Os Compressores de Pistão

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CENTRO UNIVERSITÁRIO SENAI CIMATEC

CAIO AMARAL

LEONARDO JACOBS

MATHEUS SAMPAIO

THIAGO LUSTOSA

ANÁLISE DOS COMPRESSORES DE PISTÃO

SALVADOR - BA

Novembro de 2018

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CAIO AMARAL

LEONARDO JACOBS

MATHEUS SAMPAIO

THIAGO LUSTOSA

 ANÁLISE DOS COMPRESSORES DE PISTÃO

Trabalho apresentado na forma de Relatório, referente a uma das avaliações da disciplina de Máquinas de Fluxo, do curso de Bacharelado em Engenharia Mecânica do Centro Universitário SENAI CIMATEC, ministrada pelo Profº Carlos Santana.

SALVADOR – BA

Novembro de 2018

INTRODUÇÃO

Os fluidos, diferente dos materiais sólidos, possuem a propriedade de ocupar todo o volume de um recipiente. E em especial, os fluidos compressíveis (como os gases de maneira geral) permitem que se confine uma quantidade de si próprio ainda maior dentro de um determinado volume. A compressividade, portanto, os permitem, graças a alteração de sua densidade específica, que suas moléculas se organizem de maneira mais confinada quando submetidas a algum trabalho.

Os compressores, por sua vez, ocupam-se  dessa função. Admitem o ar atmosférico, comprimindo-o, para então armazená-lo em um reservatório. Sendo assim, um dos principais componentes dentro de um processo pneumático. Graças a ele, ao se comprimir o fluido, é possível forçá-lo a fluir de um ponto a outro, abrindo espaço para uma gama de aplicações que vão desde processos industriais a sistemas de refrigeração.

Além disso, dentre os tipos de compressores existem dois principais grupos: os de deslocamento positivo, e os de deslocamento dinâmico (volumétricos). Este trabalho foca-se em um tipo especial de compressores de deslocamento positivo: os compressores alternativos de pistão. Seu funcionamento, bem como as características gerais da categoria de deslocamento positivo, serão detalhadas nos tópicos seguintes.

COMPRESSORES VOLUMÉTRICOS

O funcionamento dos equipamentos dessa categoria baseia-se no aumento da pressão do fluido a partir de uma redução de seu volume, de maneira gradativa em uma câmara hermética (ou espaço confinado), dessa forma processando-se a compressão.

1) Compressores Alternativos de Pistão

Os compressores alternativos de pistão são assim classificados com base em seu princípio de funcionamento, neste modelo de equipamento a compressão do fluido de trabalho é promovida pelo movimento alternativo de um corpo cilíndrico, chamado pistão ou êmbolo no interior de uma câmara equipada com válvulas de admissão e descarga. O êmbolo possui dois principais movimentos, o de avanço e recuo, durante o recuo a pressão do interior da câmara é forçadamente reduzida promovendo a abertura da válvula de admissão de fluido (sucção), quando o pistão tem seu sentido invertido a válvula de admissão é fechada e o movimento de avanço do cilindro em direção ao cabeçote da câmara promove a redução do volume e consequente aumento da pressão de fluido. Quando a pressão interna do sistema atinge um determinado valor, especificado em projeto, ela é capaz de promover a abertura da válvula de descarga e a passagem do fluido.

 O movimento alternativo realizado pelo pistão é promovido por um mecanismo biela-manivela que é capaz de transformar movimentos rotativos de um eixo de motor em movimentos lineares alternados.

Imagem 1 - Ilustração do mecanismo motriz dos compressores alternativos

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Fonte: FEMEC

Atualmente os compressores alternativos podem ser encontrados em 3 tipos diferentes quanto ao acoplamento com o motor, sendo eles os abertos, semi-herméticos e os herméticos.

Nos compressores abertos o motor se encontra separado da carcaça que comportam os pistões, a transmissão geralmente é feita por um eixo que atravessa a carcaça, sendo necessária a utilização de selos de vedação. A facilidade de  manutenção é o destaque deste tipo de compressor, tendo em vista que o sistema motriz encontra-se separado do sistema de compressão. Desta forma reparos ou até mesmo substituições podem ser efetuadas de maneira simples.

Nos compressores semi-herméticos a carcaça é compartilhada tanto com o sistema motriz quanto com o sistema de compressão. A carcaça compartilhada proporciona uma transmissão mais precisa, além de dispensar a necessidade de utilização de selos de vedação, desta forma o consumo energético e o risco de vazamento de tal compressor é inferior comparado ao tipo aberto. Por ser parcialmente hermético, tal compressor proporciona ainda a vantagem de permitir a realização de manutenções internas.

Os compressores herméticos por sua vez, são semelhantes aos semi-herméticos, contudo estes possuem uma carcaça totalmente blindada, o confinamento dos dois sistemas em um mesmo ambiente permite a redução do tamanho da carcaça resultando em equipamentos mais compactos, de menor custo e consumo e totalmente isolados, não permitindo, dessa forma, a ocorrência de vazamentos.

Imagem 2 - Compressores Aberto, Semi-Hermético e Hermético

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Fonte: UFPR

Outras classificações para este compressor em questão referem-se à quantidade de cilindros, subdividido em compressores de um cilindro, dois cilindros (duplex) ou três cilindros (triplex), ao número de estágios, classificado em simples estágio ou multiestágios, e a atuação do pistão, dividido em simples efeito ou duplo efeito. Para os propósitos deste documento, será estabelecido o foco primordial na atuação do pistão, descrita à seguir.