COMPRESSORES ALTERNATIVOS
DESCRIÇÃO DO EQUIPAMENTO
O compressor é uma máquina que tem como principal função aumentar a pressão de um gás ou escoamento gasoso. Este aumento pode ser desde 1,0 atm até milhares de atmosferas ( processos industriais ).
Estes tem diversas características físicas que dependem da função que desempenham. Assim apresentam-se os seguintes tipos:
-Compressores de ar para serviços ordinários. Estes compressores são fabricados em série e tem baixo custo inicial. Destinam-se normalmente a serviços de limpeza, pintura e accionamento de pequenas máquinas pneumáticas.
-Compressores de ar para serviços industriais. São máquinas grandes, que apresentam alto custo de aquisição e de operacionalidade. Destinam-se às centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais.
-Compressores de refrigeração. São compressores desenvolvidos com um objectivo particular, o da refrigeração. Operam com fluidos bastante específicos e em condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando assim o seu fabrico em série.
Estes tem diversas características físicas que dependem da função que desempenham. Assim apresentam-se os seguintes tipos:
-Compressores de ar para serviços ordinários. Estes compressores são fabricados em série e tem baixo custo inicial. Destinam-se normalmente a serviços de limpeza, pintura e accionamento de pequenas máquinas pneumáticas.
-Compressores de ar para serviços industriais. São máquinas grandes, que apresentam alto custo de aquisição e de operacionalidade. Destinam-se às centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais.
-Compressores de refrigeração. São compressores desenvolvidos com um objectivo particular, o da refrigeração. Operam com fluidos bastante específicos e em condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando assim o seu fabrico em série.
Os compressores alternativos são compressores volumétricos que conseguem a elevação de pressão através da redução do volume de uma câmara ( cilindro ) ocupada pelo gás. Esse aumento é conseguido através de um pistão ou embolo ligado a um sistema rotativo biela-manivela, no seu percurso na direcção da cabeça do compressor ( cabeçote ).
O mecanismo é essencialmente o seguinte, na etapa de admissão o pistão movimenta-se em sentido contrário ao cabeçote, fazendo com que haja uma tendência de depressão no interior do cilindro que propicia a abertura da válvula de sucção. O gás é então aspirado.
Ao inverter-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de sucção fecha-se e o gás é comprimido até que a pressão interna do cilindro seja suficiente para promover a abertura da válvula de descarga ( a etapa de compressão ). Quando se abre a válvula de descarga, 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 termine o seu movimento no sentido do cabeçote.
No entanto, nem todo o gás anteriormente comprimido é expulso do cilindro. A existência de um espaço morto, compreendido entre o cabeçote e o pistão no final do deslocamento, faz com que a pressão no interior do cilindro não caia instantaneamente quando se inicia o curso de retorno. Nesse momento, a válvula de descarga fecha-se, mas a de admissão só se abrirá quando a pressão interna cair o suficiente para o permitir. Essa etapa, em que as duas 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.
O mecanismo é essencialmente o seguinte, na etapa de admissão o pistão movimenta-se em sentido contrário ao cabeçote, fazendo com que haja uma tendência de depressão no interior do cilindro que propicia a abertura da válvula de sucção. O gás é então aspirado.
Ao inverter-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de sucção fecha-se e o gás é comprimido até que a pressão interna do cilindro seja suficiente para promover a abertura da válvula de descarga ( a etapa de compressão ). Quando se abre a válvula de descarga, 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 termine o seu movimento no sentido do cabeçote.
No entanto, nem todo o gás anteriormente comprimido é expulso do cilindro. A existência de um espaço morto, compreendido entre o cabeçote e o pistão no final do deslocamento, faz com que a pressão no interior do cilindro não caia instantaneamente quando se inicia o curso de retorno. Nesse momento, a válvula de descarga fecha-se, mas a de admissão só se abrirá quando a pressão interna cair o suficiente para o permitir. Essa etapa, em que as duas 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.
Os compressores de refrigeração apresentam-se em 3 distintas concepções diferentes:
-Aberto, em que o eixo de accionamento atravessa a carcaça, sendo portanto accionado por um motor exterior. É o único que existe em sistemas que utilizam o amoníaco como fluido refrigerante, podendo também operar com fluidos halogenados.
-Semi-hermético, onde a carcaça exterior aloja tanto o compressor própriamente dito quanto o motor de accionamento.
