sentido contrario, mantendo entre si uma condição d eengrenamento. A conexão do compressor com o sistema se faz através dasaberturas de sucção e descarga, diametralmente opostas: O gás penetra pelaabertura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. A

partir do momento em que há o engrenamento de um determinado filete, ogás nele contido fica encerrado entre o rotor e as paredes da carcaça. Arotação faz então com que o ponto de engrenamento vá se deslocando paraa frente, reduzindo o espaço disponível para o gás e provocando a suacompressão. Finalmente, é alcançada a abertura de descarga, e o gás éliberado. De acordo com o tipo de acesso ao seu interior, os compressores

podem ser classificados em herméticos, semi -herméticos ou abertos. Acategoria dos compressores de parafuso pode também ser sub-dividida emcompressores de parafuso duplo e simples. Os compressores de parafuso

podem também ser classificados de acordo com o número de estágios de

compressão, com um ou dois estágios de compressão (sistemas compound)

3.2 Compressores de parafusos de baixa pressão

O principio de funcionamento é o mesmo do compressor de parafuso, elestrabalham com pressões iguais ao soprador lóbulo, a única diferença que osrotores têm uma cobertura especial de teflon para garantir menores folgas eausência de contato do óleo com o ar, esses tipos de sopradores são isentosde óleo e com eficiência superior ao lóbulo (Roots), em pressões mais altassua vida útil é superior.

3.3 Compressores de parafusos simples

O compressor de parafuso simples, consiste num elemento cilíndrico comranhuras helicoidais, acompanhado por duas rodas planas dispostaslateralmente e girando em sentidos opostos. O parafuso gira com uma certafolga dentro de uma carcaça composta de uma cavidade cilíndrica. Esta

contém duas cavidades laterais onde se alo jam as rodas planetárias. O parafuso é acionado pelo motor, e está encarregado de acionar as duasrodas. O processo de compressão ocorre tanto na parte superior como nainferior do compressor. Com isto consegue-se aliviar a carga radial sobreos mancais, de modo a que a única carga que atua sobre os mesmos, alémdaquela resultante do próprio peso, é atuante sob re os eixos das rodas

planetárias, resultante da pressão do gás nos dentes das mesmas durante oengrenamento.



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3.4 Compressores de parafuso duplo

As secções transversais deste tipo de compressores podem apresentar configurações distintas. No entanto, em amb os os casos, o rotor machoapresenta quatro lóbulos, enquanto que o rotor fêmea, apresenta seis

reentrâncias (ou gargantas). Normalmente, o veio do motor atua sobre orotor macho, que por sua vez aciona o rotor fêmea. Um compressor parafuso duplo pode ser descrito como uma máquina de deslocamento positivo com dispositivo de redução de volume. O gás é comprimidosimplesmente pela rotação dos rotores acoplados. Este gás percorre oespaço entre os lóbulos enquanto é transferido axialmente da sucção para adescarga. Sucção Quando os ro tores giram, os espaços entre os lóbulosabrem-se e aumentam de volume. O gás então é succionado através daentrada e preenche o espaço entre os lóbulos. Quando os espaços entre oslóbulos alcançam o volume máximo, a entrada é fechada. O gás admitido

na sucção fica armazenado em duas cavidades helicoidais formadas peloslóbulos e a câmara onde os rotores giram.

3.4.1 Compressão

Os lóbulos do rotor macho começarão a encaixar-se nas ranhuras do rotor fêmea no fim da sucção, localizada na traseira do compressor. Os gases

provenientes de cada rotor são unidos numa cunha em forma de "V", com a ponta desse "V" situada na intersecção dos fios, no fim da sucção.Posteriormente, em função da rotação do compressor, inicia-se a reduçãodo volume no "V", ocorrendo a compressão do gás.(Informaçãotecnologica)

3.4.2 Descarga

No compressor de parafuso não existem válvulas para determinar quando acompressão termina. A localização da câmara de descarga é que det ermina

quando isto acontece. São utilizadas duas aberturas: uma para descargaradial na saída final da válvula de deslizamento e uma para descarga axialna parede de final de descarga. O posicionamento da descarga é muitoimportante pois controla a compressão , uma vez que determina a razãoentre os volumes internos. O processo de descarga é finalizado quandoespaço antes ocupado pelo gás é tomado pelo lóbulo do rotor macho. Estesistema de descarga confere a este tipo de compressores uma vantagemadicional perante os compressores alternativos: a capacidade de operarem



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com razões de compressão mais altas. Essa vantagem, deve-se ao fato deno final da descarga dos compressores de parafuso, todo o gás se ter expandido, isto é nenhum gás permanece dentro da câm ara como acontecenos compressores alternativos.

3.5 Compressores compound

Enquanto que a maioria dos compressores efetua a compressão num únicoestágio, estes usam dois pares de rotores. A compressão é repartida entreesses dois estágios, existindo entre cada um deles um processo dearrefecimento do gás que está a ser comprimido. Com isto, para além daeficiência energética ser superior, a temperatura do gás de descarga é

inferior àquela que seria obtida caso o compressor efetuasse a compressãonum único estágio. Nos compressores de parafuso arrefecidos a óleo, o óleoe o respectivo sistema de arrefecimento, são normalmente suficientes paragarantir que a temperatura dos gases de escape não são demasiadoelevadas. Estas poderiam por em causa quer a sua lubrificação, quer a suavida útil do equipamento. No entanto, quando a aplicação em causa exigir autilização de compressões isentas de óleo, os compressores de parafusocompound são uma boa solução. Nestes, mesmo que não se use o óleo, aexistência de um sistema de arrefecimento a ar ou a água entre os doisestágios de compressão, é o suficiente para garantir temperaturas do gás dedescarga que não se jam demasiado elevadas.



