noções de compressores

7/27/2019 Noes de Compressores

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NOES DECOMPRESSORES

Autor: Cleuber Pozes Valado


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NOES DECOMPRESSORES


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Autor: Cleuber Pozes Valado

Ao fnal desse estudo, o treinando poder:

Reconhecer os principais tipos de compressores, citando ouidenticando os seus principais componentes;

Diferenciar os princpios de funcionamento e as aplicaes

especcas dos compressores.

NOES DECOMPRESSORES


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Este material o resultado do trabalho conjunto de muitos tcnicosda rea de Explorao & Produo da Petrobras. Ele se estende paraalm dessas pginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, aexperincia de anos de dedicao e aprendizado no exerccio dasatividades prossionais na Companhia.

com tal experincia, reetida nas competncias do seu corpo deempregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentesdesaos com os quais ela se depara no Brasil e no mundo.

Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competncia, visandoprover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a forade trabalho s estratgias do negcio E&P.

Realizado em diferentes fases, o Alta Competncia tem como premissaa participao ativa dos tcnicos na estruturao e detalhamento dascompetncias necessrias para explorar e produzir energia.

O objetivo deste material contribuir para a disseminao dascompetncias, de modo a facilitar a formao de novos empregadose a reciclagem de antigos.

Trabalhar com o bem mais precioso que temos as pessoas algo

que exige sabedoria e dedicao. Este material um suporte paraesse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos osque tm contribudo para tornar a Petrobras a empresa mundial desucesso que ela .

Programa Alta Competncia

Programa Alta Competncia


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Agradecimentos

Agradeo a todos que direta ou indiretamente colaboraram para arealizao deste trabalho, que servir de instrumento para as aulasdos cursos de formao.


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Esta seo tem o objetivo de apresentar como esta apostilaest organizada e assim facilitar seu uso.

No incio deste material apresentado oobjetivo geral, o qualrepresenta as metas de aprendizagem a serem atingidas.

Autor

Ao fnal desse estudo, o treinando poder:

Identicar procedimentos adequados ao aterramentoe manuteno da segurana nas instalaes eltricas;

Reconhecer os riscos de acidentes relacionados aoaterramento de segurana;

Relacionar os principais tipos de sistemas deaterramento de segurana e sua aplicabilidade nasinstalaes eltricas.

ATERRAMENTO

DE SEGURANA

Como utilizar esta apostila

Objetivo Geral


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O material est dividido em captulos.

No incio de cada captulo so apresentados os objetivosespecfcos de aprendizagem, que devem ser utilizados comoorientadores ao longo do estudo.

No nal de cada captulo encontram-se os exerccios, quevisam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem.

Os gabaritos dos exerccios esto nas ltimas pginas docaptulo em questo.

Para a clara compreenso dos termos tcnicos, as suas

Captulo

1

Riscos eltricose o aterramentode segurana

Ao fnal desse captulo, o treinando poder:

Estabelecer a relao entre aterramento de segurana eriscos eltricos;

Reconhecer os tipos de riscos eltricos decorrentes do uso deequipamentos e sistemas eltricos;

Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento desegurana e sua aplicabilidade nas instalaes eltricas.

Captulo 1. Riscos eltricos e o aterramento de segurana

1.4. Exerccios

1) Que relao podemos estabelecer entre riscos eltricos eaterramento de segurana?_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Tcnicas queabordam os cuidados e critrios relacionados a riscos eltricos.Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme,o caso:

Captulo 1. Riscos eltricos e o aterramento de segurana

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1) Que relao podemos estabelecer entre riscos eltricos e aterramento de segurana?

O aterramento de segurana uma das ormas de minimizar os riscos decorrentesdo uso de equipamentos e sistemas eltricos.

2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Tcnicas que abordam os cuidadose critrios relacionados a riscos eltricos. Correlacione-os aos tipos de riscos,marcando A ou B, conforme, o caso:

A) Risco de incndio e exploso B) Risco de contato

( B ) Todas as partes das instalaes eltricas devem ser projetadas eexecutadas de modo que seja possvel prevenir, por meios seguros, osperigos de choque eltrico e todos os outros tipos de acidentes.

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1.7. Gabarito

Objetivo Especfco


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Para a clara compreenso dos termos tcnicos, as suasdenies esto disponveis no glossrio. Ao longo dos

textos do captulo, esses termos podem ser facilmenteidenticados, pois esto em destaque.

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Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagirdiariamente com os equipamentos eltricos, pode detectarimediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipandoproblemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque eltricopor contato indireto e de incndio e exploso.

3.1. Problemas operacionais

Os principais problemas operacionais vericados em qualquer tipode aterramento so:

Falta de continuidade; e

Elevada resistncia eltrica de contato.

importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 dene o valorde 1Ohm, medido com multmetro DC (ohmmetro), como o mximoadmissvel para resistncia de contato.

Alta Competncia .

Choque eltrico conjunto de perturbaes de natureza e efeitos diversos, que semanifesta no organismo humano ou animal, quando este percorrido por umacorrente eltrica.

Ohm unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistncia eltrica.

Ohmmetro instrumento que mede a resistncia eltrica em Ohm.

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3.4. Glossrio


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Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados osinsumos para o desenvolvimento do contedo desta apostila,

ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas,basta consultar a Bibliografa ao nal de cada captulo.

Ao longo de todo o material, caixas de destaque estopresentes. Cada uma delas tem objetivos distintos.

A caixa Voc Sabia traz curiosidades a respeito do contedoabordado de um determinado item do captulo.

Importante um lembrete das questes essenciais docontedo tratado no captulo.

Alta Competncia

CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo S. Aterramento de sistemaseltricos - inspeo e medio da resistncia de aterramento. UN-BC/ST/EMI Eltrica, 2007.

COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalaes e servios com eletricidade.Curso tcnico de segurana do trabalho, 2005.

Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurana em unidadesmartimas. Comisso de Normas Tcnicas - CONTEC, 2005.

Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalaes eltricas de baixa tenso . AssociaoBrasileira de Normas Tcnicas, 2005.

Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteo de estruturas contra descargasatmosricas. Associao Brasileira de Normas Tcnicas, 2005.

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1.6. Bibliografa

atribudo a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) aprimeira observao de um fenmeno relacionadocom a eletricidade esttica. Ele teria esfregado umfragmento de mbar com um tecido seco e obtidoum comportamento inusitado o mbar era capaz deatrair pequenos pedaos de palha. O mbar o nomedado resina produzida por pinheiros que protege arvore de agresses externas. Aps sofrer um processosemelhante fossilizao, ela se torna um materialduro e resistente.

muito importante que voc conhea os tipos depigde limpeza e depig instrumentado mais utilizados nasua Unidade. Informe-se junto a ela!

ImpOrTANTE!

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J a caixa de destaque Resumindo uma verso compactados principais pontos abordados no captulo.

Em Ateno esto destacadas as informaes que no

devem ser esquecidas.

Todos os recursos didticos presentes nesta apostila tmcomo objetivo facilitar o aprendizado de seu contedo.

Aproveite este material para o seu desenvolvimento prossional!

Recomendaes gerais

Antes do carregamento do pig, inspecione ointerior do lanador;

Aps a retirada de umpig, inspecione internamenteo recebedor depigs;

Lanadores e recebedores devero ter suas

rESUmINDO...

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ATENO

muito importante que voc conhea osprocedimentos especficos para passagem de pig em poos na sua Unidade. Informe-se e saibaquais so eles.

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2.6. Exerccios 732.7. Glossrio 76

2.8. Bibliograa 792.9. Gabarito 80

Captulo 3 - Compressores axiaisObjetivos 833. Compressores axiais 85

3.1. Princpio de funcionamento 853.2. Principais componentes 88

3.3. Circuito de controle de capacidade 89

3.4. Limites operacionais 893.5. Exerccios 943.6. Glossrio 97


Captulo 4 - Compressores de parausoObjetivos 1014. Compressores de parafuso 103


4.3. Circuito de controle de capacidade 1064.4. Circuito de lubricao 1084.5. Exerccios 1104.6. Glossrio 113


Captulo 5 - Compressores alternativos

Objetivos 1175. Compressores alternativos 119


5.3. Circuito de controle de capacidade 1245.3.1. Tipos de controle de capacidade 1255.3.2. Problemas de partida 131

5.4. Circuito de lubricao 1325.5. Exerccios 134

5.6. Glossrio 1375.7. Bibliograa 1385.8. Gabarito 139


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Introduo

Ogs natural ganha cada vez mais destaque na matrizenergtica do nosso pas por ser um combustvel limpoe barato. As projees demonstram a duplicao dosuprimento de gs nos prximos cinco anos.

Nesse contexto, em que necessrio permitir o escoamento do gspor todo o territrio nacional, seu transporte ganha notoriedade porser uma fase fundamental para a logstica de aproveitamento destederivado de petrleo.

Os gasodutos proporcionam o escoamento do gs entre a fonte(reservatrio) e o usurio. Os dutos so os meios de transporte;entretanto, a condio necessria para o escoamento depende dacontrapresso no duto, ou seja, da presso mnima necessria paraque o escoamento ocorra. Logo, a compresso uma das fasesdo condicionamento do gs natural que antecede o transportee a distribuio e que deve proporcionar a presso necessriaao escoamento. Entre esses dois pontos de escoamento do gs(reservatrio e usurio) pode haver uma ou mais estaes decompressores. A compresso do gs um processo fsico no qual soutilizados compressores com o objetivo de proporcionar uma elevaode presso do gs para o seu escoamento.


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Captulo

1

Compressores -

defnio,classifcaoe aplicao


Denir compressores;

Classicar os compressores de acordo com seus tipos eaplicaes.


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Alta Competncia


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Captulo 1. Compressores - defnio, classifcao e aplicao

1. Compressores - defnio,

classifcao e aplicao

Os compressores so mquinas que servem para comprimirum gs presso desejada. Podem ser requeridos para asmais variadas condies de operao, de modo que toda a

sua sistemtica de especicao, projeto, operao e manutenodependem, fundamentalmente, da sua aplicao.

