projeto de compressoresreviso bibliogrfica de COMPRE2SSORESCompressores so equipamentos que elevam a presso de um determinado gs com o qual se est trabalhando, de modo que este seja impulsionado ao longo de uma linha ou corrente, analogamente s bombas, que impulsionam fluidos lquidos.Os compressores podem ser divididos em diversas categorias e subcategorias, conforme descritas na figura:

Figura 1.1 FLUXOGRAMA dos tipos COMPRESSORES comerciaisFonte: Walas, M., 1996

Tabela 11 caractersticas dos Tipos de compressores Tipos de compressores Capacidade mxima (m3/h)Mxima presso (diferena) (bar)

Estgio simplesMltiplos estgios

DeslocamentoAlternativo850003,55000

Palhetas 3400 3,5 8

Anel lquido 2550 0,7 1,7

Roots 4250 0,35 1,7

Parafuso 12750 3,5 17

DinmicoCentrfugal fan1700000,2

Centrfugo soprador 8500 0,35 1,7

Centrfugo compressor 136000 3,5 100

Axial fan 170000 0,35 2

Axial Soprador 170000 3,5 10

Fonte: Coulson, 1999

Figura 1.2 escolha do tipo de compressor relacionando razao de compressao e vazao volumtrica. fonte: adaptado pelo autor, perry, 2008

Tabela 12 eficincias de compressoresTipo de compressor Eficincia (%)

Deslocamento positivo 75-82

Centrfugo 75-87

Axial 80-91

fonte: adaptado pelo autor, perry, 2008

Os compressores dinmicos (dynamic ou continuous-flow compressors) so aqueles nos quais o fluxo de fluido contnuo e a elevao de presso neste ocorre pela transformao da energia cintica em energia de presso. Esse tipo de compressor amplamente utilizado na indstria qumica e na indstria de petrleo, so normalmente menores e menos barulhentos que os de deslocamento positivo e podem ser divididos em compressores centrfugos e axiais.Nos compressores centrfugos o fluido gasoso entra em uma direo axial ao rotor do compressor e sai em uma direo radial. O fluido forado rapidamente atravs do rotor por palhetas rotativas, e essa energia cintica transformada (tanto pelas palhetas, quanto pelo difusor do compressor) em energia de presso, que servir para impulsionar o fluido. Esses compressores normalmente operam com vrios estgios e trabalham com maiores razes de presso e vazes menores.

Figura 1.3 imagem de COMPRESSOR CENTRFUGOFonte: CHIAPERINI IND, 2012

Outra categoria de compressores a de compressores de deslocamento positivo, nos quais o volume de gs deve ser constante, entretanto, com presses de descarga variveis. O aumento da presso gerado pela aspirao de volumes sucessivos para dentro de um cilindro no compressor e sua exausto. dividida em dois tipos principais: rotativas (Rotary) e reciprocantes (reciprocating).Os compressores rotativos, por serem de deslocamento positivo, podem variar seu volume apenas aumentando a velocidade do fluido ou no utilizando a capacidade mxima disponvel do equipamento. Estes ainda so divididos em: de lbulo reto (suportam diferenas de presso de at 83kPa e vazes de at 2,549.104 m/h), de parafuso (suportam vazes de at 2,549.104 m/h e razes de presso maiores que 4:1), de palhetas (agentam presses de at 0,86MPa e vazes de at 3,4E3 m/h) e de pisto (suportam diferenas de presso de at 0,52MPa e vazes de at 6,8.103 m/h, quando usado com menores diferenas de presso).

Figura 1.4 - COMPreSSOR ROTATIVO TIPO PARAFUSOFonte: CHIAPERINI IND, 2012

Figura 1.5 COMPRESSOR ROTATIVO DE PISTOFonte: CHIAPERINI IND, 2012

Os compressores ainda podem ser classificados em lubrificados e no lubrificados. A maioria utiliza leo como lubrificante, no entanto, em muitos processos no se pode correr o risco de contaminar o fluido com o lubrificante, utiliza-se ento os compressores no lubrificados. Para estes, peas, como anis de pisto e amortecedores, so equipados com carbono grafite ou Teflon, de modo que o atrito entre o pisto e o cilindro diminua.Quando se trabalha com faixas de presses mais altas, entre 34,5 e 172MPa, e vazes entre 8,5.103 e 42,5.103 m/h, necessrio utilizar compressores com design diferenciado e ter completo conhecimento das caractersticas dos gases, uma vez que o comportamento destes est longe da idealidade. Para estes casos, normalmente usa-se compressores do tipo barril, com um nmero entre cinco e oito estgios, os quais, geralmente, funcionam com pistes de ao simples.memorial de cLCULOO processo de compresso do gs gera calor. Quando se deseja um fluido pressurizado com alta entalpia, prefervel usar uma operao prxima da adiabtica. No entanto, por exigncias construtivas ou quando o objetivo apenas pressurizar o gs, vantajoso obter um resfriamento. Este pode ser efetuado por uso de camisa de fluido de resfriamento no compressor, porm muitas vezes isso invivel pela falta de rea de troca de calor. Por este motivo, a compresso deve ser dividida em estgios, com resfriamento intermedirio entre eles, principalmente quando a razo entre as presses de sada e de entrada (P2/P1) alta.Para todos os tipos de compressores descritos anteriormente, possvel fazer o seguinte balano de energia:

