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);

Classificação Quanto às Aplicações

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;

Classificação Quanto às Aplicações

Classificação Quanto às Aplicações

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.

Classificação Quanto às Aplicações

Compressores de refrigeração;

• Operam com fluidos bastante específicos;

• Condições de sucção e descarga pouco variáveis;

• Em alguns casos tratado como compressor de processo.

Classificação Quanto às Aplicações

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.

Classificação Quanto ao Princípio de Concepção

• 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

Classificação Quanto ao Princípio de Concepção

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

Princípios de Funcionamento

Válvula de Admissão Válvula de

Descarga

Pistão

Cilindro

Biela

Cárter

Compressor Alternativo

Princípios de Funcionamento

Compressor Alternativo

Princípios de Funcionamento

• 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

Princípios de Funcionamento

Compressor de Diafragma

Princípios de Funcionamento

Compressor de Diafragma

Princípios de Funcionamento

• 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

Princípios de Funcionamento

Compressor de Palhetas

Rotor

Descarga

Palheta

Sucção

Princípios de Funcionamento

Compressor de Palhetas

Princípios de Funcionamento

Compressor de Palhetas

Princípios de Funcionamento

• 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

Princípios de Funcionamento

Compressor de Parafusos

Princípios de Funcionamento

Compressor de Parafusos

Princípios de Funcionamento

• 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

Princípios de Funcionamento

Compressor de Lóbulos

Princípios de Funcionamento

Compressor de Lóbulos

Princípios de Funcionamento

• 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

Princípios de Funcionamento

Compressor Centrífugo

Voluta

Difusor da Voluta

Anel Difusor

Impelidor

Princípios de Funcionamento

Compressor Centrífugo

Princípios de Funcionamento

Compressor Centrífugo

Princípios de Funcionamento

• 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

Princípios de Funcionamento

Compressor Axial

Princípios de Funcionamento

• 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

Princípios de Funcionamento

Compressor Axial

Princípios de Funcionamento

Compressor Axial

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 Alternativo

Ciclos Teóricos de Compressão

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

Ciclos Teóricos de Compressão

• Processo ineficiente em

comparação com qualquer

alternativa onde há

compressão interna.

Compressor de Lóbulos

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.

Compressor Alternativo

Escolha do Tipo de Compressor

• Baixo peso e construção simples;

• Baixa eficiência comparado com compressor alternativo;

• Baixo nível de manutenção;

• Grande aplicação em instalações de ar comprimido e refrigeração.

Compressor de Palhetas

Escolha do Tipo de Compressor

• Alto custo inicial;

• Pouca manutenção requerida;

• Grande aplicação em instalações de ar comprimido e refrigeração;

• Insatisfatória adaptação à flexibilidade operacional geralmente requerida.

Compressor de Parafusos

Escolha do Tipo de Compressor

• 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.

Compressor Centrífugo

Escolha do Tipo de Compressor

• 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

Escolha do Tipo de Compressor

Escolha do Tipo de Compressor

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.