Os compressores so mquinas operatrizes projetadas paraproporcionar a elevao da presso de um gs, transferindo paraeste energia em forma de trabalho, aplicando-se uma fora.

Um compressor, como qualquer equipamento de uxo, tem o seucomportamento inuenciado pelas caractersticas do processo no qualest inserido. No caso dos compressores, toda essa inuncia podeser precisamente representada por quatro parmetros denominadoscaractersticas do processo (ou sistema), que so:

Presso de suco (P1) : presso do gs na entrada docompressor;

Temperatura de suco (T1) : temperatura do gs na entradado compressor;

Natureza molecular do gs (composio) : composio do gs,massa molecular;

Presso de descarga (P2) : presso do gs na sada do compressor.

suco descarga

Esquema simplicado de um compressor


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Alta Competncia

Assim, podemos considerar que os valores assumidos por essesparmetros, instantaneamente, definem todas as demais

grandezas associadas ao desempenho do compressor, dentre asquais podemos citar:

Vazo de operao (volumtrica ou mssica);

Potncia de compresso (N);

Temperatura de descarga (T2);

Ecincia politrpica (ecincia da compresso);

Intensidade dos esforos.

A vazo de operao o volume requerido para ser deslocado, entrea suco e a descarga.

A temperatura de descarga depende da temperatura de suco,

da relao entre as presses de descarga e de suco e docoeficiente politrpico.

A potncia depende da vazo mssica e do trabalho cedido ao gsdurante a compresso.

A efcincia politrpica a relao entre a energia especca tile a energia especca cedida pelo compressor ao gs. A energiaespecca a relao entre a energia e a massa de gs para umvolume de controle, sendo calculada por clculos especcos de headpolitrpico. Por outro lado, calcula-se a energia especca cedidaatravs da variao da entalpia.

Existem vrios tipos de compressores, diferenciados para suasaplicaes em funo dos parmetros envolvidos, que so:

Vazo de operao (Qo);

Razo de compresso (P2 / P1);


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Composio do gs;

Presso de descarga.

1.1. Classifcao dos compressores

Os projetos de compressores esto fundamentados em dois sistemasconceptivos, no qual se baseiam todos os tipos de compressores deuso industrial, que so:

a) Compressores volumtricos;

b) Compressores dinmicos.

Observe, no diagrama a seguir, de que forma organizada aclassicao dos compressores:

Compressores

Volumtricos

Alternativos Rotativos

Palhetas / Parafusos / Lbulos

Centrfugos Axiais

Dinmicos

A seguir, ser abordado um pouco mais sobre as caractersticasde funcionamento e aplicaes que diferenciam esses dois tiposde compressores.


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Alta Competncia

a) Compressores volumtricos ou de deslocamento positivo:

Nos compressores volumtricos, tambm chamados de compressoresde deslocamento positivo, em razo de possurem apenas um sentidode escoamento para o uido, a elevao de presso conseguidaatravs da reduo do volume ocupado pelo gs e pode ser alcanadacom a utilizao de duas concepes diferentes de operao: em umciclo de uncionamento ou por escoamento contnuo.

Pela concepo de ciclo de uncionamento, h diversas fases paraatingir a elevao de presso e manter o escoamento. Trata-se, pois,

de um processo intermitente, no qual a compresso, propriamentedita, efetuada em um sistema fechado, isto , sem qualquercontato com a suco e a descarga. Nesse caso, destacam-se oscompressores alternativos.

Na concepo de escoamento contnuo, os rotores empurram o gs,promovendo o seu deslocamento por dentro do compressor, onde imposta a reduo do seu volume, progressivamente, da suco paraa descarga. Em conseqncia, ocorre a elevao de presso. Nesta

categoria, destacam-se os compressores rotativos de palhetas, deparausos e os de lbulos.

b) Compressores dinmicos:

Os compressores dinmicos tambm so chamados de compressorescinticos ou turbocompressores.

Esse tipo de compressor comprime o gs pela ao dinmica de

palhetas ou de impulsores rotativos os impelidores queimprimem velocidade e presso ao gs. Nesses compressores, aelevao de presso obtida pela variao de velocidade de umuxo contnuo de gs. Os compressores dinmicos so indicadospara a movimentao de grandes volumes, baixa ou mdia razode compresso (relao entre a presso de descarga e a presso desuco). Estes compressores operam em alta rotao e so, geralmente,acionados por motores eltricos ou turbinas a gs. O trabalho sobreo gs efetuado por um rotor provido de palhetas ou impelidores.


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A trajetria do uxo em relao ao rotor da mquina estabelece,ainda, dois grupos desses compressores, com sensveis diferenas

de projeto e performance:

Centrugos Trajetria radial, ou seja, perpendicular ao eixo.

Axiais Trajetria axial, ou seja, paralela ao eixo.

ATENO

Os ejetores so mecanismos que podem ser usados

como compressores, podendo substitu-los emdeterminadas aplicaes. Entretanto, no soclassicados como compressores. Por no possuremcomponentes rotativos, seriam considerados comocompressores do tipo dinmicos, mas em umasegunda categoria.

Nos ejetores, uma fonte de gs conectada entrada de um difusor, por onde se consegue uma

presso bastante baixa atravs de um uxo auxiliar,em alta velocidade. A diferena de presses entrea fonte e esse ponto faz com que o gs se desloque,adquirindo velocidade e, portanto, energia cintica,que posteriormente convertida em energia depresso no difusor.

Os ejetores so usados, em geral, como bombas devcuo e so capazes de deslocar uidos lquidos e/

ou gasosos.


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Alta Competncia

Fonte

de gs

PO

FluxoAuxiliar

(Vapor dgua)

Ar

Difusor

Ejetor

1.2. Aplicao dos compressores

No E&P os compressores centrfugos so empregados para comprimiros volumes maiores de gs natural (acima de 500 mil m3/d pormquina), enquanto os compressores volumtricos (alternativos erotativos) so empregados para compresso de baixos volumes de

gs natural.

Nas plataformas de produo, todo o gs natural oriundo doseparador de produo primrio gs produzido + gs lit, queprocessa o petrleo produzido pelos poos encaminhado paraum depurador de gs para reter e descartar condensado. A partirdessa separao, o gs natural direcionado para o compressorcentrfugo (turbocompressor).

O gs natural oriundo do separador do segundo estgio (separadoratmosfrico) comprimido pelo compressor volumtrico (alternativoou rotativo) e, nessa aplicao, designado de Unidade Recuperadorade Vapor (URV), por causa da baixa vazo de gs nessa fase doprocessamento de petrleo.

O gs natural produzido no separador atmosfrico comprimidopela URV e direcionado para o depurador de gs, juntando-se aogs natural produzido no separador primrio, escoando juntos paraserem comprimidos no compressor centrfugo.


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Os compressores axiais no so empregados para a compresso degs natural, mas equipam as turbinas a gs dos turbocompressores

e turbogeradores, onde comprimem o ar com uido motriz dociclo termodinmico.

A faixa de aplicao de cada tipo de compressor pode ser vericadana tabela a seguir:

Tipos decompressores

GrandezaPd

(presso dedescarga)

Rc / est.(razo de

compresso

por estgio)

Vazo

Unidade bar abs - - - - - - - - mil m3/h

Volum-trico

Alterna-tivo

3.500 10 at 8,4

Rotativo 17 10 0,12 a 42

Dinmico Centrugo 700 5 3 a 300

Axial 20 20 90 a 2.000


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Alta Competncia

1) Dena compressores:

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

_______________________________________________________________

2) Correlacione a classicao e as caractersticas das duas concepesde compressores a seguir:

( a ) Para compressores volumtricos

( b ) Para compressores dinmicos

( ) So chamados tambm de compressores cinticos outurbocompressores.

( ) Operam em alta rotao e so, geralmente, acionados pormotores eltricos ou turbinas a gs.

( ) So divididos em dois grupos: alternativos ou rotativos.

( ) Comprimem o gs pela ao dinmica de palhetas ou

impelidores.( ) So subdivididos em dois grupos - centrfugos e axiais - em

funo da trajetria do uxo em relao ao rotor.

( ) Os rotores empurram o gs, promovendo seu deslocamen-to por dentro do compressor, onde imposta a reduo doseu volume progressivamente da suco para descarga e,conseqentemente, ocorre a elevao de presso.

3) Preencha as lacunas a seguir com o tipo de compressor (axial, cen-

trfugo ou de parafuso) de acordo com as suas aplicaes:a) Os compressores _______________ comprimem gs do separador

atmosfrico e so designados de URV.

b) Os compressores _______________ so equipados com impelidorese projetados para grandes volumes de gs.

c) Os compressores _________________comprimem altos volumesde ar e equipam as turbinas a gs.

1.3. Exerccios


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4) Nas plataformas, todo o gs oriundo dos poos comprimidopor um:

( ) Compressor volumtrico.

( ) Compressor alternativo.( ) Compressor rotativo.

( ) Compressor centrfugo.( ) Compressor axial.


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Alta Competncia

Ciclo termodinmico - etapas consecutivas de processos fsicos fechando um ciclo.

Coefciente politrpico - coeciente do processo de compresso.

Entalpia - estado energtico do gs, basicamente a soma da energia de pressoe energia de temperatura.

Fluido motriz - uido que faz mover, que imprime movimento motor.

Gs lift- mtodo de elevao articial do petrleo, assim como os diversos tiposde bombeio. Consiste na injeo de gs sob presso na coluna de produo

por meio de vlvulas situadas prximas ao intervalo produtor. O gs se misturaao petrleo, diminuindo sua densidade mdia, fazendo com que a presso doreservatrio seja suciente para elevar o petrleo at a superfcie.

Impelidor - componente do compressor que acelera o gs, mediante a atuao deuma fora centrfuga.

