Você sabe o que ê Refrigeração

Refrigeração é a ação de resfriar determinado ambiente de forma controlada, tanto para viabilizar processos, processar e conservar produtos (refrigeração comercial e industrial) ou efetuar climatização para conforto térmico (veja ar-condicionado e ventilação).

Ciclos de refrigeração.

Para diminuir a temperatura é necessário retirar energia térmica de determinado corpo ou meio. Através de um ciclo termodinâmico, calor é extraído do ambiente a ser refrigerado e é enviado para o ambiente externo.
A refrigeração não destrói o calor, que é uma forma de energia.
Ela apenas o move de um lugar não desejado para outro que não faz diferença.
Entre os ciclos de refrigeração, os principais são o ciclo de refrigeração padrão por compressão, o ciclo de refrigeração por absorção e o ciclo de refrigeração por magnetismo.
Ciclo de refrigeração padrão por compressão.

Princípios.

Esquema básico de um sistema de refrigeração.
Em um ciclo de refrigeração padrão por compressão (refrigerador, ar-condicionado), existem basicamente quatro componentes:
Compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador.
O fluido refrigerante na forma de líquido saturado passa pelo dispositivo de expansão (restrição), onde é submetido a uma queda de pressão brusca, onde passa a ter dois estados, o líquido e o gasoso.
O fluido refrigerante, nesse ponto, é denominado de flash gás.
Então o fluido é conduzido pelo evaporador, onde absorverá calor do ar do ambiente a ser refrigerado, vaporizando-se.
Na saída do evaporador, na forma de gás ele é succionado pelo compressor, que eleva sua pressão (e temperatura) para que possa ser conduzido através do condensador, que cederá calor ao ambiente externo, condensando o fluido e completando o ciclo.
O ventilador ou fan, efetua a circulação de ar, fazendo com que o ar a ser resfriado entre em contato com a serpentina do evaporador.
Para determinar as condições de trabalho do ciclo, aplica-se a primeira lei da termodinâmica em cada volume de controle. Representa-se o ciclo no diagrama pressão-entalpia, aonde se indica o estado do refrigerante em cada etapa.
Etapas de um Ciclo Ideal de Refrigeração.

Evaporação

Representação no diagrama pxh.
A evaporação é a etapa aonde o fluido refrigerante entra na serpentina como uma mistura predominantemente líquida, e absorverá calor do ar forçado pelo ventilador que passa entre os tubos.
Ao receber calor, o fluido saturado vaporiza-se, utilizando-se do calor latente para poder maximizar a troca de calor.
A capacidade de refrigeração, em W, pode ser expressada através da equação:

Compressão.

Representação no diagrama pxh.
A função do compressor é comprimir o fluido refigerante, elevando a pressão do fluido.
Em um ciclo ideal, a compressão é considerada adiabática reversível (isoentrópica), ou seja, desprezam-se as perdas.
Na prática perde-se calor ao ambiente nessa etapa, porém não é significativo em relação à potência de compressão necessária.
A potência de compressão, em W, pode ser expressada pela seguinte equação:

Condensação.

Representação no diagrama pxh.
A condensação é a etapa aonde ocorre a rejeição de calor do ciclo.
No condensador, o fluido na forma de gás saturado é condensado ao longo do trocador de calor, que em contato com o ar cede calor ao meio ambiente.
O calor rejeitado pelo condensador, em W, pode ser expresso pela equação:

Expansão.

Representação no diagrama pxh.
A expansão é a etapa onde ocorre uma perda de pressão brusca, porém controlada que vai reduzir a pressão do fluido da pressão de condensação para a pressão de evaporação.
Em um ciclo ideal ela é considerada isoentálpica, despreza-se as variações de energia cinética e potencial.

Coeficiente de performance.

O coeficiente de performance, COP, é um parâmetro fundamental na análise de sistemas de refrigeração.
Mesmo sendo de um ciclo teórico, pode-se verificar os parâmetros que influenciam o desempenho do sistema.
A capacidade de retirar calor sobre a potência consumida pelo compressor deve ser a maior possível.

Define-se COP com a seguinte relação:

Variáveis
Vazão mássica de refrigerante em kg/s
Calor retirado pelo evaporador em W.
Calor cedido pelo condensador em W.
Trabalho realizado pelo compressor em W.
e Entalpia de estado J/kg.
Coeficiente de performance.
Refrigeração por absorção.

Os sistemas de refrigeração por absorção de vapores são ciclos de refrigeração operados a calor, onde um fluido secundário ou absorvente na fase líquida é responsável por absorver o fluido primário ou refrigerante, na forma de vapor.
Ciclos de refrigeração operados a calor são assim definidos, porque a energia responsável por operar o ciclo é majoritariamente térmica.
Descoberta pelo escocês Nairn em 1777, a refrigeração por absorção tem por "pai" o francês Ferdinand Carré (1824-1900), que em 1859 patenteou a primeira máquina de absorção de funcionamento contínuo, usando o par amônia-água.
Água quente, vapor (baixa pressão e alta presssão) e gases de combustão, são algumas das fontes de calor utilizadas para operar equipamentos de absorção, cuja energia térmica pode ser obtida a partir dos seguintes meios:
Aproveitamento de rejeitos de calor de processos industriais e comerciais;
Cogeração;
Energia solar; e
Queima direta (biomassa, biodiesel, gás natural, biogás).

Ciclo básico de refrigeração por absorção.

Ciclo básico de refrigeração por absorção e seus componentes principais.
O ciclo básico de refrigeração por absorção opera com dois níveis de pressão, estabelecidos pelas temperaturas de evaporação e condensação , respectivamente. pode observar que o ciclo contém dois circuitos, o circuito da solução e o circuito de refrigerante.
O sentido de escoamento do refrigerante e da solução, e também o sentido do fluxo de calor entrando ou saindo do ciclo.
No gerador, calor de uma fonte a alta de temperatura é adicionado ao ciclo a uma taxa , fazendo com que parte do refrigerante vaporize à temperatura de geração , e se separe da solução.
Esse vapor de refrigerante segue para o condensador, onde o calor de condensação é removido do ciclo, por meio de água ou ar, a uma taxa , fazendo com que o refrigerante retorne para a fase líquida à temperatura de condensação .
O refrigerante líquido, à alta pressão, passa por uma válvula de expansão - VEX, onde ocorre uma brusca queda de pressão associada com a evaporação de uma pequena parcela do refrigerante.
Esse fenômeno, conhecido como expansão, faz cair a temperatura do refrigerante, que segue então para o evaporador.
No evaporador, o refrigerante líquido, a uma baixa pressão e a uma baixa temperatura, retira calor do meio que se deseja resfriar a uma taxa , retornando novamente para a fase de vapor à temperatura de evaporação .
No gerador, após a separação de parte do refrigerante, a solução remanescente torna-se uma solução fraca ou pobre em refrigerante.
Essa solução pobre, a uma alta temperatura e a uma alta pressão, passa por uma válvula redutora de pressão - VRP, tem sua pressão reduzida ao nível da pressão de evaporação e segue para o absorvedor.
No absorvedor, a solução absorve vapor de refrigerante oriundo do evaporador, tornando-se uma solução forte ou rica em refrigerante.
O processo de absorção é exotérmico, e para que esse processo não sofra interrupção, o calor de absorção precisa ser removido do ciclo a uma taxa , de forma a manter constante a temperatura de absorção .
Uma bomba de recirculação de solução - BSC é responsável por, simultaneamente, elevar a pressão e retornar a solução rica para o gerador, garantindo assim a continuidade do ciclo.
Vale destacar que o condensador e gerador estão submetidos à uma mesma pressão, pressão de alta do sistema, e por isso, em alguns equipamentos comerciais, são abrigados em um mesmo vaso.
Da mesma forma, o evaporador e o absorvedor estão submetidos à mesma pressão, pressão de baixa do sistema, e eventualmente abrigados em um mesmo vaso.
Coeficiente de performance - COP
O coeficiente de performance - COP, também conhecido como coeficiente de eficácia, caracteriza o desempenho de um ciclo de refrigeração, relacionando o efeito desejado - refrigeração, com o que se paga por isso - energia consumida.
No caso de um ciclo de refrigeração por absorção, o COP é definido como a relação entre a taxa de refrigeração e a taxa de calor adicionada ao gerador:

A termodinâmica nos diz que um ciclo ideal é aquele em que todos os processo são reversíveis, ou seja, após terem ocorrido podem ser invertidos sem deixar vestígios no sistema e no meio. Também, define o ciclo de Carnot como sendo um ciclo ideal, de maior rendimento possível, operando entre dois reservatórios de temperatura constante.
Tendo como base o conceito do ciclo de Carnot, o COP do ciclo ideal de absorção pode ser representado pelas temperaturas em jogo no sistema, sendo usual desconsiderar-se o trabalho de bombeamento.

Onde.

Temperatura de absorção, ou temperatura da solução no absorvedor;
Temperatura de evaporação, ou temperatura do refrigerante no evaporador;
Temperatura de geração, ou temperatura da solução no gerador.
Considera-se que a temperatura da solução no absorvedor é aproximadamente igual à temperatura do refrigerante no condensador ou temperatura de condensação .

Classificação.

Os sistemas de refrigeração por absorção podem ser classificados segundo os fluidos de trabalho empregados.
São três as tecnologias comercialmente consagradas:
Amônia-água;
Amônia-água-hidrogênio; e
Água-brometo de lítio.