-Hermético, são semelhantes aos anteriores diferindo apenas no facto de a carcaça ser uma caixa fechada, que apresenta apenas entradas e saídas para o fluido e para as conexões eléctricas do motor. Estes têm uma aplicação típica essencialmente em pequenos sistemas de ar condicionado e refrigeração.
Estes podem ser subdivididos em compressores de um estágio de compressão ou de dois estágios de compressão.
-Aberto, em que o eixo de accionamento atravessa a carcaça, sendo portanto accionado por um motor exterior. É o único que existe em sistemas que utilizam o amoníaco como fluido refrigerante, podendo também operar com fluidos halogenados.
-Semi-hermético, onde a carcaça exterior aloja tanto o compressor própriamente dito quanto o motor de accionamento.
-Hermético, são semelhantes aos anteriores diferindo apenas no facto de a carcaça ser uma caixa fechada, que apresenta apenas entradas e saídas para o fluido e para as conexões eléctricas do motor. Estes têm uma aplicação típica essencialmente em pequenos sistemas de ar condicionado e refrigeração.
Estes podem ser subdivididos em compressores de um estágio de compressão ou de dois estágios de compressão.
Relativamente aos compressores de ar, estes podem também ser subdivididos consoante a aplicação para que foram destinados, estão assim tipificados:
-Compressores com um ou mais ( 2, 3 ou 4 ) estágios de compressão.
-Compressores arrefecidos a ar ou a água ( exclusivo dos compressores a ar e tem como objectivo arrefecer o ar, aumentando assim a massa de ar que é comprimida ).
-Compressores lubrificados ou não ( onde a qualidade do ar é importante ).
-Compressores com um ou mais ( 2, 3 ou 4 ) estágios de compressão.
-Compressores arrefecidos a ar ou a água ( exclusivo dos compressores a ar e tem como objectivo arrefecer o ar, aumentando assim a massa de ar que é comprimida ).
-Compressores lubrificados ou não ( onde a qualidade do ar é importante ).
Existem dois aspecto muito importante a nível económico que convém referir, que são os cuidados a ter na instalação e na manutenção.
Os cuidados de manutenção ( controlo ) devem ser elevados para não se ter grandes gastos posteriores na reparação.
Um dos cuidados a ter de manutenção ( estes são directamente proporcionais ao tempo de operação dos compressores ) é evitar a libertação de fluido devido a fugas quer esteja em serviço ou não. Estas fugas tanto podem ser do fluido utilizado como do óleo lubrificante.
Há que ter em atenção mudanças de óleo periódicas ( má lubrificação origina vibrações e desgaste do material ) e de filtros, que no caso de não estarem em condições provocam uma diminuição da pressão de compressão e prejudicam a qualidade do ar ( só para os compressores de ar ).
Tendo em conta isto, deve-se proceder substituição periódica das componentes desgastadas quando necessário.
No caso da entrada de qualquer fluido no estado líquido para o cilindro há uma tendência para as válvulas se estragarem, por isso deve-se proceder a inspecções e posteriormente solucionar o problema.
Algo que também ocorre e é necessário evitar é o entupimento dos instrumentos, o enferrujar das tubagens e a colagem das válvulas. Estes problemas associados ao compressor são originados por ser normal haver condensação de vapor de água quando da compressão, de modo a que se formar água. Este último problema é principalmente originário nos compressores a ar.
No caso dos cuidados a ter na instalação é necessário que se aplique um compressor que esteja dimensionado para o sistema onde este irá ser implementado, de modo a preservar o seu bom funcionamento.
Assim deve-se proceder à instalação do compressor, o mais próximo possível da aplicação, num local de fácil acesso para se fazer uma manutenção eficaz e com uma boa ventilação para não haver o perigo de concentração de gases ( no caso dos compressores de refrigeração ) e de aquecimento excessivo do equipamento ( se por ventura a temperatura for muito elevada pode provocar o desligar não programado e diminuição da vida do lubrificante ).
Tem que se ter também a preocupação da temperatura não ser muito baixa neste local, como consequência de resultar um arranque lento do motor e uma possível má aplicação do fluido.
No caso principalmente dos compressores a ar por estes terem tendência a formar água na instalação ( como foi dito anteriormente pode ser prejudicial ), utiliza-se purgas para a retirar, no entanto se o ambiente tiver condições mais adversas, avalia-se a necessidade de instalar algo para secagem do ar.