Lbulo - parte convexa do rotor macho.

Mquina operatriz - mquina acionada por algum tipo de motor.

Palheta - lmina montada no eixo do compressor axial, sendo responsvel pelaacelerao do gs.

Parmetro - grandeza mensurvel que permite apresentar de forma mais simplesas caractersticas principais de um conjunto estatstico.

Turbocompressor - compressor rotativo centrfugo de alta presso, constitudopor uma ou vrias rodas com ps, montadas em srie em um mesmo eixo edestinado alimentao de uma rede ou de uma mquina.

Turbogerador - gerador eltrico acionado por uma turbina hidrulica, a gs oua vapor.

URV - Unidade Recuperadora de Vapor.

Vazo mssica - escoamento de massa por tempo.

1.4. Glossrio


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RODRIGUES, Paulo Srgio B. Compressores Industriais. Rio de Janeiro: EditoraDidtica e Cientca (EDC), 1991.

1.5. Bibliografa


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Alta Competncia

1) Dena compressores:

So mquinas que servem para comprimir um gs presso desejada, projetadaspara proporcionar a elevao da presso de um gs, atravs da transerncia deenergia ao gs em orma de trabalho.

2) Correlacione a classicao e as caractersticas das duas concepes decompressores a seguir:

( a ) Para compressores volumtricos

( b ) Para compressores dinmicos

( b ) So chamados tambm de compressores cinticos ou turbocompressores.( b ) Operam em alta rotao e so, geralmente, acionados por motores

eltricos ou turbinas a gs.

( a ) So divididos em dois grupos: alternativos ou rotativos.

( b ) Comprimem o gs pela ao dinmica de palhetas ou impelidores.

( b ) So subdivididos em dois grupos - centrfugos e axiais - em funo datrajetria do uxo em relao ao rotor.

( a ) Os rotores empurram o gs, promovendo seu deslocamento pordentro do compressor, onde imposta a reduo do seu volumeprogressivamente da suco para descarga e, conseqentemente,

ocorre a elevao de presso.

3) Preencha as lacunas a seguir com o tipo de compressor (axial, centrfugo ou deparafuso) de acordo com as suas aplicaes:

a) Os compressores parausos comprimem gs do separador atmosfrico e sodesignados de URV.

b) Os compressores centrugos so equipados com impelidores e projetados paragrandes volumes de gs.

c) Os compressores axiais comprimem altos volumes de ar e equipam asturbinas a gs.

4) Nas plataformas, todo o gs oriundo dos poos comprimido por um:

( ) Compressor volumtrico.

( ) Compressor alternativo.

( ) Compressor rotativo.

( X ) Compressor centrugo.

( ) Compressor axial.

1.6. Gabarito


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Captulo

2

Compressorescentrugos


Identicar os principais componentes dos compressorescentrfugos e seus princpios de funcionamento;

Caracterizar os sistemas auxiliares dos compressores

centrfugos.


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Alta Competncia


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Captulo 2. Compressores centrugos

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2. Compressores centrugos

Os compressores centrugos utilizam o princpio daacelerao centrfuga para aumentar a presso do gs.So chamados tambm de compressores radiais, porque o

uxo do gs direciona-se radialmente em relao ao eixo, na sadade cada impelidor.

Esses compressores, em geral, possuem um ou mais impelidoresmontados em um eixo e dotados de ps, normalmente encurvadas

no sentido inverso ao da rotao do eixo, que se dispem na direodo raio do impelidor. Para melhor compreenso, observe a ilustraoa seguir:

DiscoGs

Cobertura

Olho do impelidor

Entrada de gs

Fluxo do uido no rotor

Em funo dos seus princpios de funcionamento, as caractersticasconstrutivas de um compressor so diferentes. Isso o que proporcionadiferentes aplicaes em relao a caractersticas como: vazo, pressode suco e presso de descarga.

2.1. Princpios de uncionamento

Sob o efeito da rotao, forma-se uma corrente de gs, aspirado pelaparte central do impelidor e projetado para a periferia, na direo do

raio, pela ao da fora centrfuga, alcanando os difusores.


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Na ilustrao a seguir h um esquema que ilustra a trajetria do gsno interior de um compressor centrfugo de mltiplos estgios.

Bocal

de

descarga

Cana l de retorno

Curva

de retorno Difusor

Bocal

de suco

Impelidor

Impelidores (Voluta s de entra da

e sada - bolsas late rais)

Fluxo do gs no compressor

Compressor centrfugo de mltiplos estgios

Instrumentao

Selos

Mancais

MancaisCarcaa

Diafragma

Bocais

Flanges

Selos

O gs aspirado atravs do bocal de suco do compressor desloca-se radialmente at a entrada do primeiro impelidor. Nele, o gs acelerado e expelido, tambm radialmente, de volta ao difusor, que uma passagem anular, de largura normalmente constante, na qualo escoamento continua a se processar - s que agora livremente e nomais impulsionado - em uma trajetria espiralada que lhe propiciarcerta desacelerao, com conseqente ganho de presso.


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Alta Competncia

Ao atingir as partes mais externas da mquina, o escoamento captado pela curva de retorno, que o conduz ao canal de retorno

e, deste, ao prximo estgio de compresso. Naturalmente, a curvae o canal de retorno nunca podero apresentar seo transversal(rea) decrescente, para no anular o processo de difuso. O canalde retorno possui um aumento progressivo da seo transversal depassagem do gs para compensar o efeito bocal que ocorre duranteo escoamento de fora para dentro e que, conseqentemente,aumentaria a velocidade do gs, ou seja, pelo projeto compensa-se oeeito bocal do escoamento do gs, em razo da sua trajetria, poruma difuso por aumento da rea de passagem do gs.

2.2. Principais componentes

Os compressores centrfugos so constitudos por componentesestacionrios e rotativos.

O grupo estacionrio constitudo pela carcaa, bocais de suco,descarga e diafragma, sendo este ltimo composto de condutos comoo difusor, curva de retorno e canal de retorno.

O grupo rotativo constitudo pelos impelidores, eixo, pisto debalanceamento e anel de escora.

Na ilustrao a seguir possvel observar detalhes dos componentesinternos de um compressor centrfugo:

Diafra gma de suco

Selo d e lab irinto

Voluta interna

Selo d e lab irinto

Eixo

Paleta d o impelidor

Cobertura

Chaveta

Componentes internos de um compressor centrfugo


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Na prxima ilustrao, pode-se distinguir detalhes de um impelidor:

D ia f r agma d e en t rad a

Difusor

Canal de retorno

Luva

Selo d e labirinto

Paleta do impelidor

Di a f r agmaintermedirio

Impelidor e zona de suco

A carcaa nada mais do que uma casca envoltria para ocompressor, na qual so inseridas peas semicirculares denominadasdiafragmas. Os difusores so formados pelas superfcies lateraisde cada par de diafragmas vizinhos. As curvas de retorno soefetuadas nos espaos existentes entre a borda dos diafragmas e

a carcaa, enquanto os canais de retorno ocupam propriamente ointerior dos diafragmas.

Na ilustrao a seguir tem-se uma viso geral dos componentes deum compressor centrfugo:

Componentes de um compressor centrfugo

Bocal dedescarga

Canal deretorno

DiafragmaDifusor

Curva deretorno Selagemexterna

Mancais

Carcaa

Bocal desucoImpelidor


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43/154


41

1 - Corpo do mancal

2 - Pastilha

3 e 4 - Anel de reteno de leo

1

2

3

4

Mancal radial do tipo pastilhas deslizantes

Mancais axiais: O posicionamento axial do rotor mantidopelo mancal de escora ou mancal axial. O mancal de escora do tipo de deslizamento, sendo formado por um estojo de aobipartido, para permitir a desmontagem, provido internamentede pastilhas pivotadas para tolerar pequenos desvios angulares.As pastilhas tm revestimento, em sua face, de metal patente,uma liga metlica macia e de baixo coeciente de atrito.

Normalmente, usado mancal axial de dupla ao, ou seja, o colaraxial, xo ao eixo, trabalha entre duas superfcies de empuxo axialnas partidas e paradas ou quando o compressor, indevidamente, entraem surge. Na maioria dos casos o mancal de escora combinado como mancal radial.


44/154

42

Alta Competncia

1. Corpo do mancal

2. Anel de reteno

3. Pastilhas do mancal axial

4. Anis de apoio

5. Parafuso regulador

6. Anel de reteno do leo(anel radial)

7. Pastilhas do mancal radial

1

7

6

2

3

4

Mancal combinado (radial e axial) tipo pastilhas deslizantes

2.3. Sistemas auxiliares de um compressor centrugo

Os sistemas auxiliares de um compressor centrugo so

constitudos de componentes acessrios do compressor, queproporcionam o seu monitoramento e segurana. Os seguintessistemas auxiliam na operao de um compressor centrfugo:proteo, selagem e balanceamento axial.

2.3.1. Sistema de proteo

O sistema de proteo tem a nalidade de monitorar e proteger ocompressor quanto s vibraes e temperaturas altas nos mancais.


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43

O conjunto rotor apoiado radialmente e axialmente por mancaisdo tipo pastilhas deslizantes. Nesses mancais so instalados

sensores de temperatura tipo RTDs (TEs), vibrao radial (VEs) edeslocamento axial (ZEs).

2.3.2. Sistema de selagem

O sistema de selagem tem a nalidade de minimizar as fugas de gsinterna e externamente ao compressor entre as partes mveis (rotor)e estticas (diafragma e carcaa).

Esse sistema se divide em:

Selagem interna;

Selagem externa.

As fugas internas provocam a queda da eficincia decompresso devido recirculao do gs nos impelidores,

enquanto as fugas externas podem acarretar desequilbrio nopisto de balanceamento, acesso de gs aos mancais e fugapara atmosfera local.

A selagem interna de um compressor centrfugo compreende doispontos por impelidor.