Os sistemas de refrigeração por absorção, utilizando a solução binária amônia-água, passaram a ser empregados comercialmente, a partir de 1859, com o intuito de produzir gêlo.
Nesses sistemas, a água faz o papel do fluido secundário, ou seja, é responsável por absorver os vapores de amônia.
Por utilizarem amônia como refrigerante, cuja temperatura de congelamento é de -77°C, tais sistemas são hoje normalmente empregados no campo da refrigeração, em grandes instalações industriais, que requeiram temperaturas inferiores a 0°C.
Contudo, o uso da solução amônia-água se estendeu, a partir das décadas de 1960 e 1970, para equipamentos de ar condicionado de pequeno a médio porte (10 a 90 kW), com condensação a ar, no resfriamento e na calefação de instalações residenciais e comerciais.
O sistema de refrigeração por absorção utilizando amônia-água-hidrogênio, também conhecido como sistema por difusão, foi desenvolvido em 1920 pelos suecos Baltazar von Platen e Carl Munters.
Tem como base o ciclo amônia-água, com a adição de hidrogênio para equalizar a pressão em todo o sistema. Empregado em refrigeradores residenciais e veiculares, o ciclo não possui bomba de recirculação de solução, fazendo com que esses equipamentos sejam extremamente silenciosos.
A utilização da absorção com solução de água-brometo de lítio, se deu a partir de 1946 com a disseminação do uso do condicionamento do ar para resfriamento e calefação de ambientes. Nesse sistema, a água desempenha o papel do refrigerante, enquanto uma solução de água-brometo de lítio é o agente absorvente.
Por utilizar água como refrigerante, cuja temperatura de congelamento é 0°C, sua utilização é restrita a aplicações com alta temperatura de evaporação, ar condicionado por exemplo. Atualmente, instalações centrais de ar condicionado em grandes edifícios, utilizam equipamentos de absorção, com condensação a água, fabricados nas capacidades de 352 a 5.275 kW.


J.P.Gomes

CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Introdução.

A palavra automação está diretamente ligada ao controle automático, ou seja açõesque não dependem da intervenção humana.
Este conceito é discutível pois a “mão do homem” sempre será necessária, pois sem ela não seria possível a construção e implementação dos processos automáticos.
Entretanto não é o objetivo deste trabalho este tipo de abordagem filosófica, ou sociológica.
Historicamente, o surgimento da automação está ligado com a mecanização, sendo muito antigo, remontando da época de 3500 e 3200 a.C., com a utilização da roda.
O objetivo era sempre o mesmo, o de simplificar o trabalho do homem, de forma a substituir o esforço braçal por outros meios e mecanismos, liberando o tempo disponível para outros afazeres, valorizando o tempo útil para as atividades do intelecto, das artes, lazer ou simplesmente entretenimento (Silveira & Santos, 1998). Enfim, nos tempos modernos,entende-se por automação qualquer sistema apoiado em microprocessadores que substituao trabalho humano.
Atualmente a automação industrial é muito aplicada para melhorar a produtividade e qualidade nos processos considerados repetitivos, estando presente no dia-a-dia dasempresas para apoiar conceitos de produção tais como os Sistemas Flexíveis de Manufatura e até mesmo o famoso Sistema Toytota de Produção.
Sob o ponto de vista produtivo, a automação industrial pode ser dividida em trêsclasses:
a rígida,
a flexível
e a programável, aplicadas a grandes, médios e pequenos lotes de fabricação, respectivamente (Rosário, 2005).
Ainda segundo Rosário (2005), a automação industrial pode ser entendida como uma tecnologia integradora de três áreas: a eletrônica responsável pelo hardware, a mecânica na forma de dispositivos mecânicos (atuadores) e a informática responsável pelo software que irá controlar todo o sistema.
Desse modo, para efetivar projetos nesta área exige-se uma grande gama de conhecimentos, impondo uma formação muito ampla e diversificada dos projetistas, ou então um trabalho de equipe muito bem coordenado com perfisinterdisciplinares.
Os grandes projetos neste campo envolvem uma infinidade de profissionais e os custos são suportados geralmente por grandes empresas.Recentemente, para formar profissionais aptos ao trabalho com automação, surgiu adisciplina “mecatrônica”.
Entretanto é uma tarefa muito difícil a absorção de forma completatodos os conhecimentos necessários, e este profissional com certeza se torna um “generalista” que eventualmente pode precisar da ajuda de especialistas de outras áreas.
Este ainda é um desafio didático a ser resolvido, mas ainda existe uma alternativa que é acriação de equipes multidisciplinares.

Os sistemas automatizados podem ser aplicados em simples máquina ou em toda indústria, como é o caso das usinas de cana e açúcar.
A diferença está no número deelementos monitorados e controlados, denominados de “pontos”.
Estes podem ser simplesválvulas ou servomotores, cuja eletrônica de controle é bem complexa.
De uma forma geral o processo sob controle tem o diagrama semelhante ao mostrado onde os citados pontos correspondem tanto aos atuadores quanto aos sensores.
Diagrama simplificado de um sistema de controle automático.
Os sensores são os elementos que fornecem informações sobre o sistema,correspondendo as entradas do controlador.
Esses podem indicar variáveis físicas, tais como pressão e temperatura, ou simples estados, tal como um fim-de-curso posicionado em um cilindro pneumático.
Os atuadores são os dispositivos responsáveis pela realização de trabalho no processo ao qual está se aplicando a automação.
Podem ser magnéticos, hidráulicos, pneumáticos, elétricos, ou de acionamento misto.
O controlador é o elemento responsável pelo acionamento dos atuadores, levando em conta o estado das entradas (sensores) e as instruções do programa inserido em sua memória.
Neste curso esses elemento será denominado de Controlador Lógico Programável(CLP).
A completa automatização de um sistema envolve o estudo dos quatro elementos seja o sistema de pequeno, médio ou grande porte.
Estes últimos podem atingir uma a complexidade e tamanho tais que, para o seu controle, deve-se dividir o problema decontrole em camadas, onde a comunicação e “hierarquia” dos elementos é similar a uma estrutura organizacional do tipo funcional. mostra de forma simplificada este tipo de organização.
Como foi dito no capítulo anterior, para controlar um processo o CLP usa deinformações vindas de sensores.
Através das instruções gravadas em sua memória internaela comanda os atuadores, que exercem o trabalho sobre o sistema.
Conceitualmente designa-se o sensores de entradas e os atuadores de saídas,sendo que ambas podem ser representadas matematicamente por variáveis.
Em automação, estas podem ser dividias em analógicas e digitais.
As variáveis e analógicas são aquelas que variam continuamente com o tempo,
Elas são comumente encontradas em processos químicosadvindas de sensores de pressão, temperatura e outras variáveis físicas.
As variáveis discretas , ou digitais, são aquelas que variam discretamente com o tempo, como pode ser Variáveis analógicas e digitais.
Dessa forma podemos definir o Controle Analógico como aquele que se destina ao monitoramento das variáveis analógicas e ao controle discreto como sendo o monitoramento das variáveis discretas.
O primeiro tipo englobar variáveis discretas, consistindo assim emum conceito mais amplo.
Ainda no controle analógico podemos separar entradas convencionais, tais como comandos do operador, ou varáveis discretas gerais, das entradas analógicas a divindas desensores ligados diretamente as saídas do processo.
Estas últimas serão comparadas a uma referência que consiste no valor estável desejado para o controle.
Essareferência também é conhecida como “set-point
Neste tipo de controle, onde as saídas são medidas para cálculo da estratégia de controle dizemos que há uma “realimentação ”.
Esse sistema é conhecido como sistema em “malha fechada ”.
Se não há a medição das saídas dizemos que o sistema tem “malha aberta.
Estratégia de controle analógico com realimentação.
A automação, como a imaginamos, tem a ver mais com o comando seqüencial de ações que visam a fabricação, transporte ou inspeção de produtos.
Desse modo, trabalha-se muito mais com variáveis digitais, e por isso será as mesmas serão focalizadas no curso.
O tratamento das variáveis analógicas são tema da disciplina “Engenharia de Controle”.
Diferentes tipos de entradas e saídas
Como já dito antes, estaremos estudando o comportamento do controlador em um ambiente automatizado.
Mas está bem claro que este comportamento é definido através de um programa do usuário e do comportamento das entradas e em alguns casos também das saídas.
Assim neste tópico cita-se o exemplo de algumas entradas e saídas, que podem influenciar no comportamento do controlador.
Lembrando que algumas destas entradas serão vistas em maiores detalhes posteriormente.
Entradas discretas: são aquelas que fornecem apenas um pulso ao controlador, ou seja, elas têm apenas um estado ligado ou desligado, nível alto ou nível baixo, remontando a álgebra boolena que trabalha com uns e zeros.
Alguns exemplos são mostrados dentre elas: as botoeiras , válvulas eletro-pneumáticas os pressostatos e os termostatos;
Entradas multi-bits: são intermediárias as entradas discretas e as analógicas. Estas destinam-se a controles mais precisos como no caso do motor de passo ou servomotores.
Adiferença para as entradas analógicas é que estas não exigem um conversor analógico ou digital na entrada do controlador.
Um exemplo clássico é o dos Encoders, utilizados para medição de velocidade e posicionamento.
Exemplos de entradas multi-bits – Encoders
Entradas analógicas: como o próprio nome já diz elas medem as grandezas de forma analógica.
Para trabalhar com este tipo de entrada os controladores tem conversores
analógico-digitais (A/D).
Atualmente no mercado os conversores de 10 bits são os mais
populares.
As principais medidas feitas de forma analógica são a temperatura e pressão.
Exemplo de sensores de pressão ou termopares.
Exemplos de entradas analógicas – Termopares
Saídas discretas: são aquelas que exigem do controlador apenas um pulso que
determinará o seu acionamento ou desacionamento.
Como exemplo têm-se elementos mostrados.
Contatores que acionam os Motores de Indução e as Válvulas Eletro-pneumáticas.
Saídas multi-bits: têm o conceito de operação semelhante as entradas da mesma categoria.
Como principais exemplos têm-se os drivers dos Motores de Passo e os servomotores Exemplos de saídas multi-bits: Motor de Passo e Servomotor
Saídas analógicas: como dito anteriormente, de forma similar o controlador necessita de um conversor digital para analógico (D/A), para trabalhar com este tipo de saída. Osexemplos mais comuns são: válvula proporcional, acionamento de motores DC, displays gráficos, entre outras.

