MÁQUINAS HIDRÁULICAS

PROF.: KAIO DUTRA

AULA 12 – COMPRESSORES P1

Compressores◦ Compressores são máquinas operatrizes que

transformam trabalho mecânico em energiacomunicada a um gás, predominantementesob forma de pressão.

◦Um gás pressurizado pode:◦ Deslocar-se longas distâncias em tubulações;

◦ Ser armazenado em reservatórios para ser usadoquando necessário;

◦ Realizar trabalho mecânico, atuando sobdispositivos, equipamentos e máquinas motrizes(motores de ar comprimido).

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Compressores◦ Classificação quanto a pressão:◦ Depressores (bombas de vácuo) – P < Patm;

◦ Ventiladores – P > Patm < mmHg

◦ Sopradores – P > Patm < 0,2 kgf/cm²

◦ Compressores – P > Patm > 0,2 kgf/cm²

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Compressores◦Os compressores podem se classificar em:◦ Deslocamento positivo ou Volumétricos:

◦ O gás é admitido em uma câmara de compressão epor meio de uma redução do volume útil, devido aação de uma força, realiza-se a compressão.

◦ Dinâmicos:

◦ O gás é acelerado pela ação de um rotor e quandodescarregado é conduzido por um difusor,convertendo energia cinética em pressão.

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Compressores◦ Classificação:

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Compressores◦ Compressores alternativos de membrana:◦ Uma membrana separa o êmbolo da câmara de trabalho, deste

forma o ar não tem contato com as peças móveis. Gerando arcomprimido isento de óleo.

◦ Normalmente são utilizados na indústria farmacêutica,alimentícia e químicas.

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Compressores◦ Compressores alternativos de pistão:◦ Neste compressor o gás é admitido em uma

câmara e então comprimido por efeito de umpistão. O gás comprimido é então direcionadopara a descarga.

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Compressores◦ Compressores alternativos de

pistão:◦ Estes compressores podem ser classificador

como:

◦ Simples efeito: ◦ Duplo efeito:

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Compressores◦ Ciclo de compressão:

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Compressores◦ Ciclo de compressão:

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Compressores◦ Trabalho de Compressão:

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Compressores◦ Trabalho de Compressão:

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Compressores◦ Ciclo de compressão:◦ A compressão se dá por um processo

politrópico representado no gráfico ao ladodo ponto B para C. Este processo está entre oprocesso adiabático onde n=1,4 e umprocesso isotérmico onde n=1.

◦ Como o trabalho representa a área dográfico, é possível observar que quanto maispróximo de um processos isotérmico menorserá a área do gráfico, ou seja, menor otrabalho requerido.

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Compressores◦ Compressão polifásica:◦ No processo polifásico a compressão se dá

em mais de um cilindro. Normalmentecompressores monofásicos são empregadosquando a pressão desejada é de até 5 atm,até este patamar obtém-se um rendimentorazoável.

◦ Para compressões em uma única fase compressão de descarga acima de 5 atm orendimento cai consideravelmente, entãocompressores com mais de um cilindroobtém rendimentos melhores.

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Compressores◦ Compressão polifásica:◦ Entre o primeiro e segundo

estágio é possível realizar oresfriamento do gás reduzindo atemperatura até atingir a curva acurva isotérmica, isto reduz otrabalho de compressão emrelação a uma compressão únicade AH. A área BCDH representa aredução de trabalho pelo uso dedois estágios de compressão.

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Compressores◦ Compressão polifásica:◦ Para calcula a pressão intermediária entre

estágios é possível usar a seguinteexpressão:

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𝑷𝟏 𝑷𝟐

𝑷𝒊𝒏𝒕

𝑷𝒊𝒏𝒕 = 𝑷𝟏 ∙ 𝑷𝟐

Compressores◦ Compressores alternativos:

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Compressores◦Resfriamento de compressores:◦ O compressor necessita ser resfriado, e esse resfriamento pode ser

a ar (forçado ou natural) ou a água.

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Compressores◦ Compressores rotativos de parafusos:◦ Contêm dois rotores helicoidais, um com lóbulos convexos e

outro com lóbulos côncavos ou sulcos. Geralmente o rotormacho é acionado pelo motor e os rotores são sincronizadospor meio de engrenagens para não atritarem um contra ooutro. O gás é admitido na abertura de entrada e comprimidoà medida que as porções engrenadas de cada parte doslóbulos se movem no sentido da extremidade de descarga.

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Compressores◦ Compressores rotativos de parafusos:

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Compressores◦ Compressores rotativos de palhetas:◦ Apresenta um rotor girando excentricamente no

interior de uma carcaça. As palhetas movem-seradialmente nas ranhuras do rotor e são forçadaspor efeito da força centrípeta contra as paredesinternas da carcaça. Quando o rotor gira, aspalhetas acompanham a parede interna dacarcaça, desta forma, o espaço entre as palhetasvariam comprimindo o gás aspirado.

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Compressores◦ Compressores rotativos Roots:◦ Este compressor é composto de uma carcaça

dentro da qual goram, em sentido opostos, doisrotores. Os rotores são sincronizados por meio deengrenagens, de forma que não existe contatoentre os rotores e carcaça, sem necessidade delubrificação.

◦ Estes compressores não trabalham comcompressão elevada, mas podem ser usadostambém como bombas de vácuo.

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Compressores◦ Compressores Dinâmicos:◦ Os compressores transferem energia ao fluido por meio da aceleração do gás

(rotor), para posterior transformação da energia cinética em energia de pressão(carcaça). Estes compressores são utilizados quando necessita-se de elevadasvazões e normalmente não estão ligados a reservatórios de armazenamento.

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Compressores◦ Compressores Centrífugo:◦ Sob o efeito da rotação, forma-se uma corrente de

gás, aspirado pela parte central do rotor eprojetado para a periferia, na direção do raio, pelaação da força centrífuga, alcançando os difusores.Os difusores são um conjunto de condutosestacionários que envolvem o rotor, conduzindo ogás em uma trajetória radial e espiral para aperiferia. Dessa maneira, a área de passagem éaumentada gradativamente, pois o escoamento éde dentro para fora. Isso faz com que o gás, aoatravessá-lo, sofra uma desaceleração que resultaem um aumento de pressão.

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Compressores◦ Compressores Axiais:◦ Os compressores axiais são formados por componentes

estacionários – anéis com aletas estatoras – e porcomponentes rotativos – anéis com palhetas rotoras.

◦ Cada estágio de compressão é formado por um rotorcom palhetas e um anel com aletas estatoras. O rotorcom palhetas é responsável pela aceleração do ar, comoum ventilador. Nessa etapa, o ar recebe trabalho paraaumentar a energia de pressão, velocidade etemperatura. O anel de aletas estatoras tem a finalidadede direcionar o ar para incidir com um ângulo favorávelsobre as palhetas do próximo estágio rotor e promovera desaceleração do fluxo de ar para ocorrer a conversãoda energia de velocidade em pressão.

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Exemplo 1◦Calcule o trabalho necessário para realizar a compressão de3m³ de ar da pressão ambiente para 12 atm. Utilize umíndice de compressão k=1,3.

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