Há que ter em conta também para este tipo de compressor, os filtros de ar que é necessário utilizar na instalação, dependendo muito da qualidade do ar que queremos comprimir e da qualidade do ar do ambiente donde este é proveniente.
Os cuidados de manutenção ( controlo ) devem ser elevados para não se ter grandes gastos posteriores na reparação.
Um dos cuidados a ter de manutenção ( estes são directamente proporcionais ao tempo de operação dos compressores ) é evitar a libertação de fluido devido a fugas quer esteja em serviço ou não. Estas fugas tanto podem ser do fluido utilizado como do óleo lubrificante.
Há que ter em atenção mudanças de óleo periódicas ( má lubrificação origina vibrações e desgaste do material ) e de filtros, que no caso de não estarem em condições provocam uma diminuição da pressão de compressão e prejudicam a qualidade do ar ( só para os compressores de ar ).
Tendo em conta isto, deve-se proceder substituição periódica das componentes desgastadas quando necessário.
No caso da entrada de qualquer fluido no estado líquido para o cilindro há uma tendência para as válvulas se estragarem, por isso deve-se proceder a inspecções e posteriormente solucionar o problema.
Algo que também ocorre e é necessário evitar é o entupimento dos instrumentos, o enferrujar das tubagens e a colagem das válvulas. Estes problemas associados ao compressor são originados por ser normal haver condensação de vapor de água quando da compressão, de modo a que se formar água. Este último problema é principalmente originário nos compressores a ar.
No caso dos cuidados a ter na instalação é necessário que se aplique um compressor que esteja dimensionado para o sistema onde este irá ser implementado, de modo a preservar o seu bom funcionamento.
Assim deve-se proceder à instalação do compressor, o mais próximo possível da aplicação, num local de fácil acesso para se fazer uma manutenção eficaz e com uma boa ventilação para não haver o perigo de concentração de gases ( no caso dos compressores de refrigeração ) e de aquecimento excessivo do equipamento ( se por ventura a temperatura for muito elevada pode provocar o desligar não programado e diminuição da vida do lubrificante ).
Tem que se ter também a preocupação da temperatura não ser muito baixa neste local, como consequência de resultar um arranque lento do motor e uma possível má aplicação do fluido.
No caso principalmente dos compressores a ar por estes terem tendência a formar água na instalação ( como foi dito anteriormente pode ser prejudicial ), utiliza-se purgas para a retirar, no entanto se o ambiente tiver condições mais adversas, avalia-se a necessidade de instalar algo para secagem do ar.
Há que ter em conta também para este tipo de compressor, os filtros de ar que é necessário utilizar na instalação, dependendo muito da qualidade do ar que queremos comprimir e da qualidade do ar do ambiente donde este é proveniente.
O rendimento é razão entre quantidade que se pretende obter pela quantidade que se tem que gastar.
É também o produto do rendimento isentrópico de compressão pelo rendimento mecânico.
Assim este é razão entre a quantidade efectiva de trabalho ( por ciclo e por cilindro ), pela a quantidade teórica de trabalho realizado por ciclo e por cilindro. Tem em conta todas as perdas mecânicas derivadas da fricção.
O rendimento isentrópico de compressão é a razão entre trabalho actual, pelo trabalho realizado isentrópicamente no compressor. Representa as perdas de carga do fluido e as perdas de calor no cilindro.
Este rendimento, para o caso de compressores com um estágio de compressão é da ordem dos 88% e com mais do que um estágio é de 75%. Isto verifica que, o valor do rendimento global de um compressor alternativo se encontre entre os 72% e os 78%, dependendo de como varia a sua taxa de compressão.
É também o produto do rendimento isentrópico de compressão pelo rendimento mecânico.
Assim este é razão entre a quantidade efectiva de trabalho ( por ciclo e por cilindro ), pela a quantidade teórica de trabalho realizado por ciclo e por cilindro. Tem em conta todas as perdas mecânicas derivadas da fricção.
O rendimento isentrópico de compressão é a razão entre trabalho actual, pelo trabalho realizado isentrópicamente no compressor. Representa as perdas de carga do fluido e as perdas de calor no cilindro.
Este rendimento, para o caso de compressores com um estágio de compressão é da ordem dos 88% e com mais do que um estágio é de 75%. Isto verifica que, o valor do rendimento global de um compressor alternativo se encontre entre os 72% e os 78%, dependendo de como varia a sua taxa de compressão.