Revisão de comandos elétricos

Conceitualmente o estudo da eletricidade é divido em três grandes áreas: a geração,a distribuição e o uso.
Dentre elas a disciplina de comandos elétricos está direcionada ao uso desta energia, assim pressupõe-se neste texto que a energia já foi gerada, transportada a altas tensões e posteriormente reduzida aos valores de consumo, com o uso de transformadores apropriados.
Por definição os comandos elétricos tem por finalidade a manobra de motores elétricos que são os elementos finais de potência em um circuito automatizado.
Entende-sepor manobra o estabelecimento e condução, ou a interrupção de corrente elétrica em condições normais e de sobre-carga.
Os principais tipos de motores são:
Motor de Indução
Motor de corrente contínua
Motores síncronos
Servomotores

Motores de PassoEstima-se que 40% do consumo de energia no país é destinada ao acionamento dos motores elétricos (Filippo Filho, 2000).
No setor industrial, mais da metade da energia é consumida por motores.
Os Servomotores e Motores de Passo necessitam de um “driver” próprio para o seu acionamento, tais conceitos fogem do escopo deste curso.
Dentre os motores restantes, os que ainda têm a maior aplicação no âmbito industrial são os motores de indução trifásicos,pois em comparação com os motores de corrente contínua, de mesma potência, eles temmenor tamanho, menor peso e exigem menos manutenção.
A um motor deindução trifásico típico.
Existem diversas aplicações para os motores de indução, dentre elas pode-se citar:
O transporte de fluídos incompressíveis, onde se encontram as bombas de água e óleo;
O processamento de materiais metálicos, representado pelas furadeiras,prensas, tornos;
A manipulação de cargas feita pelos elevadores, pontes rolantes, talhas,guindastes, correias transportadoras, entre outros.

Havendo ressaltada a importância dos motores em sistemas automatizados,descreve-se nos próximos parágrafos, os conceitos de comandos, necessários a manobrados mesmos.
Um dos pontos fundamentais para o entendimento dos comandos elétricos é a noção de que
os objetivos principais dos elementos em um painel elétrico são: a) proteger o operador propiciar uma lógica de comando
Partindo do princípio da proteção do operador, uma seqüência genérica dos elementos necessários a partida e manobra de motores, onde são encontrados os seguintes elementos:
Seccionamento: só pode ser operado sem carga.
Usado durante a manutenção everificação do circuito.
Proteção contra correntes de curto-circuito:
destina-se a proteção doscondutores do circuito terminal.
Proteção contra correntes de sobrecarga: para proteger as bobinas do enrolamento do motor.
Dispositivos de manobra: destinam-se a ligar e desligar o motor de forma segura,ou seja, sem que haja o contato do operador no circuito de potência, onde circula a maior corrente.
Seqüência genérica para o acionamento de um motor.
É importante repetir que no estudo de comandos elétricos deve-se ter a seqüência em mente, pois ela consiste na orientação básica para o projeto dequalquer circuito.
Ainda falando em proteção, as manobras (ou partidas de motores) convencionais,são dividas em dois tipos, segundo a norma IEC 60947:I.

Coordenação do tipo 1:

Sem risco para as pessoas e instalações, ou seja, desligamento seguro da corrente de curto-circuito. Porém podem haver danosao
contator e ao relé de sobrecarga

Coordenação do tipo 2:

Sem risco para as pessoas e instalações.
Não pode haver danos ao relé de sobrecarga
ou em outras partes, com exceção de levefusão dos contatos do contator
e estes permitam uma fácil separação sem deformações significativas.
O relé de sobrecarga , os contatores e outros elementos em maiores detalhes nos capítulos posteriores, bem como a sua aplicação prática em circuitos reais.
Em comandos elétricos trabalhar-se-á bastante com um elemento simples que é o contacto.
A partir do mesmo é que se forma toda lógica de um circuito e também é ele quem dá ou não a condução de corrente.
Basicamente existem dois tipos de contatos, listados aseguir:i.
Contato Normalmente Aberto (NA): não há passagem de corrente elétricana posição de repouso.
Destaforma a carga não estará acionada.ii.
Contato Normalmente Fechado (NF): há passagem de corrente elétrica naposição de repouso,
Desta formaa carga estará acionada.
Representação dos contatos NA e NF
Os citados contatos podem ser associados para atingir uma determinada finalidade,como por exemplo, fazer com que uma carga seja acionada somente quando dois deles estiverem ligados.
As principais associações entre contatos são descritas a seguir.
Associação de contatos normalmente abertos
Basicamente existem dois tipos, a associação em série e a associação em paralelo.
Quando se fala em associação de contatos é comum montar uma tabela contendo todas as combinações possíveis entre os contatos, esta é denominada de “Tabela Verdade ”.
As tabelas referem-se as associações em série e paralelo.
Nota-se que na combinação em série a carga estará acionada somente quando os dois contatos estiverem acionados e por isso é denominada de “função E ”.
Já na combinação em paralelo qualquer um dos contatos ligados aciona a carga e por isso édenominada de “função OU ”.

Associação de contatos normalmente fechados
Os contatos NF da mesma forma podem ser associados em série e paralelo, as respectivas tabelas verdade.
Nota-se que é exatamente inversa e portanto a associação em série de contatos NF é denominada “função não OU ”.
Da mesma forma a associação emparalelo é chamada de “função não E ”

Botoeira ou Botão de comando.

Quando se fala em ligar um motor, o primeiro elemento que vem a mente é o de uma chave.
Entretanto, no caso de comandos elétricos a “chave” que liga os motores é diferente de uma chave usual, destas encontradas em residências, utilizadas para ligar a luz, por exemplo.
A diferença principal está no fato de que ao movimentar a “chave residencial” ela vai para uma posição e permanece nela, mesmo quando se retira a pressão do dedo.
Na “chave industrial” ou botoeira há o retorno para a posição de repouso através de uma mola.
O entendimento deste conceito é fundamental para compreender o porque da existência de um selo no circuito de comando.
Esquema de uma botoeira.
Exemplos de botoeiras comerciais.
A botoeira faz parte da classe de componentes denominada “ elementos de sinais ”.
Estes são dispositivos pilotos e nunca são aplicados no acionamento direto de motores
O caso de uma botoeira para comutação de 4 pólos. O contatoNA (Normalmente Aberto) pode ser utilizado como botão LIGA e o NF (NormalmenteFechado) como botão DESLIGA.
Esta é uma forma elementar de intertravamento
Note que o retorno é feito de forma automática através de mola.
Existem botoeiras com apenas um contato.
Estas últimas podem ser do tipo NA ou NF.
Ao substituir o botão manual por um rolete, tem-se a chave fim de curso, muitoutilizada em circuitos pneumáticos e hidráulicos.
Este é muito utilizado na movimentação decargas, acionado no esbarro de um caixote, engradado, ou qualquer outra carga.
Outros tipos de elementos de sinais são os Termostatos, Pressostatos, as Chaves de Nível e as chaves de fim de curso (que podem ser roletes).

Todos estes elementos exercem uma ação de controle discreta, ou seja, liga / desliga. Como por exemplo, se a pressão de um sistema atingir um valor máximo, a ação do Pressostato será o de mover os contatos desligando o sistema.
Caso a pressão atinjanovamente um valor mínimo atua-se re-ligando o mesmo.

relés

são os elementos fundamentais de manobra de cargas elétricas, pois permitem a combinação de lógicas no comando, bem como a separação dos circuitos depotência e comando.
Os mais simples constituem-se de uma carcaça com cinco terminais.
Os terminais (1) e (2) correspondem a bobina de excitação.
O terminal (3) é o de entrada, eos terminais (4) e (5) correspondem aos contatos normalmente fechado (NF) e normalmenteaberto (NA), respectivamente.
Uma característica importante dos relés, como pode ser observado é que a tensão nos terminais (1) e (2) pode ser 5 Vcc, 12 Vcc ou 24 Vcc, enquanto simultâneamente os terminais (3), (4) e (5) podem trabalhar com 110 Vca ou 220 Vca.
Ou seja não há contato físico entre os terminais de acionamento e os de trabalho. Este conceito permitiu o surgimento de dois circuitos em um painel elétrico:i.
Circuito de comando: neste encontra-se a interface com o operador da máquina ou dispositvo e portanto trabalha com baixas correntes (até 10A)e/ou baixas tensões.ii.
Circuito de Potência: é o circuito onde se encontram as cargas a serem acionadas, tais como motores, resistências de aquecimento, entre outras.
Neste podem circular correntes elétricas da ordem de 10 A ou mais, e atingirtensões de até 760 V.

Diagrama esquemático de um relé

Em um painel de comando, as botoeiras, sinaleiras e controladores diversos ficam no circuito de comando.
Do conceito de relés pode-se derivar o conceito de contatores, visto no próximo item.
Contatores
Para fins didáticos pode-se considerar os contatores como relés expandidos pois oprincipio de funcionamento é similar.
Conceituando de forma mais técnica, o
contator é um elemento eletro-mecânico de comando a distância , com uma única posição de repouso e sem travamento.
Como pode ser observado o contator consiste basicamente de um núcleo magnético excitado por uma bobina.
Uma parte do núcleo magnético é móvel, e é atraído por forças de ação magnética quando a bobina é percorrida por corrente e cria um fluxo magnético.
Quando não circula corrente pela bobina de excitação essa parte do núcleo é repelida por ação de molas.
Contatos elétricos são distribuídos solidariamente a esta partemóvel do núcleo, constituindo um conjunto de contatos móveis.
Solidário a carcaça do contator existe um conjunto de contatos fixos.
Cada jogo de contatos fixos e móveis podemser do tipo Normalmente aberto (NA), ou normalmente fechados (NF).
Os contatores podem ser classificados como principais (CW, CWM) ou auxiliares(CAW).
De forma simples pode-se afirmar que os contatores auxiliares tem corrente máximade 10A e possuem de 4a 8 contatos, podendo chegar a 12 contatos.
Os contatores principais tem corrente máxima de até 600A.
De uma maneira geral possuem 3 contatosprincipais do tipo NA, para manobra de cargas trifásicas a 3 fios.
Um fator importante a ser observando no uso dos contatores são as faíscas produzidas pelo impacto, durante a comutação dos contatos. Isso promove o desgaste natural dos mesmos, além de consistir em riscos a saúde humana.
A intensidade das faíscas pode se agravar em ambientes úmidos e também com a quantidade de corrente circulando no painel.
Dessa forma foram aplicadas diferentes formas de proteção,resultando em uma classificação destes elementos.
Basicamente existem 4 categorias d eemprego de contatores principais.a.

AC1: é aplicada em cargas ôhmicas ou pouco indutivas, como aquecedores e fornos a resistência.b.
AC2: é para acionamento de motores de indução com rotor bobinado.c.
AC3: é aplicação de motores com rotor de gaiola em cargas normais como bombas, ventiladores e compressores.d.AC4:
é para manobras pesadas, como acionar o motor de indução em plenacarga, reversão em plena marcha e operação intermitente.

