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Compressorescompressores alternativos, compressores centrfugos, compressores axiais

Compressores

Contedo

1. 1.1 1.2 1.3 1.42. 2.1 2.2 2.3 2.4 3. 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 4. 4.1 4.2 4.3 4.4

Introduo Introduo Classificao dos compressores Aplicao e escolha dos compressores Tipos de compressoresCompressores alternativos Principais tipos e funcionamento Clculo termodinmico e de potncia Circuito de controle de capacidade Circuito de lubrificao Compressores centrfugos Principais tipos e funcionamento Clculo termodinmico e de potncia Sistemas auxiliares Circuitos auxiliares Operao Compressores axiais Principais tipos e funcionamento Clculo termodinmico e de potncia Circuito de controle de capacidade Circuito de lubrificao

Introduo1.1 Introduo Compressores consistem em mquinas operatrizes (transformam o trabalho mecnico em energia trmica) responsvel por elevar a energia dos fluidos (gs ou escoamento gasoso), pelo aumento de sua presso. Nos processos industriais, a elevao de presso requerida pode variar desde cerca de 1,0 atm at centenas ou milhares de atmosferas. O termo "sopradores" utilizado para designar as mquinas que operam com elevao de presso muito pequena porm superior aos limites usuais dos ventiladores. O comportamento de um compressor influenciado pelas caractersticas do processo (ou sistema) no qual est inserido, ou seja, pelos parmetros: Presso de suco (P1): presso do gs na entrada do compressor; Temperatura de suco (T1): temperatura do gs na entrada do compressor;

Natureza molecular do gs (composio): composio do gs, massa molecular;Presso de descarga (P2): presso do gs na sada do compressor. O desempenho dos compressores obtido em funo das grandezas:

Vazo de operao (volumtrica ou mssica): o volume requerido para ser deslocado, entre a suco e a descarga. Potncia de compresso (N): Temperatura de descarga (T2): F(Tsuco, Pdescarga, Psuco, Coef. Politrpico).

Eficincia politrpica (eficincia da compresso): a relao entre a energia especfica til e a energia especfica cedida (h) pelo compressor ao gs.Intensidade dos esforos. Os parmetros que diferem os tipos de compressores so:

Vazo de operao (Qo); Razo de compresso (P2 / P1); Composio do gs; Presso de descarga.

Introduo1.2 - Classificao dos compressores Os compressores apresentam formas diferentes e so subdivididos em dois grupos principais baseados no modo de compresso do fluido: intermitente ou contnuo, conforme mostra a Figura 1 (Brown, 2005).

O modo de compresso intermitente de natureza cclica, ou seja, uma quantia especfica de gas succionada pelo compressor, comprimida e depois ejetada, finalizando assim um ciclo. Esses tipos de compressores so referidos como compressores de deslocamento positivo, podendo ser: alternativos ou rotativos.No modo de compresso contnua o gs movido continuamente para dentro do compressor, submetido a compresso e descarregado sem interrupo do escoamento em qualquer ponto do processo. Esses compressores tambm so classificados em: dinmicos e ejetores, sendo que o ltimo no usa ao mecnica.

Figura 1 Quadro dos tipos de compressores (Brown, 2005)

Introduo1.3 Aplicao e escolha dos compressores A escolha do tipo de compressor depende das caractersticas previstas para o processo de compresso. Compressores centrfugos so empregados para comprimir grandes volumes de presso, enquanto compressores alternativos para compresso de baixos volumes. Os compressores axiais no so utilizados para compresso direta do gs, mas equipam as turbinas a gs dos turbocompressores e turbogeradores, onde comprimem o ar com fluido motriz do ciclo termodinmico. Os parmetros que traduzem as restries impostas a cada tipo de compressor. Esses parmetros so apresentados Tabela 1 abaixo. Compressor Alternativo Centrfugo Axiais Vazo aspirada (m/min) At 250 50-2.800 1.500-25.000 P2 mx (kPa) 250.000 ou + 70.000 1.000 P2/P1 mx 4,0 (por cilindro) 10,0 (por carcaa de mltiplos estgios) 6,0 (por carcaa de mltiplos estgios)

A faixa tpica de aplicao de cada compressor apresentada na Figura 2 abaixo.

Figura 2 Faixa de aplicao tpica dos compressores (Brown, 2005)

Introduo1.4 Tipos de compressores Compressor de palhetas: compressor volumtrico com rotor excntrico que gira no interior do estator. O rotor apresenta ranhuras com palhetas, conforme mostra a Figura 3, e ao girar mantm as mesmas em contato com a superfcie interna do estator.

Figura 3 Vista em corte do compressor de palhetas (Silva,?). O princpio de funcionamento consiste na admisso do gs a volume maior constitudo de duas palhetas consecutivas. Conforme o roto gira, este volume progressivamente reduzido, aumentando assim, a presso do gs, esse processo apresentado na Figura 4. A razo de compresso dos compressores rotativos funo do projeto do compressor e no pelo sistema.