Os problemas associados com a energia tem a sua principal origem no seu excessivo consumo, quer pelo desperdício financeiro, quer pela poluição que provocam a mais ( no caso de o motor não ser eléctrico ).
Um cuidado a ter com a energia é utilizar a voltagem mais próxima da apropriada do compressor, que irá garantir um maior tempo de vida, isto é vai evitar problemas desnecessários.
Sabe-se que um compressor gasta menos a carga máxima, por isso se numa instalação de vários compressores, estes não tiverem todos a mesma potência, verifica-se que o mais potente vai trabalhar a uma carga máxima e os outros a carga parcial, indo por isso operar a uma eficiência muito menor. Isto pode ser ultrapassado por um método de controlo das válvulas, de modo a que carga é partilhada igualmente por todos os compressores. Estes podem também ter a capacidade de parar e arrancar quando por exemplo, não for necessário a utilização de um número óptimo de compressores para uma certa potência de operação.
Assim as duas causas fundamentais para haver eficiência e por conseguinte um menor consumo de energia são, ser bem dimensionados e não apresentar fugas de gás e de óleo.
Um cuidado a ter com a energia é utilizar a voltagem mais próxima da apropriada do compressor, que irá garantir um maior tempo de vida, isto é vai evitar problemas desnecessários.
Sabe-se que um compressor gasta menos a carga máxima, por isso se numa instalação de vários compressores, estes não tiverem todos a mesma potência, verifica-se que o mais potente vai trabalhar a uma carga máxima e os outros a carga parcial, indo por isso operar a uma eficiência muito menor. Isto pode ser ultrapassado por um método de controlo das válvulas, de modo a que carga é partilhada igualmente por todos os compressores. Estes podem também ter a capacidade de parar e arrancar quando por exemplo, não for necessário a utilização de um número óptimo de compressores para uma certa potência de operação.
Assim as duas causas fundamentais para haver eficiência e por conseguinte um menor consumo de energia são, ser bem dimensionados e não apresentar fugas de gás e de óleo.
Relativamente aos problemas associados à saúde e ao ambiente pode-se considerar que estão de certo modo relacionados.
A nível ambiental os compressores emitem gases que poluem originados por factores directos e indirectos. O primeiro consiste na libertação do gás refrigerante ( libertação de gases halogenados derivado a fugas ), que quando localizado na atmosfera tende a destruir a camada de ozono e é um dos gases responsáveis pelo efeito de estufa se encontrar na tropósfera. Estas emissões ( actualmente são controladas através de legislação ) aumentam com o aumento da idade e do tipo de compressor, por exemplo o compressor alternativo aberto tem mais fugas que o hermético.
O segundo deriva da combustão essencialmente de gás natural e gasolina ( libertação de CO2 e outros gases ) usados no motor, no caso dos compressores apresentarem motores não eléctricos. Estes gases são também responsáveis pelo efeito de estufa, principalmente o dióxido de carbono.
Os problemas de saúde podem estar indirectamente relacionados com as emissões dos gases que foram referidos.
No entanto os compressores proporcionam outros problemas muito mais imediatos como, a inalação destes gases directamente ( caso não haja uma boa circulação de ar ), a má qualidade de ar quando esta não é garantida em locais próprios ( por exemplo hospitais ) e o elevado ruído quando do seu funcionamento.
A nível ambiental os compressores emitem gases que poluem originados por factores directos e indirectos. O primeiro consiste na libertação do gás refrigerante ( libertação de gases halogenados derivado a fugas ), que quando localizado na atmosfera tende a destruir a camada de ozono e é um dos gases responsáveis pelo efeito de estufa se encontrar na tropósfera. Estas emissões ( actualmente são controladas através de legislação ) aumentam com o aumento da idade e do tipo de compressor, por exemplo o compressor alternativo aberto tem mais fugas que o hermético.
O segundo deriva da combustão essencialmente de gás natural e gasolina ( libertação de CO2 e outros gases ) usados no motor, no caso dos compressores apresentarem motores não eléctricos. Estes gases são também responsáveis pelo efeito de estufa, principalmente o dióxido de carbono.
Os problemas de saúde podem estar indirectamente relacionados com as emissões dos gases que foram referidos.
No entanto os compressores proporcionam outros problemas muito mais imediatos como, a inalação destes gases directamente ( caso não haja uma boa circulação de ar ), a má qualidade de ar quando esta não é garantida em locais próprios ( por exemplo hospitais ) e o elevado ruído quando do seu funcionamento.
Gomes
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