As fugas ocorrem onde o gs, procurando sempre as regies demenor presso, tenta passar pelas pequenas folgas entre o conjunto

rotativo e as partes estacionrias.


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44

Alta Competncia

Selo de labirintoImpelidor

Diagrama

de suco

Selagem interna de um compressor centrfugo

Os dispositivos utilizados com essa nalidade so os anis delabirintos, constitudos por uma superfcie letada que minimiza ovazamento do gs pela sucesso de mudanas de direo que lheso impostas. Os anis de labirintos so encaixados nas extremidadesdos diafragmas e servem tambm para efetuar a vedao do pistode balanceamento. So fabricados em metal macio, usualmente oalumnio, que se deforma ao menor contato com o eixo, de modo ano introduzir carregamento transversal sobre o mesmo.

A selagem externa tem como nalidade impedir o vazamento do gsatravs da passagem entre a periferia do eixo e as partes estacionriasnas extremidades dos compressores, evitando, assim, a fuga dogs para o meio externo (atmosfera). O dispositivo de selagem dolado do bocal de suco atua sujeito presso e temperatura desuco do sistema. Enquanto isso, do lado da descarga, verica-seuma presso ligeiramente superior de suco em razo da linhade balanceamento e uma temperatura prxima da temperatura dedescarga do compressor. Esses parmetros, alm da natureza do gscomprimido, denem as caractersticas da selagem a ser utilizada.H quatro tipos de selagem externa para compressores centrfugos.So elas:

Selo de labirintos;

Selo de anis de carvo;


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45

Selo de anis utuantes ou de lme de leo;

Selo seco.

Atualmente, os compressores centrfugos do E&P utilizam selosexternos do tipo seco. Nesses selos, utilizado gs com a nalidadede promover o resfriamento das superfcies de contato do selo,portanto, necessrio que o gs seja condicionado, isto , isento deimpurezas e umidade.

2.3.3. Sistema de balanceamento axial

Nos compressores centrfugos, o gs descarregado pelos impelidoresocupa o espao existente entre os prprios impelidores e osdiafragmas, gerando um campo de presses. A distribuio daspresses resulta em uma fora axial no sentido da descarga para asuco do compressor. O somatrio das foras atuantes sobre cadaimpelidor corresponde ao que denominado empuxo axial. Observea ilustrao a seguir:

Empuxo axial

Pressode descarga

EixoOlhal do impelidor

Presso

de suco

Resultante das foras: empuxo axial

O posicionamento axial do conjunto rotativo mantido pelo mancalde escora. O bom funcionamento desse dispositivo exige que oempuxo axial seja moderado, pois, caso contrrio, teramos um rpidodesgaste das pastilhas e uma elevada dissipao de energia em perdasmecnicas. Para contornar isso, os projetistas dos compressores devem

optar por um dos seguintes recursos:


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46

Alta Competncia

Uso de pisto ou tambor de balanceamento e linha debalanceamento;

Uso de uxo em duplo sentido.

O pisto de balanceamento uma pea cilndrica, xada ao conjuntorotativo logo aps o ltimo impelidor, com a nalidade de geraruma fora contrria ao empuxo axial. A face interna do pisto debalanceamento ca naturalmente exposta presso de descarga,enquanto a outra face ca submetida presso de suco atravsde uma cmara ligada suco do compressor por uma tubulao

externa denominada linha de balanceamento.

Pisto de balanceamento

Linha de balanceamentopara suco

Para descarga

Tendo uma das faces expostas presso de descarga e a outra pressode suco, gerada uma fora contrria e de aproximadamentemesma intensidade ao empuxo axial, promovendo o deslocamento doeixo no sentido da suco para a descarga, balanceando o conjuntorotor axialmente. Por meio da determinao da rea transversal dopisto de balanceamento, o projetista pode compensar o empuxoaxial na medida desejada.

O outro recurso consiste em estabelecer dois conjuntos de impelidoresno mesmo eixo, de modo que eles sejam percorridos em sentidosopostos pelo gs (back to back). Nesse caso, a anulao do empuxoaxial no absoluta, tornando-se necessria a instalao do pistode balanceamento de menor porte, em relao ao empregoanteriormente citado.


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47

2.4. Circuitos auxiliares de um compressor centrugo

Os circuitos auxiliares de um compressor centrugo atuamcom componentes externos ao compressor com a nalidade deproporcionar a partida, a operao e a parada do equipamento deforma segura. Os principais circuitos esto explicados a seguir.

2.4.1. Circuito de leo de selagem

O objetivo do circuito de leo de selagem efetuar a selagemdas fugas de gs atravs dos selos de anis utuantes ou anis decarvo (carbono sinttico) localizados nas extremidades dos eixosdos compressores na parte externa, durante a seqncia de partida,operao normal e parada. Dessa maneira, evita-se o vazamento degs dos selos externos para os mancais e para a atmosfera, o queacarretaria srios riscos operacionais.

Observe, nas ilustraes a seguir, os dois tipos diferentes de selagem:

Selo de carvo

Injeogs deselagem

Selo decarvo

Injeoleo deselagem

Injeoleo

lubrificante

Ps

Mancalradial

leoselagem

+leo

lubrificantepara o Tg

leo+

Gs paratratamento

Gs

Gs

Rotor

Eixo


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51/154


4949

Vlvulas de segurana (protegem os equipamentos quanto sobrepresso);

Tanques elevados - overheads ou rundown (tanques queproporcionam o diferencial de presso de leo);

Tanque desgaseicador com resistncia de aquecimento(proporcionam a liberao do gs);

Sensores de presso diferencial, de temperatura e de nvel(protegem o compressor).

2.4.2. Circuito de gs de selagem

O circuito de gs de selagem tem a nalidade de suprir gs limpo eseco a uma presso acima do gs de referncia ou seja, no pontoem que tem que ser selado para a pressurizao do selo. O consumode gs muito pequeno, pois passa entre os dois discos afastados 3milionsimos de milmetro. Esse gs encaminhado para o circuito

de queima de gs da unidade passando pelo ventprimrio.

O selo seco composto por dois discos, um rotativo e outroestacionrio. Para compressores de alta presso so empregados selossecos duplos, que consistem de dois selos secos em srie, conformeilustrados a seguir:

Vent

SecundrioVent

Primrio

Lado domancal

Selo de gssecundrio

Selo de gsprimrio

Suprimentode gs deselagem

Discorotativo Disco

estacionrio

Selo delabirintointerno

Lado doprocesso

Selo Barreira

Suprimentode gs deselagem

Selo seco tipo duplo em srie


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50

Alta Competncia

50

Os discos so os dois principais componentes do selo seco. O discorotativo gira na mesma velocidade do eixo, faceando com o disco

estacionrio. Entre os dois, escoa o gs de selagem.

Disco

estacionrio

Disco

rotativo

Disco rotativo e estacionrio: principais componentes do selo seco

As selagens de labirinto e as selagens de gs seco formam quatrocompartimentos na extremidade de aspirao do rotor e cincocompartimentos na extremidade de descarga do rotor.

Ambas as extremidades do rotor tm uma presso similar a da suco,que permite utilizar dois grupos semelhantes de anis de vedao ea mesma presso do gs de vedao (amortecedor) para ambas asextremidades do rotor. Na gura a seguir, voc poder observar osdois tipos distintos de discos do selo seco.

Gs comprimidoW W

Selo de labirinto

Selo primrioSelo secundrio

Selo barreira

Mancal

Ar de separao

Ventsecundriop/ atmosfera

Ventprimriop/ atmosfera

Suprimento degs de processo

Carcaa docompressor

Eixo

PDIFiltro

Diagrama de selo seco de gs (tipo duplo em srie)

Selo seco


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5151

a) Linha de alimentao de gs de selagem

O gs de selagem utilizado a uma presso pouco superior pressode suco do compressor (ou do gs de referncia). Esse controlede presso se realiza por intermdio de uma malha de controle,composta por um transmissor diferencial de presso (PDT), instaladoentre a linha do gs de selagem e a linha do gs de balanceamento,que envia um sinal para um controlador de presso diferencial(PDIC), que controla a vlvula reguladora de presso diferencial(PDCV) instalada na linha de entrada do gs de selagem, atravs deum conversor diferencial de presso (PDY).

A vlvula reguladora equipada com vlvulas de bloqueio e duaslinhas de derivao, uma munida de uma vlvula manual, outramunida de orifcio calibrado: isso assegura a passagem do uxo degs de selagem, mesmo se a vlvula estiver danicada.

b) Linha de sada de gs de selagem (ventprimrio):

O gs de selagem que sai dos compartimentos dos anis do lado internodo gs seco (um para cada vedao) chega aos compartimentos e levado para o circuito de queima de gs atravs de uma tubulaochamada vent primrio com indicadores de uxo, vlvulas deorifcio de regulao do uxo e discos de ruptura de segurana.

Uma chave de presso diferencial permite ter um sinal de alarmeem caso de excessiva presso diferencial entre a parte a montantee a parte a jusante da(s) vlvula(s) do orifcio de regulao dofluxo. Os discos de ruptura instalados em paralelo com a vlvulado orifcio do fluxo asseguram a ventilao em caso de emergncia(alta presso diferencial).

c) Linha de sada de gs de selagem (ventsecundrio)

O restante do gs de selagem sai dos anis externos das vedaesde gs seco (um por cada vedao), chega aos compartimentos e, del, junto com o gs de separao que escapa dos compartimentos

adjacentes, levado para um local seguro pelas linhas chamadaslinhas de ventsecundrio.


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52

Alta Competncia

d) Gs de separao

A nalidade do gs de separao evitar a contaminao do selocom o leo e vice-versa, atravs da injeo de nitrognio no selobarreira, localizado entre os selos externos e os mancais.

O gs de separao oriundo de uma fonte de gerao, que admitear e promove a separao do oxignio e do nitrognio.