Figura 4 Seo transversal do compressor de palhetas com funcionamento(Silva,?). A lubrificao nos compressores de palheta ocorre por injeo de leo lubrificante diretamente na corrente de ar no interior do estator. Essa lubrificao essencial visto que permite os compressores operarem a razes de compresso maiores, com rotaes mais elevadas e maior vazo, resultando em maior eficincia volumtrica. A principal vantagem dos compressores no lubrificados a no contaminao dos gases comprimidos.

Introduo1.4 Tipos de compressores Compressor de lbulos: consiste em uma mquina de deslocamento positivo com dois lbulos encaixados uma ao outro sincronizados por duas engrenagens, motriz e movida. Na Figura 5 apresentada a seo transversal do compressor de lbulos.

Figura 5 seo transversal do compressor de lbulos (Silva,?) O diferencial de presso gerado por esse tipo de compressor pequeno comparado aos outros tipos de compressores. O resfriamento do compressor ocorre atravs do prprio fluido que entra a temperatura baixa no compressor. Nesse tipo de compressor a lubrificao s ocorre nos mancais e engrenagens do compressor Compressor de parafusos: tambm uma mquina de deslocamento positivo com dois rotores que giram parafusos engrenados um ao outro. O parafuso cncavo chamado de fmea, enquanto o convexo de macho. Os compressores de parafuso podem ser no sincronizados quando um dos rotores utilizado para acionamento enquanto movido por contato direto entre os lbulos, ou sincronizados, quando so acionados por engrenagens.

Figura 6 seo transversal do compressor de parafusos (Silva,?)

Introduo1.4 Tipos de compressores Compressor de diafragma: consiste em uma mquina alternativa de deslocamento positivo que utiliza um pisto para deslocar um fluido hidrulico que por sua vez acionar o diafragma. O conjunto de fora dos compressores de diafragma contm eixos manivelas, bielas, pisto hidrulico, vlvulas admisso e descarga e vlvula de segurana. O princpio de funcionamento desse tipo de compressor explicado atravs da Figura 7.

Figura 7 Vista em corte do compressor de diafragma (HowItWorks,?) O pisto 1 se desloca com movimento alternado, gerando uma vazo pulsante de fluido hidrulico que atua no cabeote B e aciona o diafragma do conjunto 8.

O emprego de materiais de alta resistncia permite a utilizao desse compressor com de gases quentes e a elevadas razes de compresso (20:1), sendo recomendado para compresso de gases txicos, corrosivos, inflamveis, inclusive oxignio.Outra caracterstica desse tipo de compressor que no exige a lubrificao para as vedaes do pisto e da haste, permitindo aplicaes que requerem elevados nveis de pureza do gs. Observao: em sistemas de alto desempenho, o diafragma apresenta lminas triplas com sensores de vazamento a fim de evitar a contaminao do gs com o fluido hidrulico.

Introduo1.4 Tipos de compressores Compressor de pisto: consiste em uma mquina alternativa de deslocamento positivo que utiliza um sistema biela-manivela a fim de deslocar um pisto para produzir presso. O deslocamento do pisto juntamente com as vlvulas de admisso e escape permite que uma quantidade de gs entre no cilindro seja comprimido e depois descarregado. A ao das vlvulas so sincronizadas de forma a evitar o refluxo da linha de descarga para dentro do compressor durante a admisso do ciclo seguinte. Quanto a ao do pisto, os compressores podem ser de simples ao, somente uma face do pisto executa a compresso, ou dupla ao, quando a compresso ocorre em ambas as faces do pisto. Dependendo da razo total de compresso, o compressor pode apresentar mais de um estgio. Algumas caractersticas dos compressores alternativos de pisto so: Baixa rotao (300-1800 rpm); Elevadas amplitudes de vibrao (lateral, torsional e acstica); Observao: Para diminuir a vibrao, o conjunto rotativo deve ser balanceado e possuir alta rigidez, elevando as frequncias naturais de vibrao torsional. A vibrao acstica minimizadas atravs da instalao de vasos amortecedores de pulsao de presso de admisso e descarga. Outra medida de segurana consiste em fazer a fundao com elevada rigidez e a base com grande massa de forma que o sistema apresente baixa a amplitude e elevada a frequncia natural de vibrao.

Figura 9 Vista em corte do compressor de pisto (Brown,2005)

Introduo1.4 Tipos de compressores Compressor dinmico: engloba todos os tipos de compressores que no utilizam a reduo do volume como forma de aumentar a presso. Observao: os ventiladores no so compressores dinmicos pois realizam trabalho apenas de deslocamento da massa de gs de uma regio de baixa presso para outra um pouco mais elevada (Silva,?). O compressor admite o gs pelo olho do rotor e transfere energia ao gs atravs do movimento das ps que giram com elevada velocidade colidindo com gs e por sua vez aumentando a presso do gs. Ao passar pelo difusor, o gs perde velocidade e parte dessa energia cintica transferida ao gs. Devido a caracterstica dinmica do compressor, a densidade do gs e o peso molecular so fatores de influncia na quantidade de presso qu