Compressores

Finalidade e Aplicações

Os compressores são da família das máquinas operatrizes de fluxo compressível, assim como os ventiladores. São utilizados para proporcionar a elevação da pressão de um gás ou escoamento gasoso. Nos processos industriais, a elevação de pressão requerida pode variar desde cerca de 1,0 atm até centenas de ou milhares de atmosferas.

Inúmeras são as aplicações dos compressores, conforme será explicado mais adiante. Algumas delas seriam as seguintes: serviços de jateamento, limpeza, soprador de ar de forno (em refinarias), sistemas de refrigeração, etc.

Tipos e princípio de funcionamento

Compressores de ar para serviços ordinários: produzidos em série para baixos custos, destinam-se a serviços de jateamento, limpeza, pintura, acionamento de pequenas máquinas pneumáticas, etc.

Compressores de ar para serviço industriais: destinam-se às centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais. As condições de operação de dessas máquinas costumam variar pouco de um sistema para outro.

Compressores de gás ou de processo: são requeridos para as mais variadas condições de operação. Incluem nessa categoria certos sistemas de compressão de ar com características anormais. Como exemplo, citamos o soprador de ar do forno de craqueamento catalítico das refinarias de petróleo. Trata-se de uma máquina de enorme vazão e potência, que exige uma concepção análoga à de um compressor de gás.

Compressores de refrigeração: são desenvolvidas para esta aplicação. Operam com fluídos bastante específicos e em condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando a fabricação em série.

Compressores para serviço de vácuo (ou bombas de vácuo): são máquinas que trabalham em condições bem peculiares. A pressão de sucção é subatmosférica, a pressão de descarga é quase sempre atmosférica e o fluído de trabalho normalmente é o ar. Face à anormalidade dessas condições de serviço, foi desenvolvida uma tecnologia toda própria, fazendo com que as máquinas pertencentes a essa categoria apresentem características bastante próprias.

Quanto ao Princípio de Concepção:

Dois são os princípios conceptivos no qual se fundamentam todas as espécies de compressores de uso industrial: volumétrico (ou de deslocamento positivo) e dinâmico.

Volumétricos Alternativos

Rotativos Palhetas

Parafusos

Lóbulos

Dinâmicos Centrífugos

Axiais

Compressores de deslocamento positivo

Nos compressores volumétricos ou de deslocamento positivo, a elevação de pressão é conseguida através da redução do volume ocupado pelo gás. Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de funcionamento: inicialmente, uma certa quantidade de gás é admitida no interior de uma câmara de compressão, que então é cerrada e sofre redução de volume. Finalmente, a câmara é aberta e o gás liberado para consumo. Trata-se de um processo intermitente, no qual a compressão é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga.

Classificação dos compressores de deslocamento positivo:

Os compressores de maior uso na indústria são os alternativos, os de palhetas, os de parafusos e os de lóbulos.

Compressores alternativos: esse tipo de máquina se utiliza de um sistema biela-manivela para converter o movimento rotativo de um eixo no movimento translacional de um pistão ou êmbolo.

O funcionamento de um compressor alternativo está relacionado ao comportamento das válvulas. Elas possuem um elemento móvel, denominado obturador, que compara as pressões internas e externa ao cilindro. O obturador da válvula de sucção se abre para dentro do cilindro quando a pressão na tubulação de sucção supera a pressão interna do cilindro, e se mantém fechado em caso contrário. O inverso ocorre quando a pressão interna supera a pressão na tubulação de descarga.

Na etapa de admissão há uma tendência de depressão no interior do cilindro que propicia a abertura da válvula de sucção. O gás é então é então aspirado. Ao inverter-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de sucção se fecha e o gás é comprimido até que a pressão interna do cilindro seja suficiente para promover a abertura da válvula de descarga. Isso caracteriza a etapa de compressão. Quando a válvula de descarga se abre, a movimentação do pistão faz com que o gás seja expulso do interior do cilindro. Essa situação corresponde à etapa de descarga e dura até que o pistão encerre o seu movimento no sentido do cabeçote. Nesse momento, a válvula de descarga se fecha, mas a de admissão só se abrirá quando a pressão interna cair o suficiente para permitir a nova abretura daválvula. Essa etapa, em que as válvulas estão bloqueadas e o pistão se movimenta em sentido inverso ao do cabeçote, se denomina etapa de expansão, e precede a etapa de admissão de um novo ciclo.

Podemos concluir que o compressor alternativo aspira e descarrega o gás respectivamente nas pressões instantaneamente reinantes na tubulação de sucção e na tubulação de descarga.

Compressores de palhetas: possui um rotor ou tambor central que gira excentricamente em relação à carcaça. Esse tambor possui rasgos radiais que se prolongam por todo o seu comprimento e nos quais são inseridas palhetas retangulares, conforme figura ao lado.

Quando o tambor gira, as palhetas deslocam-se radialmente sob a ação da força centrífuga e se mantêm em contato com a carcaça. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa os espaços definidos entre as palhetas. Devido a excentricidade do rotor a às posições das aberturas de sucção e descarga, os espaços constituídos entre as palhetas vão se reduzindo de modo a provocar a compressão progressiva do gás. A variação do volume contido entre duas palhetas vizinhas, desde o fim da admissão até o início da descarga, define uma relação de compressão interna fixa para a máquina. Assim, a pressão do gás no momento em que é aberta a comunicação com a descarga poderá ser diferente da pressão reinante nessa região. O equilíbrio é, no entanto, quase instantaneamente atingido e o gás descarregado.

Compressores de parafusos: este tipo de compressor