A presso do gs de separao controlada pela vlvula reguladorade presso (PCV) que munida de vlvulas de bloqueio e de linha dederivao com vlvula manual. Esse gs de separao enviado paraos selos barreira por intermdio das vlvulas do orifcio de regulaodo uxo.

O gs de separao, pressurizado dentro do seu prpriocompartimento, previne eventuais escoamentos de gs para fora doscompartimentos de gs, atravs da vedao do labirinto e do rotor,evitando que o vapor do leo retirado do mancal migre axialmentee entre em contato com as vedaes do gs seco.

O compartimento de gs de separao pode ser drenado, abrindo-semanualmente as vlvulas apropriadas (LCV).

Um indicador de presso diferencial (PDI) instalado (em cadaextremidade) entre o compartimento externo de vedao do gsseco e o compartimento de gs de separao envia um sinal a umtransmissor que, de acordo com os valores de regulao, permite a

partida na bomba do leo lubricante.

A instrumentao instalada no circuito de gs de selagem(transmissores de presso, reguladores etc.) tem alta conabilidadepara assegurar um funcionamento correto do circuito e para sinalizareventuais maus funcionamentos, alarmes e a parada do equipamentoem caso de avaria.


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53

2.4.3. Circuito de leo lubrifcante

O circuito de leo lubrifcante tem a nalidade de suprir leo tipomineral, limpo, a uma determinada temperatura, presso e vazo,para resfriar e lubricar os mancais dos compressores centrfugosde gs, durante partida (pr-lubricao), operao e parada (ps-lubricao).

Esses circuitos so equipados com:

Reservatrio: armazenam o leo;

Bombas: principal mecnica, pr-lubricao CA e ps-lubricao CC; bombeamento do leo;

Filtros dplex: ltram o leo;

Resfriadores dplex: resfriam o leo;

Vlvulas controladoras de presso e temperatura: controlam apresso do leo;

Vlvulas de segurana: protegem os equipamentos quanto sobrepresso;

Indicadores;

Sensores;

Transmissores de presso, temperatura e nvel.

Na E&P-BC a maioria dos compressores centrfugosutiliza o sistema de leo lubricante dos seusrespectivos acionadores, que so as turbinas a gs.

VOC SABIA??


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54

Alta Competncia

2.4.4. Circuito de processamento de gs

A nalidade docircuito de processamento de gsou planta de processo resfriar, reter e descartar condensado e permitir o alinhamento, obloqueio e o alvio de gs de forma segura. O resfriamento necessriopara reduzir a potncia requerida no estgio de compresso seguintee evitar danos aos componentes mecnicos dos compressores (selosde labirintos). Para tanto, so instalados os seguintes equipamentosno circuito de processamento de gs:

Resfriadores (normalmente do tipo casco/tubo);

Depuradores de gs ( scrubbers): vasos para separar o lquidocontido no gs;

Vlvulas automticas de fechamento ( SDVs), alvio (BDVs) econtrole (FVs, TVs e LVs.);

Vlvulas de segurana ( PSVs): garantem a segurana dos

equipamentos;

Instrumentao de monitorao e proteo: indicadores,sensores, transmissores de presso, temperatura e nvel.

A planta de processo tem seu circuito de segurana equipado comrede de dilvio, rede de fusvelplug e sensores de gs.

O esquema a seguir representa uma planta de processo:


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Condensado

G s

produzido

SDV

SDV

Condensado

V1

C1

P1

g ua

FVAnti-surge

FVAnti-surge

V2

C2

P2

g ua

V3

SDV

BDV

SDV

Planta de processo ou circuito de processamento de gs

V 1 V2 V3 Vasos Depuradores

P1 e P2 Resfriadores

C1 e C2 Compressores

2.4.5. Circuito de controle anti-surge

Os compressores centrfugos apresentam restries impostas aos seusfuncionamentos quando submetidos a determinadas circunstncias.Sendo assim, a rea til de operao (rea tracejada na ilustraoa seguir) sobre o conjunto de curvas caractersticas ca delimitada.

A envoltria dessa rea formada pelo limite superior e inferior,respectivamente correspondentes mxima e mnima rotaopermissvel em operao contnua, e mais os limites esquerda e direita, denidos pela ocorrncia de fenmenos aerodinmicos,conhecidos respectivamente comosurge estonewall.

H

Q

Limite de surge

Limite de stonewall

N max

N mim

Limites operacionais do compressor

A seguir, esto apresentados os signicados de cada um desses

limites operacionais:


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56

Alta Competncia

a) Limites de rotao:

O limite de rotao mxima (N max) a rotao em regimecontnuo de operao, definida em funo dos nveis de esforosa que submetido o conjunto rotativo, enquanto a rotaomnima (N min) deve se situar acima da primeira velocidade crticade vibrao, ou seja, da primeira velocidade na qual passa pelavelocidade de ressonncia.

A norma do American Petroleum Institute (API) n 617 regulamenta aconstruo de compressores a 105% da maior rotao e 85% da menor

rotao requeridas pelas condies especcas para a mquina.

b) Limite desurge:

O surge um fenmeno caracterizado pela instabilidade do pontode operao. Ocorre quando a vazo que o circuito se mostra capazde absorver inferior a certo valor mnimo. O surge manifesta-seatravs de oscilaes de vazo e presses do circuito. Em geral, essasoscilaes so acompanhadas de forte rudo e intensa vibrao docompressor, podendo levar, rapidamente, a uma falha mecnica.

Podemos explicar o surge de forma simplicada, associando-o aoponto mximo da curva head x vazo, que teria um ramo virtualascendente (representado pela linha tracejada no grco a seguir).Dizemos virtual porque esse trecho constitudo por condiesinstveis de funcionamento (no existentes).

O head(kJ/kg) a energia por unidade de massa absorvida pelo gsno processo de compresso.


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57

H

Q

Hmax

Qmin

Headx vazo

Podemos dizer que osurge um fenmeno aerodinmico (associadoao escoamento do gs) que ocorre nos compressores dinmicos(centrfugos ou axiais) quando submetidos a operar com umavazo mnima, que corresponde a um headmximo. Esse fenmenose caracteriza pelas sucessivas inverses e reverses de uxo.Em conseqncia, ocorrem os choques entre as massas de gs,promovendo vibraes, empeno do eixo, destruio dos circuitos deselagem e dos impelidores.

ATENO

Deve car claro que, para cada rotao, existe umavazo mnima, e que tanto menor quanto menor fora rotao.

c) Limite destonewall

Os compressores centrfugos industriais so projetados para funcionarcom regime de escoamento subsnico. Se a vazo de operao elevada, no entanto, possvel que a velocidade de escoamento dogs atinja o valor snico em algum ponto no interior do compressor,usualmente na entrada das ps do impelidor, caracterizando o quese denomina limite de stonewall. O resultado prtico desse fato aimpossibilidade de aumentar a vazo a partir deste ponto, alm deuma acentuada queda na ecincia do processo de compresso.


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Alta Competncia

O limite destonewallno representa nenhuma ameaa integridadedo compressor, mas pode se constituir em um grave inconveniente

caso venha a ocorrer dentro do range de vazo necessria operaodo circuito. Perde-se capacidade de compresso, caso isso ocorra. Porexemplo, ao iniciarmos a abertura de uma torneira de gua, a vazode gua comea a aumentar. Dando continuidade abertura datorneira, a vazo de gua vai aumentando proporcionalmente, atchegar a um ponto em que, abrindo-se mais a torneira, no ocorreum aumento da vazo.

O mtodo de controle anti-surge empregado o da recirculao do

gs da descarga para a suco do compressor centrfugo atravs dainstalao de uma de linha com vlvula de controle automtico. Ocontrolador anti-surge deve ser programado para, ao se aproximardo ponto desurge, comandar a abertura da vlvula de modo que avazo no compressor que acima da vazo mnima.

Veremos, a seguir, as malhas de controle anti-surge que podem serempregadas de acordo com a instalao do compressor centrfugo.

a) Compressor centrugo acionado por motor eltrico, sem variaode velocidade:

Nesse caso, o acionador (motor eltrico) opera com rotao constantee o compressor possui a seguinte curva:

H

Q

Hmaxpon to limite de surge

Qmin

Headx vazo


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Sabendo-se que a vazo de operao deve ser maior do que a vazomnima estimado um desvio de aproximadamente 10% da vazo

direita desta para ser o ponto de ajuste no qual a vlvula derecirculao (FV) dever iniciar a abertura. Evita-se, assim, osurge.

Na malha de controle, ento, devem constar:

Um elemento primrio de uxo (placa de orifcio) na sucodo compressor;

Um transmissor de uxo ( FT);

Um controlador indicador de uxo ( FIC);

Uma vlvula de recirculao ( FV), conforme o seguinte esquema:

FT

FE

FIC

FV

suco descarga

Esquema da malha de controle anti-surge de um

compressor com rotao xa

O elemento primrio de uxo (FE) envia o sinal de presso diferencialpara o transmissor de uxo (FT). Este o converte para um sinal de sadaeltrico (miliampre), que enviado para o controlador indicador deuxo (FIC). Esse controlador tem o ponto de ajuste correspondentea uma vazo 10% acima da vazo mnima de operao, quecorresponde ao ponto de surge. Durante a operao, se em algummomento ocorrer uma queda da vazo e atingir a vazo de ajuste,o controlador comanda o incio da abertura da FV, de modo que avazo que igual ao valor de ajuste.


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60

Alta Competncia

b) Compressor centrugo acionado por turbina a gs ou motoreltrico com variao de velocidade:

Nesse caso, o acionador permite a operao com uma gama derotaes e o compressor apresenta as seguintes curvas:

Headx vazo

Linha limite de surge

N4

N3

N2

N1

Q

H

Para cada rotao existe um ponto limite desurge, ento, um FIC noatende mais o controle, pois o ponto de ajuste no pode ser nico.Como pode ser visto, com a interseo dos pontos limites de surge,obtm-se a linha limite desurge.

O controle, agora, deve ser realizado atravs de uma linha paralela e direita da linha limite desurge, denominada linha de controle desurge.