Fusíveis

Os fusíveis são elementos bem conhecidos pois se encontram em instalações
residenciais, nos carros, em equipamentos eletrônicos, máquinas, entre outros.
Tecnicamente falando estes são elementos que destinam-se aproteção contra correntes de curto-circuito .
Entende-se por esta última aquela provocada pela falha de montagem do sistema, o que leva a impedância em determinado ponto a um valor quase nulo, causando assim um acréscimo significativo no valor da corrente.
Sua atuação deve-se a a fusão de um elemento pelo efeito Joule , provocado pela súbita elevação de corrente em determinado circuito.
O elemento fusível tem propriedades físicas tais que o seu ponto de fusão é inferior ao ponto de fusão do cobre.
Este último é omaterial mais utilizado em condutores de aplicação geral.

Disjuntores

Os disjuntores também estão presentes em algumas instalações residenciais, embora sejam menos comuns do que os fusíveis.
Sua aplicação determinadas vezesinterfere com a aplicação dos fusíveis, pois são elementos que também destinam-se a proteção do circuito contra correntes de curto-circuito.
Em alguns casos, quando há o elemento térmico os disjuntores também podem se destinar a proteção contra correntes de sobrecarga
A corrente de sobrecarga pode ser causada por uma súbita elevação na carga mecânica, ou mesmo pela operação do motor em determinados ambientes fabris, onde a temperatura é elevada.
A vantagem dos disjuntores é que permitem a re-ligação do sistema após a ocorrência da elevação da corrente, enquanto os fusíveis devem ser substituídos antes de uma nova operação.
Para a proteção contra a sobrecarga existe um elemento térmico (bi-metálico).
Para a proteção contra curto-circuito existe um elemento magnético.
O disjuntor precisa ser caracterizado, além dos valores nominais de tensão, correntee freqüência, ainda pela sua capacidade de interrupção, e pelas demais indicações detemperatura e altitude segundo a respectiva norma, e agrupamento de disjuntores, segundo informações do fabricante, e outros, que podem influir no seu dimensionamento.

Relé térmico ou de sobrecarga

Antigamente a proteção contra corrente de sobrecarga era feita por um elemento separado denominado de relé térmico.
Este elemento é composto por uma junta bimetálica que se dilatava na presença de uma corrente acima da nominal por um período de tempo longo.
Atualmente os disjuntores englobam esta função e sendo assim os relés desobrecarga caíram em desuso.

Simbologia gráfica

Até o presente momento mostrou-se a presença de diversos elementos constituintesde um painel elétrico.
Em um comando, para saber como estes elementos são ligados entresi é necessário consultar um desenho chamado de esquema elétrico.
No desenho elétrico cada um dos elementos é representado através de um símbolo.
A simbologia é padronizada através das normas NBR, DIN e IEC. apresenta-se alguns símbolos referentes aos elementos estudados nos parágrafos anteriores.
Manobras convencionais em motores elétricos:

Partida Direta

Os componentes e contatos, estudados no capítulo anterior, destinam-se ao acionamento seguro de cargas ou atuadores elétricos, ou seja, a manobra dos mesmos.
Dentre estes destacou-se os motores de indução por sua grande utilização no ambiente industrial.
Esses, por sua vez, apresentam particularidades no seu acionamento e estas devem ser consideradas nos circuitos automáticos.
A primeira particularidade em manobra de motores, como foi dito, é a divisão do circuito em comando e potência para proteção dos operadores.
No comando geralmente se encontra a bobina do contator principal de manobra do motor. Deve-se lembrar que os circuitos eletro-pneumáticos eletro-hidráulicos também apresentam a mesma divisão.
O circuito de comando também tem as funções de selo, intertravamento, sinalização,lógica e medição.
A tensão de comando pode ser contínua ou alternada.
Determinada atensão de comando, todos os elementos de acionamento devem ser comprados para esta tensão.
São elementos de acionamento: bobinas dos contatores principais e auxiliares, todos os relés, as lâmpadas de sinalização, sirenes, buzinas, temporizadores, entre outros.
A primeira e mais básica manobra apresentada é a partida direta.
Esta destina-se simplesmente ao acionamento e interrupção do funcionamento de um motor de indução trifásico, em um determinado sentido de rotação.
A seqüência de ligação dos elementos é mostrada onde pode-se notar a presença dos circuitos de potência e comando.
A partida direta funciona da seguinte forma: ao pressionar a botoeira S1 permite-se a passagem de corrente pela bobina do contator K1, ligando o motor.
Para que o mesmo não desligue, acrescentou-se um contato NA de K1 em paralelo com S1. Este contato é denominado de selo , sendo muito utilizado em manobras e portanto é de fundamental importância.
A botoeira S0 serve para o desligamento do motor.
A lâmpada H1 corresponde a cor verde e portanto deve ser ligada somente quando o motor estiver funcionando, por isso para seu acionamento utiliza-se um contato NA do contator K1.
A lâmpada H2 tem cor amarela, indicando “espera”, ou seja, a alimentação de energia está habilitada e o motor está pronto para ser ligado.
Utiliza-se um contato NF de K1 antes da mesma pois, ao acionar o motor, esta lâmpada deve desligar.
Finalmente, liga-se a lâmpada vermelha H3 no contato NA do relé térmico F1, paraindicar a atuação do mesmo.
É imporante notar que as sinaleiras H1 e H2 foram ligadas após o contato NF do relé F1, isso porque ao atuar a sobrecarga, ambas sinaleiras devem desligar.

Manobra de motores com reversão do sentido de giro

Esta manobra destina-se ao acionamento do motor com possibilidade de reversão do sentido de giro de seu eixo.
Para fazer isso deve-se trocar duas fases, de forma automática.
Por tanto utiliza-se dois contatores, um para o sentido horário e outro para o sentido anti-horário (K1 e K2).os circuitos de comando e potência para este tipo de partida.
Pode-se observar que no contator K1 as fases R, S e T entram nos terminais 3, 2 e 1 do motor, repectivamente. Já em K2 as fases R, S e T entram nos terminais 1, 2 e 3, ou se ja houve a inversão das fases R e T, provocando a mudança no sentido de rotação.
É importante observar que os fios passando pelos contatores K1 e K2 ligam as fases S e T diretamente sem haver passagem por uma carga.
Desse modo estes contatores não podem ser ligados simultaneamente, pois isso causaria um curto-circuito no sistema. Para evitar isso introduz-se no comando dois contatos NF, um de K1 antes da bobina de K2 e outro de K2 antes da bobina de K1.
Esse procedimento é denominado de “intertravamento sendo muito comum nos comandos elétricos.
Ao pressionar o botão S1 permite-se a passagem de corrente pela bobina de K1.
Automaticamente os contatos 1-2, 3-4 e 5-6 se fecham ligando o motor.
O contato 13-14 de K1 também se fecha “selando” a passagem de corrente.
O contato 21-22 de K1 se abre,impedindo a passagem de corrente pela bobina de K2, mesmo que o operador pressione a botoeira S2 tentando reverter a velocidade de rotação.
Desse modo é necessária a paradado motor para inverter o sentido de giro, por isso o circuito é denominado de “partida com reversão de parada obrigatória ”.
O funcionamento do circuito quando se liga o motor no outro sentido de rotaçãoatravés da botoeira S2 é similar e por isso não será descrito.
Em alguns casos, dependendo da carga manobrada, adiciona-se ainda temporizadores de modo a contar um tempo antes que a velocidade possa ser invertida.
Evita-se assim os famosos “trancos” extremamente prejudiciais ao sistema mecânico e elétrico.
A segurança também pode ser aumentada convenientemente através da adição demais dois contatos de intertravamento, garantido assim a inexistência de curtos, caso um dos contatos esteja danificado

Limitação da corrente de partida do motor de indução

Normalmente os motores de indução exigem, durante a partida, uma corrente maior que pode variar de cinco a sete vezes o valor de sua corrente nominal.
Esta característica é extremamente indesejável pois além de exigir um super dimensionamento dos cabos,ainda causa quedas no fator de potência da rede, provocando possíveis multas da concessionária de energia elétrica. Uma das estratégias para se evitar isso é a Partida Estrela-triângulo ( Υ / ∆ ), cujo princípio é o de ligar o motor na configuração estrela ( Υ),reduzindo a corrente e posteriormente comutá-lo para triângulo (∆) atingindo sua potência nominal.
Outra estratégia é o uso de Chaves compensadoras
A carga sobre a qual o motor está sujeito deve ser bem estudada para definir qual tipo de limitação de corrente é o mais adequado, entretanto este é um tópico da disciplina
Máquinas Elétricas
Modernamente, através do desenvolvimento da tecnologia do estado sólido, também são utilizados os Soft-starters e os Inversores de Freqüência , estudados na disciplina Eletrônica Industrial .

Para entender como a partida Υ/∆ reduz a corrente de partida basta analisar a onde Uf e UL são as tensões de fase e linha, respectivamente. Já Ife IL correspondemas correntes de fase e linha.
Na configuração Y é válida a relação dada na equação ou seja a U é 3 vezesmenor que UL.
Desse modo, se ambas configurações forem alimentadas coma mesmatensão de linha, a corrente de fase na configuração Y também será menor, promovendoassim a esperada redução na corrente de partida..

J.P.Gomes

Os principais tipos de compressores frigoríficos :

Os principais tipos de compressores frigoríficos :
Refrigeraço e Ar - Condicionado

Componentes Básicos do Sistema de Refrigeração
Compressores
O compressor é o coração do sistema de compressão de vapor.
É usado por uma única razão: recuperar o líquido expandido para que ele possa tornar a ser usado inúmeras vezes (fechando o ciclo).
Se um reservatório de amônia fosse expandido na serpentina de resfriamento e descarregado na atmosfera, o efeito refrigerante seria
o mesmo, mas:
1º) seria preciso repor o reservatório cada vez que se esgotasse;
2º) como a amônia é um refrigerante de alta toxidade e inflamabilidade, ocorreriam problemas de intoxicação de pessoas e/ou incêndios nas proximidades da instalação;
3º) o custo de funcionamento do sistema seria demasiadamente elevado.

Os principais tipos de compressores frigoríficos :

1. Compressor Alternativo (de êmbolo);
2. Compressor de Parafuso;
3. Compressor de Palheta ;
4. Compressor Centrífugo e
5. Compressor Scroll.