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3.6 Compressores herméticos, semi-herméticos e abertos

Nos compressores herméticos, aplicados apenas para pequenas potências, omotor e o compressor encontram-se acoplados e ambos encerrados por invólucro metálico selado.

Nos semi-herméticos, compressores mais modernos que os anteriores,apesar de o motor e o compressor se encontrarem acoplados e envolvidos

por um invólucro metálico, este pode ser desparafusado com vista a uma

manutenção local. Os compressores abertos são aqueles em que o acesso aoseu interior é facilitado. Podem ser abertos e reparados no próprio local defuncionamento. O motor encontra-se separados do compressor, sendo atransmissão efetuada normalmente através de correias.

4. Compressores Dinâmicos

Os compressores dinâmicos radias, no qual o escoamento de gás de saída é perpendicular ao eixo, são chamados compressores centrífugos. Hámodelos de compressores em que o escoamento do gás é paralelo ao eixo,chamados compressores axiais. A diferença construtiva e de aplicação entreos dois tipos e bastante perceptível. Os compressores centrífugos sãoadequados a gases venenosos, inflamáveis, em que se precisa comprimir uma grande quantidade de gas a uma alta pressão. Os compressores axiaissão adequados a gases menos perigosos, em grande s vazões e cu ja pressãode descarga não é tão alta (até 30 bar), embora se ja possível obter taxas de



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compressão duas vezes superiores a dos compressores centrífugos, em umamesma carcaça.

4.1 Compressores de palhetaO compressor de palhetas possui um rotor ou tambor central que giraexcentricamente em relação à carcaça. Esse tambor possui rasgos radiaisque se prolongam por todo o seu comprimento e nos quais são inseridas

palhetas retangulares, conforme é mostrado no detalhe da figuras abaixo.Compressor de Palhetas ± rotor Compressor de Palhetas ± vista frontalQuando o tambor gira, as palhetas deslocam-se radialmente sob a ação daforça centrífuga e se mantêm em contato com a carcaça. 0 gás penetra pelaabertura de sucção e ocupa os espaços definidos entre as palhetas.

Novamente observando a figura ao lado, podemos notar que, devido àexcentricidade do rotor e às posições das aberturas de sucção e descarga, osespaços constituídos entre as palhetas vão se reduzindo de modo a provocar a compressão progressiva do gás. A variação do volume contido entre duas

palhetas vizinhas, desde o fim da admissão até o início da descarga, define,em função da natureza do gás e das trocas térmicas, uma relação decompressão interna fixa para a máquina. Assim, a pressão do gás nomomento em que é aberta a comunicação com a descarga poderá ser diferente da pressão reinante nessa região. 0 equilíbrio é, no entanto, quaseinstantaneamente atingido e o gás descarregado. Compressores de palhetasrotativas são caracterizados pela versatilidade, potência, confiabilidade erelação preço-qualidade. Podem ser encontrados nos comboios, nas obras,destilarias, fábricas de bebidas, instalações de empacotamento e nasgrandes e pequenas unidades industriais .

4.2 Compressores de lóbulos

Esse tipo de compressor possui dois rotores em que giram em sentidocontrário, mantendo uma folga muito pequena no ponto de tangência entresi e com relação à carcaça. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa acâmara de compressão, sendo conduzido até a abertura de descarga pelos

rotores,. Os compressores de lóbulos, embora classificados volumétricos,não possuem compressão interna, porque os rotores apenas deslocam ofluido de uma região de baixa pressão para uma de alta pressão. Sãoconhecidos como sopradores ROOTS e constituem um exemplo típico doque se pode chamar de soprador, porque gera aumentos de pressão muito

pequenos.



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São amplamente utilizados na sobre alimentação de motores e comosopradores de gases de pressão moderada.

Os Compressores tipo roots, são compressores de baixa pressão, que sãomuito utilizados em transportes pneumáticos e na sobrealimentação dos

motores Diesel. Estes compressores apresentam um rendimentovolumétrico muito baixo, mas em compensação o rendimento mecânico éelevado. No entanto a principal vantagem d estes compressores é a suagrande robustez, o que permite que rodem anos sem qualquer revisão.

5. Características dos compressores rotativos

VANTAGENS

y O movimento é de rotação;y A velocidade de rotação é alta, o que permite acoplamento direto e

dimensões reduzidas;y A fundação pode ser pequena;y O rendimento volumétrico é alto e independente da relação de

pressão do compressor;y A ausência de válvulas, a não ser a da retenção de carga;y O arrefecimento pode ser feito durante a compressão por meio de

óleo;y O funcionamento é silencioso

DESVANTAGENS

y A lubrificação tem que ser eficiente;y A contaminação do gás com óleo lubrificante, o que exige um

separador de óleo na instalação;y Desgaste apreciável por atrito entre os rotores e a carcaça;y Fugas internas de gás.

Assim como a equação de Clapeyron , determina que a compressão de umgás resulta no aumento de sua temperatura, o primeiro e o segundo

princípio da termodinâmica igualmente não aceitam que exista trabalho

sem energia, nesse sentido "para melhorar a performance dos sistemascompressão" tanto do compressor hermético como a temperatura do própriogás comprimido (agente refrigerador) precisam passar por um processo deresfriamento diminuindo o volume sem alterar a composição, esse processode resfriamento que muitas vezes é feito erroneamente levando o sistemaao meio "além da perda de energia dissipada n a atmosfera" resulta em

poluição atmosférica e para capturar essa energia uma solução são os



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sistemas integrados de condensação que funcionam afixados na carcaça doscompressores herméticos.

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