Linha limite desurge

Linha controle de surge

N4

N3

N2

N1

Q

H

Headx vazo


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dessa linha de controle que deve ser determinado o pontode ajuste da vazo de controle (Qa) que, para cada rotao,

corresponde a uma vazo, ou seja, o ponto de ajuste deveser determinado a cada condio operacional do compressor,equivalente ao head. Obtendo-se o head, determinado o pontode interseo com a linha de controle de surge. Traando-se umalinha paralela ao eixo do head, passando pelo ponto de interseo, obtida a vazo de ajuste (Qa) para aquela condio operacional,conforme pode ser visto no grfico a seguir:


Linha controle de surge

Ponto de operao

N4

N3

N2

N1

QQa Qo

H

Headx vazo

A FV dever abrir com essa vazo de ajuste quando a vazo de operao(Qo) assumir esse valor. A implementao de uma malha de controleque realize esta funo deve determinar o heade process-lo paraobter a vazo de ajuste Qa. A vazo de operao Qo comparadacom a vazo de ajuste. Caso Qo seja maior que Qa, a FV dever carfechada, ou seja, na condio normal de operao. Na condio de

Qo car igual ou menor que Qa, a FV dever abrir, mantendo-se avazo na suco do compressor igual vazo de ajuste.

Uma vez sabendo que o head diretamente proporcional razode compresso (P2/P1) e os demais parmetros praticamente soconstantes (n, PM, R e T1) instalado um transmissor de pressona suco e outro na descarga do compressor. Os sinais dessestransmissores so enviados para um controlador anti-surge (CAS),que os processa para obter a vazo de ajuste. Atualmente, em

alguns painis de turbocompressores, os controladores (CAS)so implementados atravs de programas no Controlador LgicoProgramvel (PLC).


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62

Alta Competncia

No CAS implementada a equao da linha de controle desurge. Parasimplic-la, podemos ilustrar como sendo uma reta, cuja equao :

Y = aX + b,

Onde:

Y = razo de compresso;

X = vazo de ajuste;

a = coeciente angular;

b = ponto de interseo da reta com o eixo Y.

O controlador, ao receber os sinais das presses de suco e descarga,efetua o clculo da diviso entre P2 e P1 (Y), processa esse valor naequao e obtm a vazo de ajuste (X). O controlador tambm recebeo sinal da vazo na suco do compressor (Qo), que comparada como ponto de ajuste (Qa).

Em uma operao normal, Qo deve ser maior que Qa, pois em outracondio ca caracterizado que o ponto de operao est prximo aosurge. Nesse caso, a FV deve se encontrar aberta, de forma a mantera varivel igual ao ponto de ajuste. Caso a varivel se encontre igualou menor que a vazo de ajuste, a FV dever se encontrar aberta osuciente para manter a vazo na suco do compressor igual aoponto de ajuste. Nesse caso, a malha de controle representadaconforme o esquema a seguir.


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FT

FE

PT PTCAS

FV

descargasuco

Esquema da malha de controle anti-surge com rotao varivel

2.4.6. Circuito de controle de capacidade

O circuito de controle de capacidade tem a nalidade de efetuaro ajuste da vazo de gs do processo com a curva de desempenho

do compressor, de modo que a vazo comprimida que dentro dascondies de oferta e demanda de gs do circuito.

De acordo com a curva de H x Q, apresentada no grco a seguir,temos o ponto de interseo a entre a curva do sistema r com a curvade desempenho do compressor N1, que corresponde vazo QA eHeadHA.

H

t

b

a

N1

QB

QA

Q

N2

C

r

Ha

Headx vazo


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Alta Competncia

No caso de uma nova vazo de gs Qb, como possvel efetuara interseo da curva do circuito com a curva de desempenho

do compressor?

Existem dois mtodos, a saber:

1) Alterao da curva do sistema:

a) Uma vlvula na suco, que nesse caso poderia ser parcialmentefechada de modo a alterar a curva do sistema de r para t, ondeobteramos o ponto de interseo com a curva de performance em B,demonstrando a queda de vazo de Q

apara Q

b.

b) Uma vlvula na descarga, que poderia ser parcialmente fechada,de modo a alterar a curva do sistema, conforme o item anterior.

2) Alterao da curva do compressor:

a) Reduzir a rotao do compressor de modo a se obter uma nova

curva de desempenho N2, que promova a interseo com a curva dosistema r no ponto C.

Do ponto de vista energtico, o primeiro mtodo promove uma perdade energia em funo das quebras de presso. O segundo mtodo melhor, pois permite um ajuste econmico da potncia requeridacom a necessria para o circuito, logo, ca sendo o empregado parao controle de capacidade dos compressores centrfugos.

De acordo com o grco a seguir, temos vrias curvas de desempenho,sendo uma para cada rotao:

N1

Q

H

curva do sistema

N2

N3

N4

Headx vazo


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Filosofa de controle:

A losoa de controle consta em implementar uma curva do sistemaconveniente para o processo. Isso proporcionado com:

A instalao de um PT (transmissor de presso) e um PIC(controlador e indicador de presso) com ao direta no coletorde suco;

Um PT e um PIC com ao inversa no coletor de descarga.

Os sinais de sada desses PICs passam por um seletor de menorsinal, que envia seu sinal de sada para o acionador (controlador decombustvel) de modo a possibilitar os ajustes dos pontos de operaodas presses de suco e descarga, que devero ser mantidas pelavariao da rotao do compressor, de tal maneira que o ponto deoperao se desloque em cima da curva do sistema implementada,para cima ou para baixo, de acordo com a variao de rotao.

A condio normal de operao ca estabelecida com:

Presso do coletor de suco igual ao ponto de ajuste ( set point)do PIC da suco;

Presso do coletor de descarga igual ao ponto de ajuste ( setpoint) do PIC da descarga;

O ponto de ajuste ( set point) do PIC do coletor de descarga devecar acima da presso de gs lit, cando congurado como umapresso limite.

Caso ocorra uma queda na vazo de gs ofertada, a presso desuco ir cair, acarretando um erro no PIC da suco, comandandoa desacelerao do compressor. Caso contrrio, ir acarretar aacelerao, desde que o erro considerado seja menor que o referenteao PIC da suco.


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Alta Competncia

Caso ocorra uma queda na demanda de gs comprimido, a pressode descarga ir aumentar, acarretando um erro no PIC da descarga,

comandando a desacelerao do compressor. Caso contrrio, iracarretar a acelerao, desde que o erro considerado menor tenhasido referente ao PIC da descarga.

O controlador anti-surge de cada compressor deveoperar no modo automtico durante todas as fasesda operao (partida, operao e parada). Para

oper-lo no modo manual necessrio experinciapor parte do tcnico de operao, e isto s deverocorrer em casos excepcionais. O controlador decapacidade pode operar ou no, de acordo com amanobra operacional.

Ao passar o controle de capacidade do modo manualpara o automtico, a varivel dever estar igual aoponto de ajuste.

ImpOrTANTE!

2.5. Operao

Os compressores so equipamentos de grande porte, com altomovimento de massa e energia atingindo potncias de at 50 MW, isto, energia suciente para atender a uma demanda de uma cidade deum milho de pessoas. Por isso, a operaode um compressor precedede capacitao e habilitao na mquina especca da Unidade

do tcnico de operao e dever ser realizada em conformidadecom os seguintes procedimentos previstos no SINPEP (SistemaIntegrado de Padronizao Eletrnica da Petrobras), nas gernciasde operao: Preparao para partida do motocompressor ouPreparao para partida do turbocompressor e Partida e paradado motocompressor, Partida e parada do turbocompressor.


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2.5.1. Preparao do circuito de gs de selagem

A preparao do circuito de gs de selagem e limpeza do circuito departida deve obedecer ao seguinte procedimento bsico:

Garantir que o suprimento de ar de separao para pressurizaoda cmara de selagem do labirinto externo esteja disponvel;

Garantir que todas as vlvulas de by-pass estejam fechadas e asvlvulas de bloqueio das vlvulas de controle estejam abertas;

Garantir que o ltro de gs de selagem principal tenha asvlvulas de bloqueio abertas e a vlvula de dreno fechada;

Garantir que o ltro de gs de selagem stand-by tenha asvlvulas de bloqueio abertas e a vlvula de dreno fechada;

Garantir que as vlvulas de bloqueio na linha de ventilao doltro de gs de selagem estejam fechadas;

Garantir que as vlvulas de bloqueio nas linhas de ventprimriaestejam abertas (ambos os compressores);

Garantir que as vlvulas de bloqueio dos pressostatos,indicadores de presso, transmissores de presso e indicadoresdiferenciais de presso estejam abertos;

Garantir que a presso diferencial entre as cmaraspressurizadas e a cmara de gs de separao e a cmaraexterna do selo seco (correspondendo s linhas de ventilaosecundria), esteja de acordo com o valor setado de forma a seter a permisso para a partida da bomba de leo lubricante(ambos os compressores);

Garantir que a presso de nitrognio no coletor de gs deseparao dos mancais esteja maior que 0,5 bar;

Garantir que as vlvulas de bloqueio dos drenos das cmaras denitrognio de separao estejam abertas (ambos compressores);


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Alta Competncia

Garantir que as vlvulas de bloqueio dos drenos diretosdas cmaras de ar de limpeza estejam fechadas (ambos

compressores);

Garantir que as vlvulas de bloqueio da linha de ventprimriapara os compressores estejam abertas, para permitir o uxo degs para o fare de baixa (LP Flare);

Garantir que a vlvula de orifcio de ajuste de uxo nas linhasde vent primria esteja completamente aberta. Essa vlvuladever ser ajustada depois da primeira partida para dar um

baixo diferencial de presso. Essa vlvula dever ser xada nessaposio para os compressores.