Compressor Alternativo
compreende uma combinação de um ou mais conjuntos de pistão e cilindro.
O pistão se desloca em movimento alternativo, aspirando o gás num curso, comprimindo e descarregando-o no curso de retorno.

Compressor Rotativo de Parafuso é um outro tipo de unidade de deslocamento positivo.
Foi usado pela primeira vez em refrigeração em fins da década de 1950, mas está ganhando terreno rapidamente, em virtude de sua relativa simplicidade. Basicamente ele consiste em duas engrenagens helicoidais ajustadas entre si, sendo uma delas macho e a outra fêmea, num invólucro estacionário com aberturas de sucção e descarga.
Para tornar estanques as roscas, na maioria dos projetos, é bombeado óleo através do compressor, junto com o refrigerante.

Compressor Rotativo de Palhetas Deslizantes é uma unidade de deslocamento positivo, i.e., aprisiona
o gás em volume determinado, comprime-o girando dentro de um cilindro, com palhetas deslizantes forçadas
contra a parede de cilindro.
Quando o espaço entre duas das paletas passa em frente à abertura de sucção, o volume de gás aprisionado é grande.
À medida que se desloca em torno do cilindro, este espaço vai se tornando menor, sendo assim o gás comprimido até a pressão máxima, quando é descarregado do cilindro pela tubulação
de descarga.
No Compressor Centrífugo , o gás passa sucessivamente por cilindros, conferindo-lhe estágios,
necessários para aumentos parciais de pressão até atingir a pressão de descarga requerida.
No Compressor Scroll , o gás passa por entre duas espirais, sendo uma fixa e outra móvel.
De acordo que a espiral se movimenta o gás aprisionado é levado para o centro das espirais, aumentando gradativamente a sua pressão até a saída.
Podem se divididos ainda pela Pressão de Evaporação:
1. Baixa Pressão;
2. Média/Alta Pressão;
3. Pressão Comercial.

Baixa Pressão de Evaporação (LBP) -34,4 a –12,2ºC
Média/Alta Pressão de Evaporação (MBP/HBP) -15,0 a +12,8ºC
-20,0 a +10,0ºC
Pressão Comercial de Evaporação (CBP) -17,8 a +10,0ºC
Alta Pressão de Evaporação/Condicionador de Ar
(HBP/AC) 0,0 a +12,8ºC
O uso de um compressor fora da sua faixa de aplicação pode resultar nas seguintes conseqüências:

Perda de rendimento; Superaquecimento; Alto consumo de energia; Redução drástica da vida útil e Perda da capacidade de partida.

Compressores Alternativos

Os compressores alternativos foram os primeiros a ser utilizados comercialmente em refrigeração
industrial.
Apesar disso, este tipo de compressor vem sendo aprimorado, e não se pode considerá-lo um tipo
antiquado de compressor.
Acompanhando as tendências apresentadas pelas máquinas rotativas, a rotação destes
têm aumentado durante os últimos 20 anos, a rotação variou de 120 a 180 rpm nos primeiros compressores até rotações da ordem de 3000 rpm nos compressores mais modernos.

Divididos em Compressores

Abertos, Semi-Herméticos e Herméticos , os compressores alternativos são o elemento fundamental na indústria de refrigeração.

Compressores Alternativos Abertos

São aqueles em que o eixo de acionamento sai da carcaça para se acoplar um motor de acionamento
(elétrico ou de combustão), São normalmente utilizados para altas potências de refrigeração.

Compressores Alternativos Semi-Herméticos

São compressores de potência intermediária.
Têm uma carcaça única mas apresentam o cabeçote removível, permitindo a manutenção das válvulas e dos êmbolos do compressor,
O motor elétrico não é externo, está acoplado dentro do compressor.
Como não tem ponta de eixo, também não possui volante.
Eliminando as correias de ligação com o motor externo (compressores abertos), proporciona uma
economia de 6% no consumo de energia, sendo que a condição de trabalho do compressor melhora pois o
mesmo é resfriado pelo próprio fluido do sistema.

Compressor Alternativo Semi-Hermético
Compressor Alternativo Semi-Hermético em Corte
Compressores Alternativos Herméticos

São normalmente de pequena capacidade e tanto o motor de acionamento (elétrico) como o compressor
são encerrados dentro de um único invólucro.
Tem como grande vantagem o não vazamento de refrigerante através da ponta de eixo, como pode ocorrer com os compressores abertos, pois não possuem parafusos.
Não existe assim a possibilidade de acesso aos componentes internos para o caso de manutenção, devido a isso, são descartáveis, ou seja, em caso de queima a única solução é a substituição total do equipamento.

Compressor Alternativo Hermético
O Processo de Compressão

Normalmente se entende por compressão as três fases pelas quais o refrigerante passa dentro do cilindro
do compressor.
São elas:
1. Admissão;
2. Compressão e
3. Descarga.

Admissão (ou Sucção)
Quando o pistão começa um movimento descendente, a válvula de sucção se abre.
O aumento do volume interno do cilindro cria uma “depressão” (a pressão interna do cilindro diminui), que faz com que o gás do lado de baixa preencha todo o cilindro.
A admissão acaba quando o pistão inicia o movimento ascendente.

Movimento do Pistão do Compressor

Compressão
Ao iniciar o movimento ascendente, o pistão faz com que a pressão suba ligeiramente, o que fará com
que a válvula de sucção se feche.
O gás dentro do cilindro ficará confinado e, com a subida do pistão, haverá um
aumento de pressão e temperatura devido à diminuição do volume do gás.
O pistão continuará a subir e a compressão só se encerrará no momento em que a pressão dentro do
cilindro atingir o ponto de abertura das molas que até então mantinham a válvula de descarga fechada.
Descarga
Com a pressão interna sendo maior que a das molas da válvula de descarga, esta se abre permitindo o
escoamento do gás (a alta pressão e temperatura) para a câmara de descarga do compressor.
Este processo tem início pouco antes do fim do movimento ascendente do pistão e termina quando se inicia o movimento descendente.
Volume Nocivo
Volume Nocivo ou Espaço Nocivo é o espaço entre a face do pistão e a placa da válvula de descarga no
ponto morto superior do curso.
Esta folga deve ser a menor possível, de modo a forçar o vapor de refrigerante comprimido a passar pela válvula de descarga.
Qualquer vapor remanescente irá se expandir novamente no curso de sucção, enchendo parcialmente o cilindro e reduzindo o seu volume efetivo, i.e., a eficiência volumétrica do compressor.
Eficiência Volumétrica ()V
A eficiência volumétrica é um parâmetro básico na análise do desempenho dos compressores
alternativos. A eficiência volumétrica devida ao volume nocivo é chamada “Eficiência Volumétrica Teórica” é
representada pelo símbolo
A eficiência volumétrica real é aquela que associa todos os efeitos e é V
representada pelo símbolo V R está representado um ciclo teórico completo de compressão.
Usando esta figura, pode-se deduzir uma expressão para a eficiência volumétrica teórica em função das propriedades termodinâmicas do refrigerante e das características construtivas do compressor.
A capacidade Frigorífica de um compressor depende da quantidade de fluido refrigerante que está
sendo deslocado.
Esta quantidade vai depender dos seguintes parâmetros:
1. Quantidade de Cilindros: os compressores alternativos normalmente são encontrados em 4, 6, 8, 12 e 16
cilindros; quanto mais, maior a capacidade.
2. Rotação: quanto maior a rotação a capacidade aumentará proporcionalmente.
Pode-se usar acoplamento
direto do compressor com o motor (no máximo 1800rpm) ou utilizar um sistema de redução de correias e
polias.
3. Dimensões do Cilindro: a cada volta do virabrequim, um determinado volume de refrigerante é deslocado.
Aumentando esse volume, é aumentada a capacidade do compressor.
Assim existem compressores com
diâmetros e cursos variados, para atender às diversas capacidades necessárias aos diferentes tipos de
instalações.
O compressor frigorífico, por si só, não possui qualquer capacidade frigorífica, mas sim uma capacidade
de deslocar uma dada massa de refrigerante.
Este fluxo de massa deslocado pelo compressor em um sistema frigorífico será convertido em capacidade frigorífica pelo evaporador do sistema.
Influência do Superaquecimento na Capacidade Frigorífica
A forma mais adequada para se mostrar a influência da temperatura de admissão na capacidade
frigorífica do compressor é considerar um exemplo.
Seja um compressor Coldex-Fligor 4P.
Faremos uma análise da capacidade variando a temperatura de sucção para um sistema que trabalha com temperatura de condensação de 40ºC e temperatura de vaporização de 0ºC Influência do superaquecimento na capacidade frigorífica do compressor
Acessórios para Compressores
Os principais acessórios para os compressores alternativos são:

1. Cabeçotes resfriados a água;
2. Cabeçotes de segurança;
3. Resfriador de Óleo e
4. Separador de Óleo.

Os cabeçotes resfriados a água são cabeçotes com camisas onde circula água para resfriar a descarga do
compressor.
É de uso comum em sistemas de temperatura abaixo de –30ºC, onde a temperatura de
descarga do compressor atinge temperaturas muito altas.
Nos cabeçotes de segurança a válvula de descarga é normalmente montada numa placa separada.
Esta placa é fixada por fortes molas que se apoiam na cabeça do cilindro.
No caso de o refrigerante líquido ou o óleo, que não são compressíveis, penetrarem no cilindro, esta placa se ergue, superando a pressão das molas, evitando-se danos sérios ao compressor.
Cabeçote resfriado a água (camisa de água).
A Cavidade de Alívio aumenta a folga do cilindro inserindo um Espaço Nocivo

Cabeçote de Segurança

O resfriador de óleo consiste em um trocador de calor a água ou a gás onde o óleo utilizado para a
lubrificação do compressor é resfriado.
O mesmo é necessário onde a temperatura de descarga é muito alta, causando um aquecimento excessivo do óleo.
O separador de óleo é um dispositivo instalado na descarga de compressor para evitar o arraste
excessivo do óleo para o sistema.
Existem os tipos com filtro coalescer e com filtro demister .