[1.1]

[1.2]

Sendo os limites da integral 1 e 2 as posies de entrada e de sada do compressor; [Ha] carga adicionada; P a presso; densidade; g a acelerao da gravidade; u a velocidade; z a elevao; hL a perda de carga no interior do compressor; v o volume especfico.Considerando a densidade como o inverso do volume especfico e aplicando as demais integrais:

[1.3]

Considerando que:a) As energias cinticas antes e depois do compressor so iguais;b) As energias potenciais de entrada e de sada so iguais (no h elevao);c) O processo ideal, sem atrito e consequentemente isentrpico;A equao fica:[1.4]

No se deve esquecer que uma compresso real (politrpica) possui atrito; irreversibilidades. A temperatura e a entalpia de sada sero sempre superiores as tericas, isso significa que as perdas de energia se convertem em calor e a energia absorvida maior.Alm disso, se o processo adiabtico, o trabalho realizado igual a variao entlpica.

Considerando vlida a lei do gases ideais, pode-se calcular a temperatura de descarga adiabtica abaixo.

Com as consideraes j feitas, pode-se deduzir a expresso do trabalho em uma compresso adiabtica.

Para processos de compresso no idealizados, utiliza-se, onde n o expoente politrpico determinado empiricamente.

O expoente politrpico pode ser calculado a partir da eficincia do compressor, atravs da equao:

A potncia do compressor ento calculada com a equao

SELEO DO COMPRESSORAnalisando o fluxograma, as condies das correntes, rene os seguintes dados para escolha do compressor, com auxlio do Aspen v8.4.

CompressoresCP 301CP 401CP 402CP 403

Corrente1418212327322931

Temperatura (oC) 27,10111,3028,6055,5012,80141,1026,70140,60

Presso (bar)3,0013,5012,5014,701,3814,701,7013,80

Vapor Frac. 11111111

Vazo molar (kmol/h)541,58541,58520,97520,97490,56490,5667,1467,14

Vazo mssica(kg/hr) 24000,024000,022000,022000,020673,420673,42831,92831,9

Vazo volum.(m3/h)4298,61144,81045,6805,18276,11059,6962,5155,0

Entalpipa (Gcal/hr) -1,247-0,5431,3431,4071,7162,7360,2240,350

Vazo mssica (kg/hr)

METANOL 559,65559,652,942,942,942,940,150,15

PROPANO 883,81883,811761,081761,08797,39797,39146,55146,55

PROPENO 17617,517617,520210,320210,319857,019857,02684,92684,8

H2O2 00000000

PO 4919,1374919,1379,5359,5350000

H2O 3,7673,767000000

MME 0,0020,002000000

PG 00000000

OXIGENIO 16,116,116,10316,10316,09616,0960,3220,322

Frao mssica

METANOL 2,33%2,33%0,01%0,01%0,01%0,01%0,01%0,01%

PROPANO 3,68%3,68%8,00%8,00%3,86%3,86%5,18%5,18%

PROPENO 73,41%73,41%91,87%91,87%96,05%96,05%94,81%94,81%

H2O2 0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%

PO 20,50%20,50%0,04%0,04%0,00%0,00%0,00%0,00%

H2O 0,02%0,02%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%

MME 0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%

PG 0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%0,00%

OXIGENIO 0,07%0,07%0,07%0,07%0,08%0,08%0,01%0,01%

Fonte: os autores, 2015

Tendo os valores tabelados, pode-se efetuar os clculos dos compressores.Compressores de um nico estgios podem ser apenas utilizados para razes de baixa presso. A altas taxas de presso, o aumento da temperatura pode ser demasiado elevado para um funcionamento eficiente. Para lidar com a necessidade de gerao de alta presso, a compresso dividido em um nmero de estgio, com refrigeradores intermedirios entre cada fase. As presses entre estgios normalmente so selecionadas para dar trabalho igual em cada etapa. Para um compressor de dois estgios da presso entre andares dada por:

(1.5)

onde Pi a presso intermediria em estgio.Estima-se o nmero de estgios de compresso de gs, N, na tabela a seguir, que assume uma taxa especifica de calor de 1,4 e uma mxima razo de compresso de 4 para cada estgio.

Tabela 13 regras heursticas para determinar nmero de estgiosPresso final / presso de entradaNmero de estgios