2.5.2. Preparao e partida do circuito de leo lubrifcante

A preparao e partida do circuito de leo lubrifcante deve obedecerao seguinte procedimento bsico:

Garantir que as vlvulas de bloqueio da linha de abastecimentodo tanque de rundown estejam abertas;

Garantir que as vlvulas de bloqueio dos pressostatos,indicadores de presso, transmissores de presso e indicadoresde nvel estejam abertas;

Vericar, no manual de instrues do acionador, os valoresrequeridos para o circuito de leo lubricante antes da partida;

Garantir o uxo de leo lubricante na sada dos mancaisaxiais e radiais por meio dos visores de uxo;

Encher completamente o tanque de rundown com leolubricante;

Garantir a presso de leo lubricante em vrios pontos;


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Vericar no painel de interface homem-mquina (HMI) que ascondies de alarme do circuito de lubricao do compressor

centrfugo e circuito de gs de selagem estejam de acordo como status operacional, normalizando cada condio de alarme.

2.5.3. Partida da unidade

A partida da unidade deve obedecer ao seguinte procedimento bsico:

Abrir as vlvulas de dreno dos compressores e tubulaes de gs;

Garantir que as vlvulas de bloqueio dos manmetros,pressostatos e outras estejam abertas;

Purgar a unidade compressora com gs inerte, caso o gs a serprocessado faa com que isto seja necessrio;

Fechar as vlvulas de dreno a montante e a jusante da tubulaode gs e unidade compressora;

Garantir a presso e o uxo de ar de separao entre o seloseco e os mancais;

Abrir lentamente a vlvula de carregamento da unidadecompressora para prevenir perigosas variaes de presso;

Garantir a ausncia de qualquer condio de alarme;

Abrir a vlvula de suco, fechar a vlvula de carregamento,partir o acionador e abrir a vlvula de descarga;

Ajustar o uxo nas linhas de vent primria do compressorde acordo com os valores setados na lista de instrumentos docompressor (essas vlvulas devem ser travadas);

Garantir a presso diferencial entre a cmara de selagem e a

linha de gs de balanceamento;


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Alta Competncia

Cuidados devem ser tomados para evitar o surge no compressor(garantir que todos os instrumentos da malha de controle anti-

surge estejam calibrados, alinhados e condicionados).

ATENO

Para as primeiras partidas do compressor, instaleum ltro temporrio na tubulao de suco emseo prxima ao compressor. Esse ltro dever serremovido somente depois que as tubulaes estiveremperfeitamente limpas.

2.5.4. Shutdown da unidade

Aps o shutdown da unidade, os seguintes pontos devero servericados:

Certicar-se que a bomba de lubricao auxiliar partirquando a unidade diminuir sua velocidade, porque a bomba

principal tornou-se inoperante;

Certicar-se que a bomba de leo auxiliar dever parar somentedepois que a temperatura na sada de leo dos mancais tenhase estabilizado em torno de 120 F (50 C) ou de acordo com omanual de instrues do acionador;

Certicar-se que a pressurizao de gs de separao para ascmaras de selagem dos labirintos, situada entre o selo seco e os

mancais, deve parar depois que a bomba de leo parar.

2.5.5. Verifcaes rotineiras

As seguintes vericaes devem ser realizadas, de forma regular,durante a operao dos compressores, segundo os parmetrosreferenciais:

Temperatura dos mancais;

Temperatura de leo na descarga dos mancais;


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Temperatura de leo na descarga da caixa multiplicadora;

Presso de leo no coletor de leo lubricante;

Queda de presso de leo atravs dos ltros (gs de selagem);

Presso de leo nos mancais axiais e radiais;

Fluxo de leo em cada linha de descarga;

Presso de leo na linha de alimentao da caixamultiplicadora;

Temperatura e presso de gs na suco e descarga doscompressores;

Presso diferencial entre gs de selagem e gs de balanceamento(ou suco do compressor);

Presso diferencial entre cmaras de ventilao secundriae cmaras de selo labirintos instaladas entre o selo seco eos mancais;

Presso de ar de limpeza a montante da vlvula de controlede presso;

Presso diferencial atravs das vlvulas de orifcio de ajuste de

uxo nas linhas de ventprimria;

Presso de gs na linha de gs de balanceamento;

Deslocamento axial do rotor (valores limite de acordo com ofabricante);

Vibraes radiais (valores limite de acordo com o fabricante);

Periodicamente operar as vlvulas de transferncia do ltro deselo seco.


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Alta Competncia

2.5.6. Temperatura e presso de operao de leo presso de gsde selagem

As tabelas a seguir apresentam valores de referncia de parmetrosoperacionais.

Presso de leoUnidades

Bar a Kpa aHeaderde leo lubrifcante 2,75 275

Mancais radiais 0,9 a 2,3 90 a 230

Mancais axiais 0,3 a 2,3 30 a 230

Temperatura de leo(durante operao normal)

C F

Mnimo Entrada leo mancal 35 95

Normal Entrada leo mancal 50 120

Presso de gs de selagem Bar a Kpa a

Presso dierencial gs selagem / gs debalanceamento (suco do compressor) 1,2 120


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1) Identique na ilustrao os principais componentes de um com-pressor centrfugo, a seguir descritos:

( A ) Bocal de suco

( B ) Bocal de descarga

( C ) Impelidor

( D ) Carcaa

( E ) Diafragma

( F ) Difusor

( G ) Canal de retorno

( H ) Curva de retorno

( I ) Mancais

( J ) Selagem externa

2.6. Exerccios

( )( )

( )

( )

( )( )

( )

( )( )

( )


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Alta Competncia

2) Quanto operao de um compressor, marque a resposta correta:

( ) O tcnico de operao dever ser capacitado em compressores.

( ) O tcnico de operao dever ser capacitado e habilitadona operao do compressor especco da sua unidade edeve seguir os procedimentos para tal.

( ) O tcnico de operao dever seguir os procedimentos departida do compressor.

( ) O tcnico de operao dever saber sobre a partida eparada dos compressores.

3) Correlacione os circuitos auxiliares e suas nalidades.( 1 ) Circuito de proteo ( ) Minimizar o empuxo axial no

rotor.

( 2 ) Circuito de balancea-mento axial

( ) Proteger o compressor contrao fenmeno aerodinmicode sucessivas inverses ereverses de uxo.

( 3 ) Circuito de selagem ( ) Efetuar a selagem do gs

entre as partes rotativa eestacionria do compressorcentrfugo.

( 4 ) Circuito de controleanti-surge

( ) Proteger o compressor cen-trfugo contra vibrao, des-locamento e temperaturaalta nos mancais.

( 5 ) Circuito de controlede capacidade

( ) Controlar a vazo comprimi-da pelo compressor centrfu-

go de modo a adequ-la vazo ofertada ou demanda-da, conforme a necessidadeoperacional.


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4) Dentre as opes a seguir, marque a que melhor explica a funodo circuito de leo de selagem:

( ) Suprir leo tipo mineral, limpo, a uma determinadatemperatura, presso e vazo, para resfriar e lubricar osmancais dos compressores centrfugos, durante partida,operao e parada.

( ) Promover o resfriamento e depurao do gs e descartede condensado, efetuar o alinhamento, bloqueio e alvioautomtico do gs.

( ) Suprir leo limpo e isento de gs a uma determinada

temperatura e com presso superior ao gs dereferncia.

( ) Suprir leo limpo e isento de gs a uma temperaturaespecca e com presso inferior ao gs de referncia.


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Alta Competncia

Anel de labirinto - vedao no deslizante, inteiramente metlica.

API -American Petroleum Institute.

BDV - vlvula automtica de alvio.

By-pass - desvio.

Canal de retorno - canal do diafragma, responsvel por conduzir o gs dacurva de retorno ao impelidor seguinte, mantendo-se constante a presso evelocidade do gs.

CAS - Controlador Anti-Surge.

Condutos - canais por onde escoa o gs.

Curva de retorno - canal no diafragma que proporciona a mudana de sentido aoescoamento do gs, de radial para fora, passando a radial para dentro.

Diaragma - componente estacionrio do compressor centrfugo, no qual seencontram os canais por onde o gs escoa de um impelidor para o prximo.

Escoamento subsnico - escoamento que ocorre abaixo da velocidade do som.

FE - Elemento Primrio de Fluxo.

FIC - Controlador Indicador de Fluxo

Flare - queimador de gs, onde o gs queimado de forma segura.

FT - Transmissor de Fluxo.

FV - Vlvula de recirculao ou anti-surge.

Gs lift- mtodo de elevao articial do petrleo, assim como os diversos tiposde bombeio. Consiste na injeo de gs sob presso na coluna de produopor meio de vlvulas situadas prximas ao intervalo produtor. O gs se misturaao petrleo, diminuindo sua densidade mdia, fazendo com que a presso doreservatrio seja suciente para elevar o petrleo at a superfcie.

Head - energia por unidade de massa absorvida pelo gs no processo decompresso.

Impelidor - componente rotativo do compressor centrfugo responsvel portransferir energia ao gs sob forma de velocidade.

Jusante - posterior.

2.7. Glossrio


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LCV - vlvula de controle de nvel.

LP Flare - queimador de gs de baixa presso.

LV - vlvula automtica de controle.

Mancal - suporte de apoio de eixos.

Montante - anterior.

Olhal - ponto de entrada do gs no impelidor.

Parmetro - grandeza mensurvel que permite apresentar de forma mais simplesas caractersticas principais de um conjunto estatstico.

PCV - vlvula reguladora de presso.

PDCV - vlvula reguladora de presso diferencial.

PDI - indicador de presso diferencial.

PDIC - controlador de presso diferencial.

PDT - transmissor diferencial de presso.

PDY - conversor diferencial de presso.

PIC - controlador e indicador de presso.

Planta de processo - circuito composto de resfriadores, depuradores, vlvulasde controles, vlvulas de bloqueio e outros instrumentos, com a nalidade decondicionar o gs.

PLC - controlador lgico programvel.

Ps-lubrifcao CC - tipo de bomba; bomba de emergncia.