Separador de óleo com filtro coalescer
Separador de óleo com filtro demister
Dispositivos de Modulação de Capacidade

Um recurso interessante é a modulação de capacidade do compressor alternativo.
A modulação da capacidade pode ser feita pelas seguintes maneiras:

1. através de um mecanismo específico que impede que as válvulas de sucção se fechem .
2. através de uma cavidade de alívio e
3. através de bypass ;
4. através de motores de várias velocidades ou motores de anéis;
5. através do fechamento parcial do registro da tubulação de sucção e
6. através de retorno de parte do gás de descarga.

Na primeira, uma parte do gás não é comprimido, i.e., ele é sugado para dentro o compressor e, em
seguida, expulso para fora pelo lado de baixa pressão, diminuindo o deslocamento final do compressor.
Esse recurso permite que o compressor opere em condições de carga térmica parcial, proporcionalmente ao número de cilindros carregados,
Modulação da Capacidade do Compressor

Componentes Básicos do Compressor

Na segunda, utiliza-se de uma cavidade de alívio.
Essa cavidade é um espaço deixado propositadamente no cabeçote, a fim de aumentar a folga efetiva, possibilitando o controle da capacidade da máquina.
Quando a válvula da cavidade de alívio é aberta, manual ou automaticamente, a cavidade fica cheia de
gás, à alta pressão, ao fim de cada ciclo.
No curso de sucção, esse vapor de alta pressão retorna ao cilindro e se expande até a pressão de sucção antes que o vapor de baixa pressão possa entrar no cilindro, reduzindo então a capacidade do compressor sem ter que parar e partir a máquina constantemente.

Controle de capacidade por bypass

O controle de capacidade por bypass é uma abertura provida de válvula na parede lateral do cilindro.
Esta abertura permite que parte do vapor de refrigerante retorne diretamente à sução durante a primeira parte do curso de compressão.
A porcentagem de redução de capacidade é determinada pela posição da abertura de bypass em relação ao curso total do pistão.
Com a válvula de ajuste da capacidade aberta, o volume do cilindro abaixo da abertura é retornado diretamente à sucção.
O controle através de motores de várias velocidades é utilizado para variar a velocidade do compressor,
aumentando ou diminuindo sua capacidade.
A variação de rotação do motor pode ser feita através de inversores de freqüência. Ainda existem poucas instalações deste tipo, mas no futuro as possibilidades não deixam de ser promissoras.
O fechamento parcial do registro da tubulação de sucção faz com que, na realidade, o compressor
trabalhe a uma pressão de sucção menor que a da tubulação, reduzindo assim a sua capacidade.
Uma outra forma de controlar a capacidade do compressor é retornar parte do gás de descarga, na
tubulação de alta pressão, diretamente à tubulação de sucção.
É uma das piores maneiras pois, o compressor trabalha a plena carga, sem redução no consumo de energia e no seu desgaste.

Componentes Internos de um Compressor Hermético

Procura-se aqui mostrar alguns dos componentes de um compressor alternativo hermético, mais
comumente achado no mercado. Internamente, o compressor hermético é composto de duas partes fundamentais: o compressor propriamente dito (parte mecânica) e o motor (parte elétrica).
Esse conjunto permanece suspenso em três molas dentro da carcaça.

Componentes de um Compressor Hermético

Onde:

Corpo, Furos de Lubrificação, Eixo, Muflas de Descarga, Biela, Cano de Sucção, Pistão, Suporte Interno, Pino, Carcaça, Placa de Válvulas, Cano de Descarga, Válvula de Sucção, Molas de Suspensão, Válvula de Descarga, Solda, Cabeçote, Serpentina de Descarga, Pescador de Óleo, Aletas Rotor, Divisor, Terminal Hermético, Nível de Óleo, Cabos de Ligação, Resfriador de Óleo, Bobina de Partida, Mancal Principal, Bobina de Trabalho, Ranhura de Lubrificação, Isolação, Contrapeso, Estator, Rotor, Mancal.

Estator.

Formado por um conjunto de chapas magnéticas, contendo canais onde ficam alojadas a bobina de
trabalho (mais externamente) e a bobina auxiliar (mais internamente), Figura 18.
Estator e Bobinas,, Bobinas
Uma bobina é um fio contínuo de cobre isolado (geralmente por uma camada de verniz especial)
enrolado em forma de espiras (carretel).
Quando neste fio, assim enrolado, circular corrente elétrica, surgirá um forte campo magnético (eletroímã).
No caso do motor elétrico, o campo magnético é de tal forma produzido que atrai o rotor fazendo-0
girar.

Bobina de Trabalho (Bobina Principal)

Esta bobina gera um campo magnético que mantém o rotor em movimento, permanecendo ligada todo o
tempo em que o motor do compressor estiver energizado.
Bobina Auxiliar (Bobina de Partida)
Esta bobina gera um campo magnético que provoca o início e o sentido de giro do rotor, esta bobina
deve ser desligada pelo relé de partida quando o rotor do compressor estiver girando.

Rotor do Eixo

O rotor (parte giratória do motor) constitui-se de um cilindro formado por chapas magnéticas circulares,
Figura 19. Um eixo é fixado ao rotor para que ser movimento seja transmitido à biela que por sua vez o
transmitirá ao pistão.

Rotor

Conjunto Eixo/Biela(Cruzeta)/Pistão
O sistema de acionamento do pistão do compressor é feito pelos sistemas de biela ou de
cruzeta .
Em ambos os sistemas, o movimento de rotação do eixo é transformado em movimento
alternativo (vai e vem) transferindo-o para o pistão do compressor.
Na extremidade inferior do eixo existe um sistema de “bomba de óleo” (pescador )
responsável pela lubrificação das partes que estão em atrito no conjunto.

Conjunto Eixo/Biela/Pistão

Conjunto Eixo/Cruzeta/Pistão
Pescador
Placa de Válvulas

Na placa de válvulas estão fixadas as lâminas que formam a válvula de descarga e a válvula de sucção.
A função destas válvulas é promover a sucção do gás pelo tubo de sucção, comprimindo-o através do tubo de descarga

Placa de Válvulas.lâmina de sucção.
lâmina de descarga e seu limitador

Funcionamento da Válvulas
Quando o pistão estiver abaixando, a válvula de sucção ficará aberta e válvula de descarga permanecerá
fechada. Ao contrário, quando o pistão etiver subindo, a válvula de sucção ficará fechada e a válvula de
descarga permanecerá aberta.
Compressores de Parafuso
O compressor Rotativo de Parafuso (Screw Compressor) consiste de dois fusos, um macho e outro
fêmea (Figura 25 e Figura 26). Um destes fusos é acionado pelo motor e o “engrenamento” dos dois faz com
que haja uma rotação.
Os dois fusos estão montados dentro de uma carcaça e apoiados em mancais de rolamentos.
Uma vez aspirado para dentro do compressor o gás será comprimido pelo movimento dos dois fusos
até atingir a descarga. Ao longo deste percurso a pressão subirá.
Fusos de um Compressor de Parafuso
Há muito tempo que os projetistas vêm sonhando com um compressor que combine as melhores
características de deslocamento positivo da máquina de pistão com as de fluxo uniforme da máquina rotativa
centrífuga.
O compressor rotativo de parafuso helicoidal (helicoidal rotary screw compressor) também
conhecido como tipo Lysholm aproxima-se bastante destes requisitos.
Compressor de Parafusos explodido
O rotor (fuso) macho tem quatro saliências e o rotor fêmea, seis.
Assim, o rotor macho gira 50% mais rápido.
O rotor fêmea funciona principalmente como uma vedação girante para o gás que se move axialmente
através da máquina.
Geralmente a entrada é por cima, em uma das extremidades, e a descarga é por baixo, na extremidade oposta .
No lado da entrada, quando uma saliência do rotor macho se destaca da do rotor
fêmea, o vácuo que se forma faz com que o gás penetre pela abertura de sucção.
Quando o comprimento total do canal já aspirou uma carga de gás de entrada, a abertura de entrada é bloqueada. Isto ocorre em aproximadamente um terço de volta.
Um pouco depois, uma saliência do rotor macho começa o engrenamento com o canal do rotor fêmea, começando no lado da aspiração.
A extremidade oposta do canal é vedada, do lado da descarga, por uma placa.
À medida que a saliência do rotor macho comprime o gás, no interior do canal do rotor fêmea, realiza-se a compressão.
O gás aprisionado, à pressão desejada, é foçado através de uma abertura na placa de compressão,
quando ela é descoberta por uma saliência do rotor macho.
O mesmo ocorre com os canais subseqüentes do rotor fêmea.
Originalmente, o inventor deste tipo de compressor utilizou parafusos “secos”.
Os dois parafusos (saliências) eram mantidos separados (para evitar desgaste) por engrenagens nos dois eixos. Estas máquinas apresentavam aquecimento comparável a qualquer outro tipo de máquina de deslocamento positivo.
Além disso, havia vazamento de gás na folga entre as saliências e na folga entre os rotores e o cilindro, tanto nas paredes como nas extremidades.
Para que o vazamento fosse relativamente pequeno em relação ao deslocamento, utilizam-se altas velocidades, o que tornava as máquinas ruidosas.
A solução foi encontrada no uso do “parafuso molhado” aperfeiçoado.
O líquido injetado no cilindro é óleo lubrificante, mas sua função principal é o
resfriamento do gás por contato direto durante a compressão.
O óleo também veda as folgas e atua como lubrificante.
Nenhum outro tipo de compressor mecânico permite a introdução de grandes volumes de líquido
resfriador dentro do próprio compressor.
Este resfriamento interno teria as mesmas vantagens num compressor a pistão ou centrífugo mas, obviamente, isto não é possível.
O resfriamento interno significa não só um baixo aquecimento da máquina devido à compressão como, também, a possibilidade de se atingirem altas relações de compressão num só estágio, sem resfriadores intermediários.
Os compressores a seco são utilizados na refrigeração.
São especificados freqüentemente, porém apenas para aplicações especiais.
Por outro lado, os compressores rotativos de parafuso helicoidal imerso em óleo são projetados para funcionamento a altas pressões, para todas as aplicações, com todos os refrigerantes usuais: R-12, R-22, R-502 e amônia.
Modernamente, encontram-se máquinas padronizadas de 100 a 1000 toneladas de capacidade, funcionando a 3600 rpm.
Como os demais componentes do sistema de refrigeração não trabalham com grandes quantidades de
óleo em seu interior, é necessário fazer a separação do óleo e do fluido refrigerante, que são descarregados no compressor.
A separação se dá em dois estágios; o primeiro é mecânico e o segundo através de um filtro (tipo
coalescer ou demister),
Separador de Óleo de um compressor a parafuso
Controle da Capacidade
O controle da capacidade desse tipo de compressor é feito através de uma válvula de gaveta na
extremidade de entrada do compressor .
A válvula tem como finalidade principal retornar à entrada
uma parte variável do gás aspirado pelas saliências helicoidais.
Ela pode ser controlada continuamente desde a plena capacidade até quase zero.
A válvula em questão fica dentro do invólucro do rotor.
O movimento axial da válvula é programado por um dispositivo de controle com comando eletrônico de estado sólido e acionamento hidráulico .
Quando o compressor funciona à plena carga, a válvula de gaveta fica na posição fechada.
A diminuição da carga se inicia quando a válvula é deslocada para trás, afastando-se do batente.
O deslocamento da válvula cria uma abertura na parte inferior do invólucro do rotor, através da qual
passa o gás aspirado de volta à abertura de entrada, antes de ser comprimido.
Como não houve trabalho fornecido ao gás em quantidade significativa, não há perdas apreciáveis.
A capacidade reduzida do compressor é obtida do gás que permanece na parte interna dos rotores e que
é comprimida na maneira normal.
Reduções de capacidade até o valor de 10% da capacidade nominal são conseguidas pelo movimento gradual da válvula. Em princípio, o aumento da abertura na parte inferior do invólucro reduz o deslocamento do compressor.
Controle de Capacidade de um compressor a parafuso
Lógica de Controle de Capacidade do Compressor
Os compressores de parafuso podem ser fornecidos pelos fabricantes com um centro de comando
dotado de todos os controles necessários para funcionamento automático, além de uma série de dispositivos e controles de segurança para proteção do equipamento sob condições anormais de funcionamento.

