O Compressores e ar comprimido

ENGENHARIA MECÂNICA

(8º SEMESTRE)

ATPS – ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

Trabalho desenvolvido durante a ATPS na disciplina de Máquinas Térmicas – 8º semestre do Curso de Engenharia Mecânica, como parte da avaliação da disciplina. Prof.

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DESAFIO

A equipe deverá elaborar um artigo, contendo os dados obtidos em cada experimento sugerido nas etapas seguintes. As equipes deverão ser compostas por quatro integrantes,

Sendo que cada uma deverá ser capaz de identificar, pesquisar, dimensionar, analisar e avaliar processos e dispositivos baseados nos princípios dos sistemas térmicos.

Este desafio possibilitará aos alunos a aplicação das teorias da termodinâmica à Engenharia e à Mecânica dos Fluidos e dos conceitos de sistemas fluido mecânicos e de materiais, aplicações práticas bastante relevantes na indústria brasileira e com diversas situações de uso na vida profissional.

OBJETIVO DO DESAFIO

Este desafio é importante para que você adquira uma base conceitual sólida sobre máquinas térmicas e processos que envolvam sistemas térmicos.

ETAPA 1

Aula-tema: Compressores e ar comprimido.

Esta atividade, a ser realizada em grupo, é importante para que você entenda os principais conceitos de classificação dos compressores e suas aplicações, analisando e identificando os tipos de sistemas de compressão, classificando-os conforme as pressões; inicial, final e efetiva, representando e calculando conceitos iniciais, como pressão, volume, vazão e temperatura. O ar comprimido é aplicado conforme as características dos equipamentos utilizados, como, por exemplo, equipamentos a pressão de ar ou de ação fechada, equipamentos a jato de ar ou de ação livre, equipamentos e máquinas de percussão, motores a ar comprimido, bombas de injeção de concreto, máquinas ferramentas fixas e portáteis, automatização de operações industriais etc.

PASSO 1 - Ler atentamente o capítulo 10 do livro de MORAN, M. J. et al. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos. Rio de Janeiro: LTC, 2005.

PASSO 2 - Pesquisar e construir um esquema de compressor de fluxo axial.

COMPRESSORES DE FLUXO AXIAL

Os compressores de fluxo axial são aqueles em que o escoamento acontece na direção do eixo do rotor. Eles são majoritariamente utilizados em turbinas a gás, particularmente, as de maior tamanho. Este tipo de compressores são construídos normalmente com múltiplos estágios, assim, no caso de turbinas a gás, têm entre 8 e 16 estágios.

"COMPRESSORES DE FLUXO AXIAL: PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO”

[pic 1]

[pic 2] [pic 3]

Tanto os compressores quanto as turbinas de fluxo axial se caracterizam por possuir discos com palhetas no seu entorno. A carcaça que cobre estes discos também possui palhetas, fixas, no caso. Cada par de jogos de palhetas fixas e móveis constitui um estágio. As palhetas móveis têm por missão acelerar o gás, as palhetas fixas reduzem a velocidade do gás e aumentam a pressão do mesmo. As turbinas trabalham em forma exatamente oposta aos compressores, à energia associada à pressão do gás é transformada em energia cinética nas palhetas estacionárias. O gás a alta velocidade entra nas palhetas móveis, onde a energia cinética é transformada em trabalho mecânico (”trabalho de eixo”). É visível a importância que têm um aprimorado projeto aerodinâmico do perfil das palhetas, sendo que este projeto deverá levar em contas as características do escoamento compressível. Ao fazer o diagrama de velocidades será necessário levar em conta esta dupla passagem em cada um dos estágios do compressor.

PASSO 3

Pesquisar a forma do rotor e do estator de um compressor.

A secção de compressor de fluxo axial é constituída do rotor e do revestimento do compressor, pás da turbina guiam de entrada variável e duas fileiras de pás de turbina e guia de saída. No compressor, o ar é confinado ao espaço entre o rotor e o estator, onde é comprimido em etapas por uma série alternada de lâminas em formato aerodinâmicas giratórias (rotor) e estacionárias (estator). As lâminas do rotor fornecem a potencia necessária para comprimir o ar em cada etapa, e as lâminas do estator conduzem o ar de forma que este entre o próximo estágio do rotor no ângulo apropriado. O ar comprimido sai através do revestimento de descarga do compressor para as câmaras de combustão. O ar é também extraído no compressor para o resfriamento da turbina e para vedação do óleo lubrificante nos mancais.

CONJUNTO DO ROTOR DO COMPRESSOR

O seguimento de compressor do rotor da turbina a gás consiste em um conjunto de rodas, um eixo de escape directo dianteiro, parafusos de fixação e as lâminas do rotor do compressor. Cada roda e segmento de roda do eixo de escape directo dianteiro têm fissuras perfuradas em torno de uma periferia. As lâminas do rotor são inseridas nessas fissuras e mantidas em posição axial por peças do distanciador, que por sua vez são fixadas em cada extremidade da fissura. Esta lamina têm forma aerodinâmica e são projetadas para comprimir o ar de forma eficiente as altas velocidades. As rodas e eixos de escape directo são fixados uns aos outros com malhetes emparelhados para controle de concentricidade e unidos com parafusos de fixação. Seleciona-se o posicionamento das rodas durante a montagem para reduzir correção de balanço. Após a montagem, o rotor encontra-se dinamicamente balanceado. O eixo de escape directo dianteiro é maquiado para fornecer o anel de impulso que conduz as cargas de impulso dianteiras e traseiras, o moente do mancal No, 1, a superfície de vedação das vedações de óleo do mancal No. 1, assim como a vedação de ar de baixa pressão do compressor.

ESTATOR

 O conjunto de estator compreende as secções de turbina e de compressor e é composto dos revestimentos de entrada, dianteiro, traseiro e de descarga. Todos revestimentos de são divididos horizontalmente para facilitar a manutenção.

 

REVESTIMENTO DE ENTRADA

 A seção de entrada direciona o fluxo de ar exterior do equipamento de entrada de ar para dentro do sistema de laminas do compressor. Esta seção contém o conjunto de pás da turbina guia de entrada, o conjunto de mancais No. 1 e vedações de ar de baixa pressão. Nos modelos de compressor N, P, e em alguns R, o ângulo da pá de turbina guia de entrada pode ser ajustado pelo sistema de controle. (Ver Fig. 2-2).