Pr-lubrifcao CA - tipo de bomba; bomba auxiliar.

Pressostato - chave de presso atuada ao ser atingida a presso de ajuste.

PSV - vlvula de segurana.

PT - transmissor de presso.

Radialmente - perpendicular linha longitudinal.

Range - faixa de vazo.

RTD - sensor de temperatura.


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RODRIGUES, Paulo Srgio B. Compressores Industriais. Rio de Janeiro: EditoraDidtica e Cientca (EDC), 1991.

VALADO, Cleuber Pozes. Turbocompressores - TOP. Apostila. Petrobras.Maca: 2007

2.8. Bibliografa


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Alta Competncia

1) Identique na ilustrao os principais componentes de um compressorcentrfugo, a seguir descritos:

( A ) Bocal de suco

( B ) Bocal de descarga

( C ) Impelidor

( D ) Carcaa

( E ) Diafragma

( F ) Difusor( G ) Canal de retorno

( H ) Curva de retorno

( I ) Mancais

( J ) Selagem externa

( J )

( B )

( G )

( E )( F )

( H ) ( I )

( D )

( A )( C )

2.9. Gabarito


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2) Quanto operao de um compressor, marque a resposta correta:

( ) O tcnico de operao dever ser capacitado em compressores.

( X ) O tcnico de operao dever ser capacitado e habilitado na operaodo compressor especfco da sua unidade e deve seguir os procedimentospara tal.

( ) O tcnico de operao dever seguir os procedimentos de partida docompressor.

( ) O tcnico de operao dever saber sobre a partida e parada doscompressores.

3) Correlacione os circuitos auxiliares e suas nalidades.

( 1 ) Circuito de pro-

teo

( 2 ) Minimizar o empuxo axial no rotor.

( 2 ) Circuito de ba-l a n c e a m e n t oaxial

( 4 ) Proteger o compressor contra o fenmenoaerodinmico de sucessivas inverses e reversesde uxo.

( 3 ) Circuito de sela-gem

( 3 ) Efetuar a selagem do gs entre as partes rotativae estacionria do compressor centrfugo.

( 4 ) Circuito de con-trole anti-surge

( 1 ) Proteger o compressor centrfugo contravibrao, deslocamento e temperatura alta nosmancais.

( 5 ) Circuito de con-trole de capaci-dade

( 5 ) Controlar a vazo comprimida pelo compressorcentrfugo de modo a adequ-la vazoofertada ou demandada, conforme a necessidadeoperacional.

4) Dentre as opes a seguir, marque a que melhor explica a funo do circuito deleo de selagem:

( ) Suprir leo tipo mineral, limpo, a uma determinada temperatura, pressoe vazo, para resfriar e lubricar os mancais dos compressores centrfugos,durante partida, operao e parada.

( ) Promover o resfriamento e depurao do gs e descarte de condensado,efetuar o alinhamento, bloqueio e alvio automtico do gs.

( X ) Suprir leo limpo e isento de gs a uma determinada temperatura e compresso superior ao gs de reerncia.

( ) Suprir leo limpo e isento de gs a uma temperatura especca e compresso inferior ao gs de referncia.


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Alta Competncia


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Captulo 3. Compressores axiais

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3. Compressores axiais

Os compressores axiais pertencem ao grupo doscompressores dinmicos e so empregados para comprimirgrandes vazes de ar. Esses compressores so empregados

nas plantas de craqueamento cataltico das refinarias e tambmso muito empregados nas turbinas a gs, com a finalidade desuprir ar como fluido motriz.

Como so mquinas operatrizes, necessitam de alguma mquina

motriz para acion-las, ou seja, algum tipo de motor. Alguns dessescompressores so acionados com motores eltricos, outros porturbinas a vapor e, no caso dos compressores axiais que equipam asturbinas a gs, so acionados pela roda da turbina.

Participando do ciclo termodinmico da turbina a gs como ocomponente responsvel pelo aumento da presso do ar, o compressoraxial acionado pela roda da turbina e empregado, nestes casos,por ser especicado para maiores vazes do que os compressores

centrfugos, com relao s suas dimenses.

3.1. Princpio de uncionamento

O princpio de uncionamento dos compressores axiais oda acelerao do ar, com posterior converso em presso. Oscompressores axiais so formados por componentes estacionrios anis com aletas estatoras e por componentes rotativos anis compalhetas rotoras. O ganho de presso e as variaes de velocidade a

cada estgio podem ser vistas na ilustrao a seguir:


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Alta Competncia

PV V

V

Rotor RotorEstator

V

V

= au mento d e p resso

= aumento de velocidade

= reduo d e velocidade

P

Aletas estatoras e palhetas rotoras

Cada estgio de compresso formado por um rotor com palhetase um anel com aletas estatoras. O rotor com palhetas responsvelpela acelerao do ar, como um ventilador. Nessa etapa, o arrecebe trabalho para aumentar a energia de presso, velocidade

e temperatura. O anel de aletas estatoras tem a nalidade dedirecionar o ar para incidir com um ngulo favorvel sobre aspalhetas do prximo estgio rotor e promover a desacelerao douxo de ar para ocorrer a converso da energia de velocidade empresso. Essas mquinas so projetadas para que a velocidade naentrada de cada rotor seja a mesma para a condio de mximaecincia. Observe na ilustrao a seguir a relao entre presso evelocidade durante a compresso:

Rotor

Presso

Velocidade

RotorEstator Estator

Relao presso x velocidade durante a compresso


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Esse processo repetido nos estgios subseqentes do compressor, sendoque, em cada estgio, promove um pequeno aumento de presso.

O uxo de ar no compressor se d paralelo ao eixo (axial); as palhetase aletas vo diminuindo de tamanho da admisso para a descargacom o propsito de manter a velocidade do ar constante, isto ,dentro da faixa de operao, pois a presso aumenta a cada estgioe, respectivamente, a massa especca tambm, segundo a equaoda continuidade (Q = v x s x, onde Q a vazo volumtrica, v avelocidade, s a rea e a massa especca).

Admisso

Presso

Velocidade Descarga

Trajet ria do a r

Diagrama presso e velocidade

As aletas estatoras do ltimo estgio agem como ps-guias de sadaou Outlet Guide Vanes (OGV), que direcionam o ar em um uxo axial

estabilizado para a carcaa traseira do compressor, e da para o seudestino m (tubulao de descarga, cmaras de combusto etc.).


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Alta Competncia

3.2. Principais componentes

Os principais componentes de um compressor axial so os seguintes:

Conjunto de admisso de ar;

Palhetas -guias de entrada (VIGVs);

Conjunto rotor (eixo e palhetas rotoras);

Carcaa do compressor, com aletas estatoras.

VIGVs

Compressor rotor

Conjunto de

admisso de ar

Carcaa do

compressor

Componentes de um compressor axial

Os compressores axiais so projetados para operar com altaecincia, em altas rotaes. Para manter o uxo de ar estabilizado baixa rotao tem-se instalado, na entrada de ar, um conjuntode aletas-mveis-guias-de-entrada ou Inlet Guide Vanes (IGV) quealtera automaticamente o ngulo de ataque das aletas estatoras dosprimeiros estgios do compressor axial. A ecincia gradualmenteaumentada, de acordo com o aumento da rotao. As vlvulas de

sangria (bleed valve) so instaladas na descarga do compressor axialpara prevenir osurge em baixas rotaes.


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3.3. Circuito de controle de capacidade

O conjunto IGV e bleed valve faz parte do circuito de controle do uxode ar do compressor axial.

A proteo quanto ao surge se d por meio de vlvulas de sangria,geralmente instaladas nos ltimos estgios, que cam abertas,aliviando para a atmosfera durante a fase de partida, acelerao eparada do compressor axial.

Alguns compressores axiais s possuem as IGVs, que nessacongurao, desempenham tanto o papel de vlvula anti-surgecomo o de controle de capacidade, alterando a curva de desempenhodo compressor axial.

Rotor de um compressor axial

3.4. Limites operacionais

O compressor axial uma mquina dinmica. Sua operaorestringe-se a certos limites de vazo. Para condies de operaocom vazes abaixo da vazo de projeto, por exemplo, gera distrbiosno processo de compresso, isto , instabilidade ou surge. J emoperaes com vazes acima da vazo de projeto tem-se o limiteoperacional chamado destonewall, que est associado baixa razo

de compresso e baixa ecincia no compressor.


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Alta Competncia

Considerando-se que o compressor esteja operando em umadeterminada condio satisfatria de operao e a resistncia do

processo aumente gradualmente, passando do ponto 1 para o ponto2 (observe no grco a seguir), inicialmente, o compressor mantero uxo, aumentando a presso de descarga. Em conseqncia, arazo de compresso ir aumentar, causando reduo da vazo comqueda da velocidade interna do ar. Sabendo-se que a velocidadeinterna essencial para o processo de difuso (difusor), certamenteuma vazo mnima est diretamente relacionada a uma velocidademnima e associada a uma determinada razo de compresso mxima(ponto 3 do grco a seguir). Isso proporcionar uma inverso de

uxo na aspirao, conhecida como bombeamento ou surge que,dependendo da severidade, pode causar srios danos ao compressor.Esse fenmeno pode ser evitado por uma aplicao de circuito decontrole anti-surge.

Em operao normal, ou seja, prxima da vazo nominal, no existeo risco de atingir a linha limite desurge.

Durante a partida, o compressor axial estar sujeito ao fenmeno

de surge na aspirao, e na descarga, ao fenmeno de alta vazo,tambm conhecido porstonewallou parede de pedra.

Grco de limites operacionais do compressor axial

Resistncia doprocesso

rea de surge

rea deStonewall

Fluxo deadmisso

Rptot

3

1

2

3 12


Range deOperao

Normal

Compressor


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Aparentemente, esse fenmeno contraditrio pode ser explicadoconsiderando as trs Leis do Fan,

noções de compressores

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