Os principais controles incluem:
1. Controle limitador de carga;
2. Temporizador anti-reciclagem;
3. Controles de descarregamento para pressão baixa;
4. Chave de pressão de óleo;
5. Controle de temperatura do óleo;
6. Termostatos de proteção e
7. Chaves de limite de pressão.
Junto ao compressor funcionam, ainda, equipamentos como a bomba de óleo e o resfriador de óleo.
A bomba de óleo é do tipo de engrenagens que bombeia o óleo a ser injetado no compressor.
Normalmente a pressão de óleo deve ser de 03 a 01 bar mais alta que a pressão de descarga do compressor.
O resfriador de óleo é necessário porque, normalmente, o reservatório de óleo se encontra na descarga
do compressor, de forma que é necessário retirar o excesso de calor que o óleo adquiriu ao ser comprimido junto do gás.
Existem 03 tipos de sistema para se resfriar o óleo, a saber:
1. Resfriador de óleo a água: trata-se de um trocador de calor (shell & tube ou de placas) no qual o óleo é
resfriado por água oriunda de uma torre de resfriamento;
2. Termosifão: utiliza-se o próprio fluido refrigerante líquido para resfriar o óleo, através de um trocador de
calor (um “evaporador” com óleo).
O movimento do refrigerante é dado pela própria convecção do gás que
evapora ;
3. Injeção de líquido: trata-se de um sistema que permite que o fluido refrigerante líquido seja injetado na
própria descarga do compressor. O líquido evapora resfriando o gás descarregado e o óleo, que ainda não
foi separado.
Dispensa linhas hidráulicas e trocadores de calor. A quantidade de líquido a ser injetada é
controlada por uma válvula de expansão operada pela temperatura de descarga do compressor.
Resfriamento por Termosifão
Resfriamento por Injeção de Líquido
Compressores de Palhetas (Rotativos)
Existem dois tipos básicos de compressores de palhetas: o de palheta simples e o de múltiplas palhetas
Compressor de palheta simples
Compressor de múltiplas palhetas
Compressores de palhetas são usados principalmente em geladeiras domésticas, congeladores e
condicionadores de ar, embora possam ser usados como compressores auxiliares (boosters) de baixa pressão em sistemas com compressão de múltiplos estágios.
No compressor de palheta simples a linha de centro do eixo de acionamento coincide com a do cilindro, mas é excêntrica com relação ao rotor, de modo que este permanece em contato com o cilindro a medida que gira.
O compressor de palheta simples apresenta um divisor, atuado pormola, dividindo as câmaras de aspiração e descarga.

Para um compressor de palheta simples, a taxa de deslocamento é dada por: onde:

A – diâmetro do cilindro (m)
B – diâmetro do rotor (m)
L – comprimento do cilindro (m)
velocidade de rotação (rps)

No compressor de múltiplas palhetas o rotor gira em torno do seu próprio eixo, que não coincide com o
do cilindro. O rotor é provido de duas ou mais palhetas, mantidas permanentemente em contato com a superfície do cilindro pela força centrífuga.
Para o compressor de duas palhetas, o deslocamento em cada rotação é proporcional ao dobro da área
hachurada; para o de quatro palhetas, o deslocamento é proporcional a quatro vezes a área hachurada.
Até um certo ponto, o deslocamento cresce com o número de palhetas.

Compressores Centrífugos

O primeiro compressor centrífugo em instalações frigoríficas foi introduzido por Willis Carrier, em
1920. De lá para cá este tipo de compressor tornou-se o mais utilizado em grandes instalações.
Eles podem ser utilizados satisfatoriamente de 200 a 10.000kW (172.10³ a 8,6.10
kcal/h) de capacidade de refrigeração.
As temperaturas de evaporação podem atingir a faixa de –50 a –100ºC, em sistemas de estágios múltiplos , embora uma aplicação bastante generalizada do compressor centrífugo seja o resfriamento da água até 6 a 8ºC em instalações de ar condicionado.

Construtivamente, o compressor centrífugo se assemelha à bomba centrífuga. O fluido penetra pela
abertura central do rotor e, pela ação da força centrífuga, desloca-se para a periferia. Assim, as pás do rotor
imprimem uma grande velocidade ao gás e elevam sua pressão,
Do rotor o gás se dirige para as pás do difusor ou para uma voluta (concha formada por espiras muito curtas), onde parte da energia cinética é transformada em pressão.
Em casos onde a razão de pressão é baixa, o compressor pode ser construído com um só rotor, embora na maioria das máquinas se adote compressão em múltiplos estágios.
A eficiência de compressão adiabática dos compressores centrífugos varia entre 70 e 80%.
A utilização de compressores centrífugos em sistemas de refrigeração obriga que, na partida, alguns
passos fundamentais sejam seguidos, para que não ocorram problemas posteriormente, a saber:
1. Verificar o nível de óleo no compressor, motor, redutor e luva de acoplamento, certificando-se de que estão corretos.
2. Iniciar a vazão de água do condensador; certificar-se de que não ocorre golpe de aríete no sistema.
3. Iniciar a circulação de salmoura pelo resfriador de salmoura; verificar, também, se há golpe de aríete.
4. Verificar a pressão de ar nos controles pneumáticos, se houver.
5. Operar a unidade de purga até eliminar todo o ar do sistema; isto deve sempre ser feito antes da partida.
6. No caso de acionamento por motor síncrono, fechar o registro da sucção apenas o necessário.
7. No caso de acionamento por turbina, préaquecê-la.
8. Caso seja necessário para a partida, fechar o circuito de bloqueio dos dispositivos de segurança;
9. Acelerar a máquina até sua velocidade nominal e certificar-se de que a pressão de óleo nos selos de óleo está correta.
10. Abrir a alimentação de ar para os controles nas máquinas de controle pneumático automático.
11. Abrir a alimentação de água de resfriamento de óleo do motor e do redutor.
12. Operar à alta velocidade se a máquina ratear. Isto acelera a purga.
Ratear, nos compressores centrífugos, significa funcionar em surtos (“surging”).
A operação dos mesmos é normal, não sendo motivo para preocupação. Entretanto, com cargas baixas (10 a 20% da plena carga), o “surging” causa sobreaquecimento do compressor, aumentando a temperatura dos mancais.
Assim, o compressor não deve ser operado continuamente nestas condições. Se houver necessidade de operação prolongada com cartas baixas, poderá ser necessária a instalação de um “bypass” para o gás quente.
Logo depois da partida, pode ocorrer um período de “surging” até a eliminação de todo o ar do
condensador.
Enquanto isso, como dito anteriormente, a máquina deve ser acionada com alta velocidade.
Entretanto, a pressão no condensador não deve ultrapassar 1,05 kgf/cm² (relativa) para o Freon-11, por exemplo.
Além disso, a corrente do motor, no caso de acionamento elétrico, não deve passar de seu valor nominal de plena carga.
Deve-se observar, ainda, que o evaporador não seja resfriado demais pois o controle anticongelamento
pode desligar a máquina.
Após a estabilização da máquina e eliminação de todo o ar, deve-se ajustar a velocidade ou o registro
para atingir a temperatura adequada da salmoura.
Caso o compressor seja acionado por uma turbina, há a possibilidade de se automatizar as operações de
controle de velocidade ( controlando diretamente a capacidade do compressor).
Um sistema ajusta automaticamente a velocidade do compressor de modo a manter constante a temperatura da salmoura.
Um aumento ou diminuição na temperatura da salmoura é transmitido através dos controles para introduzir ou expelir o ar de uma válvula pneumática no sistema de regulação de velocidade da turbina (Figura 35 e Controle de variação automático para compressor centrífugo
Outro arranjo para o controle de variação automático de um compressor centrífugo

