Compressores – tipos

Os compressores de uso industrial podem ser divididos em duas categorias, de acordo com os princípios que estão por trás de seu funcionamento. São eles os compressores volumétricos e os compressores dinâmicos.

a) Compressores volumétricos

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, constituindo os ciclos de funcionamento. Inicialmente, 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, pois, de um processo intermitente, no qual a compressão propriamente dita é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Pode-se constatar,

Capítulo 3. Pneumática

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Dentro dos compressores volumétricos encontram-se os compressores alternativos.

Compressores alternativos •

Compressores alternativos caracterizam um tipo de

equipamento que se utiliza de um sistema biela-manivela para converter o movimento rotativo de um eixo no movimento translacional de um pistão ou êmbolo, como mostra a ilustração a seguir:

Compressor alternativo

Dessa maneira, a cada rotação do acionador, o pistão efetua um percurso de ida e outro de volta na direção do cabeçote, estabelecendo um ciclo de operação.

O funcionamento de um compressor alternativo está intimamente associado ao comportamento das válvulas. Estas possuem um elemento móvel denominado obturador, que funciona como um diafragma, comparando as pressões interna 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 obturador da válvula de descarga se abre para fora do cilindro quando a pressão interna supera a pressão

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Alta Competência

inversa. Com isso, atingem-se as etapas do ciclo de funcionamento do compressor mostradas na ilustração a seguir:

Etapa de admissão Etapa de compressão

Etapa de expansão Etapa de descarga

Etapas do ciclo de funcionamento do compressor

Acompanhe, passo a passo, as etapas do ciclo de funcionamento do compressor, na ordem em que acontecem.

Etapa Descrição

Admissão

Nessa etapa, o pistão se movimenta em sentido contrário ao cabeçote, fazendo com que haja uma tendência de depressão no interior do cilindro, propiciando a abertura da válvula de sucção. O gás é então aspirado.

Compressão

Nesse ponto, inverte-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.

Descarga

Ocorre quando a válvula de descarga se abre e a movimentação do pistão faz com que o gás seja expulso do interior do cilindro. Ela se prolonga até que o pistão encerre o seu movimento no sentido do cabeçote. É importante observar que o gás anteriormente comprimido não é totalmente descarregado do cilindro. A existência de um espaço ou volume morto, entre o cabeçote e o pistão, no ponto final do deslocamento desse último, faz com que a pressão no interior do cilindro não caia instantaneamente ao se iniciar o curso de retorno. Isso faz com que a válvula de descarga se feche, sem que a de admissão se abra, o que só ocorrerá quando a pressão interna cair o suficiente para tal.

Capítulo 3. Pneumática

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Pode-se concluir, então, que devido ao funcionamento automático das válvulas, o compressor alternativo aspira e descarrega o gás respectivamente nas pressões instantaneamente reinantes na tubulação de sucção e na tubulação de descarga. Em termos reais, há naturalmente certa diferença entre as pressões interna e externa ao cilindro durante a aspiração e a descarga, em função da perda de carga no escoamento. Dentre os compressores alternativos, existe um modelo que precisa ser citado: os compressores de palheta.

Compressores de palheta •

No compressor de palheta, um rotor ou tambor central gira excentricamente em relação à carcaça. O tambor possui rasgos radiais ao longo do seu comprimento, nos quais são inseridas palhetas retangulares. Observe as ilustrações a seguir.

Visão frontal do rotor

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Alta Competência

Ao girar o tambor, as palhetas se deslocam sob a ação da força centrífuga, ou seja, radialmente, do centro para a carcaça, e com ela se mantêm em contato. O gás entra pela abertura de sucção e preenche os espaços entre as palhetas. Devido à excentricidade do rotor e às posições das aberturas de sucção e descarga, os espaços entre as palhetas se reduzem e provocam a compressão progressiva do gás.

A variação do volume de gás contido entre duas palhetas vizinhas, do final da admissão até o início da descarga, define uma relação de compressão interna fixa para a máquina. Em função da natureza do gás e das trocas térmicas que ocorrem no momento em que se inicia o processo de descarga, a pressão do gás poderá ser diferente da pressão interna. No entanto, a condição de equilíbrio é restabelecida quase que instantaneamente e o gás, descarregado.

Compressores de parafuso •

São compressores nos quais dois rotores em forma de parafusos giram em sentidos opostos, porém mantendo-se engrenados entre si. Veja a ilustração a seguir:

Compressor de parafuso

O compressor se conecta com o sistema por meio de aberturas diametralmente opostas de sucção e descarga, como pode ser

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Vista lateral indicando a movimentação do gás em um compressor de parafusos

Através da abertura de sucção, o gás penetra e preenche os intervalos entre os filetes dos rotores. No instante em que ocorre o “engrenamento” de um filete, o gás nele contido fica retido entre o rotor e as paredes da carcaça. A rotação faz com que o ponto de “engrenamento” vá se deslocando para frente, reduzindo o espaço disponível para o gás, o que provoca a sua compressão. O gás alcança a abertura de descarga e é liberado.

A relação de compressão interna do compressor de parafusos depende da geometria da máquina e da natureza do gás.

b) Compressores dinâmicos

Os compressores dinâmicos possuem dois órgãos principais: impelidor e difusor. O impelidor é um órgão rotativo, munido de pás, que transfere ao gás a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na forma cinética, em parte pela forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento estabelecido no impelidor é recebido por um órgão fixo, denominado difusor, cuja função é promover a transformação da energia cinética do gás em entalpia, com conseqüente ganho de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua e, portanto, correspondem exatamente ao que se denomina em termodinâmica como volume de controle.

Veja no quadro a seguir que os compressores volumétricos e dinâmicos se dividem ainda em outros tipos.

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