Compressores Scroll

Os compressores scroll (espiral), são um novo conceito de compressores para refrigeração.
São herméticos, i.e., não se tem acesso aos seus componentes e em caso de quebra ou “queima”, são
substituídos.
Trabalham de forma mais silenciosa e vibram menos que os seus concorrentes para uma mesma
potência.
Estão sendo largamente utilizados em sistemas de refrigeração de porte médio.
O compressor scroll tem o seguinte princípio de operação .
A sucção do gás é feita em (A).
O gás passa pela abertura entre o motor (C). Entrando na câmara em
(D) onde é preso pela espiral móvel.
O óleo vindo com o gás é separado por câmaras e jogado nas superfícies internas do compressor para lubrificação e retorna para o reservatório.
O gás preso pela espiral é “empurrado” pelo movimento da espiral móvel, movendo-se entre esta última
e a espiral fixa até o centro das espirais.
Ao concluir seu percurso, o gás já comprimido e em alta pressão é descarregado na cúpula (cabeçote) do compressor, sendo então descarregado (E).
Compressor Scroll Compressor Scroll em Corte
Funcionamento do Compressor Scroll
Compressores Automotivos
O compressor está localizado normalmente na parte dianteira do veículo, junto ao motor.
É acionado pela polia da árvore-de-manivelas, por intermédio de uma correia específica.
O compressor normalmente é do tipo alternativo, com êmbolos na posição horizontal.
O seu acionamento é feito através de um disco excêntrico integrado ao eixo.
Possui válvulas de entrada e de saída ou do tipo válvula de controle. O movimento é recebido através da polia acoplada com embreagem eletromagnética.
Vista em corte de um compressor automotivo
Embreagem Magnética
A embreagem magnética é usada para conectar e desconectar o compressor ao motor do veículo.
Seus principais componentes são: estator, rotor e cubo.
Princípio de Funcionamento
Quando a corrente elétrica flui através do enrolamento, como mostra a, uma força magnética
é gerada na parte II que atrai a parte I
Força Magnética
Construção
A embreagem magnética consiste de estator, rotor com polia e um cubo que tem a função de movimentar o compressor, utilizando a rotação proveniente do motor do veículo e acoplamento magnético para transmitir esta rotação do motor ao compressor .
Embreagem Magnética
O estator é montado na parte frontal do compressor e o cubo é fixado ao eixo do compressor.
O rolamento de esferas é usado entre a superfície interna do rotor e a tampa frontal do compressor.
Operação
Enquanto o motor está em funcionamento a polia está girando, desde que conectada à polia do motor
por uma correia tipo “V” ou “poli V”, mas o compressor não opera antes de ser energizado.
Quando o sistema de ar condicionado está ligado, o amplificador fornece corrente para o enrolamento
do estator.
Então a atração eletromagnética atrai o cubo contra a superfície de fricção da polia.
A fricção/atrito entre cubo e polia, permite a movimentação do compressor.
A embreagem eletromagnética é montada na polia, onde faz o compressor funcionar somente quando necessário, através da corrente elétrica de 12 volts da bateria.
Essa corrente é proveniente dos relés ou do termostato ou do termistor ou ainda dos interruptores de baixa e de alta pressão do sistema, que pode ser controlado pelo módulo de controle eletrônico do veículo.
Vista em corte da embreagem magnética...

J.P.Gomes

Eletricidade básica p/ iniciantes

Eletricidade básica p/ iniciantes

À pedido do amigo Berg, entre outros, recoloco meu post sobre eletricidade básica.

ELETRICIDADE BÁSICA PARA INICIANTES

À pedidos dos amigos do PCFórum, segue abaixo alguns esclarecimentos sobre eletricidade básica.


O que é e de onde vem a eletricidade ou energia elétrica.

Toda a matéria do Universo, é constituída da mesma matéria prima (pelo menos o universo conhecido), ou seja, átomos com seus núcleos de prótons e neutrons e sua "atmosfera" de elétrons. Ou seja, a sua eletrosfera. Essa eletrosfera forma uma espécie de envoltório do átomo.
O átomo mantém-se estável devido à diversas forças em seu interior, que sustentam a sua integridade. Essas forças são chamadas de forças nucleares: A nuclear forte e a nuclear fraca.
A estabilidade da eletrosfera, formada pelos elétrons, é devida à um outro tipo de força entre os prótons do núcleo e os elétrons. Essas duas partículas são dotadas de propriedades antagônicas, cuja natureza exata até hoje, ainda é um mistério.
O que se sabe, com certeza, é que o elétron tem algo "de contrário" ao próton. Parece até que esse algo do elétron, completa o algo do próton, de forma que surge uma força de atração entre eles. Convencionou-se chamarem esse "algo" de carga elétrica, e, para se diferenciar um do outro, arbitraram que o elétron seria a carga negativa e o próton a positiva, simbolizando essas cargas pelos seus sinais respectivos ( + ) e ( - ).


A força de atração entre próton e elétron é dada em Newtons, na seguinte fórmula:
F=K.(Q1.Q2)/d²; Onde: F=força en Newtons(N); Q1 E Q2 são a carga elétrica em C; d é a distância em metros (m) e K é constante de proporcionalidade do meio em que as cargas estão.
Verifica-se também que, embora sejam de tamanhos e massas diferentes o elétron possui a mesma carga (quantidade) elétrica que o próton ( que é cerca de 2000 vezes mais pesado que o elétron). Ou seja substâncias cujos átomos tenham o mesmo número de prótons e elétrons são elétricamente NEUTRAS. A carga é medida em uma unidade chamada COULOMB, abreviada com a letra C. Para o caso dos prótons e elétrons a menor carga é de 1.60 X 10^ -19 C. Não existe carga menor que de um elétron.

Podemos alterar essa "neutralidade" natural das coisas. Removendo ou adicionando alguns elétrons de um objeto, podemos torná-lo elétricamente carrregado. Não podemos alterar a quntidade de prótons de uma substância, isso iria transformá-la em outra. Mas com os elétrons é realmente fácil. Um corpo que teve alguns elétrons removidos está carregado positivamente e vice-versa. Uma bateria ou pilha por exemplo tem dois pólos em suas extremidades. A química interna da pilha remove elétrons do pólo positivo e os força até o polo negativo por dentro da pilha. Como essas cargas procuram sempre um caminho para se neutralizarem, e, não podem passar de volta por dentro da pilha, elas se movimentam por fora mesmo. E, ao fazerem isso, acionam radinhos, lanternas ou quer que estejam alimentando.


Um átomo pode perder ou obter elétrons através da ELETRIZAÇÃO; existindo três tipos básicos de eletrização: Por indução, atrito ou por contato. Os elétrons que tem facilidade para entrar ou sair de um corpo são chamados de elétrons livres. Geralmente estão localizados na última e/ou penúltima camada da eletrosfera.

TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA

Se por umotivo qualquer dois corpos possuírem diferenças de valores de carga elétrica, pode-se dizer, então, que existe uma d.d.p. entre eles. Ou seja, uma diferença de potencial. Então uma tensão elétrica (V) (voltagem, força eletro-motriz ou d.d.p.) não é além desta diferença de potencial ou cargas elétricas existentes entre dois pontos de um círcuito elétrico.
Portanto como definição, a TENSÃO ELÉTRICA É O ACÚMULO DE CARGAS ENTRE DOIS PONTOS DE UM CORPO OU CORPOS. PROVOCANDO ASSIM UMA FORÇA OU PRESSÃO QUE FAZ OS ELÉTRONS CIRCULAREM ENTRE ESSES PONTOS OU CORPOS.
Como expliquei anteriormente, basta "um caminho" para que esta diferença de potencial se anule. Se pegarmos um fio de cobre, por exemplo, e conectarmos estes dois pontos (ou corpos), haverá então um caminho para as cargas elétricas (atração entre cargas de sinal contrário) até haver um equilíbrio dessas cargas. À esse movimento de cargas (elétrons) dá-se o nome de corrente elétrica. Simbolizada pela letra " I ".
Portanto, como definição a CORRENTE ELÉTRICA É O MOVIMENTO DE CARGAS ELÉTRICAS EM UM DETERMINADO MEIO CONDUTOR.
Antigamente, quando ainda não se sabia a natureza da corrente elétrica ( do negativo para o positivo) convencionou-se adotar o sentido da corrente do positivo ao negativo (o contrário do real ) e, daqui por diante será esse, o SENTIDO CONVENCIONAL, que adotarei ao me referir à corrente elétrica.
A tensão elétrica é medida em V ( Volt: homenagem à Alessadro Volta) e a corrente elétrica é medida em A (Ampère: homenagem `a André-Marie Ampère). Os instrumentos para se medir essas grandezas são respectivamente o VOLTÍMETRO e o AMPERÍMETRO. O voltímetro sempre ligado em paralelo com o componente ou dispositivo e o amperímetro sempre em série.
Existem dois tipos de corrente ou tensão elétrica: A contínua (C.C.) e a alternada (C.A.)

Na corrente contínua não há alterações de polaridade ou sentido. Já na alternada, como o próprio nome diz, ela altera o seu sentido em um determinado tempo.

AS GRANDEZAS ELÉTRICAS BÁSICAS E SUAS INTERDEPENDÊNCIAS

Em eletricidade deve-se tomar conhecimento de três principais: VOLTAGEM, RESISTÊNCIA e INTENSIDADE OU CORRENTE.
A voltagem é (como já vimos) a diferença entre a quantidade de elétrons nos dois pólos do gerador e é medida pelo voltímetro.
A resistência é a dificuldade que o condutor ou carga oferçe à passagem da corrente elétrica. É medida em Ohms pelo homímetro.
A intensidade ou corrente é a quantidade de elétrons que passam em um condutor em um determinado tempo. Também é obtida através da relação entre a voltagem e a resistência (V/R=A). Disso tudo deriva a Lei de Ohm: A intensidade da corrente é proporcional à voltagem e inversamente proporcional à resistência.
Por esse enunciado pode se obter suas fórmulas ( a base da eletrônica e eletricidade)
I=V/ R R=V/I V=I . R
Onde: I em ampères R em Ohms e V em Volts


Por enquanto é isso. Tentei ser o mais simplista possível para que ao menos, o mais leigo pudesse ter uma noção do que é eletricidade. Conforme for, colocarei outros assuntos relativos à este futuramente. Aumentando gradativamente sua complexidade.

É obvio, que isso aqui é apenas uma pequena instrução em eletricidade. O que chega à esbarrar em eletrônica mesmo, é apenas a lei de Ohm, formulada acima.
Existem vários temas em eletricidade, inclusive a estática, que eu não coloquei aqui.
Penso, em, mais tarde, colocar um aparte sobre eletricidade estática e sua interferência em equipamentos eletrônicos.



J.P.Gomes

Foto compressor parafuso

Foto compressor parafuso

Compressor de anel líquido.

O uso do ar comprimido em hospitais é amplo e se dá, entre outras maneiras, no transporte de substâncias medicamentosas para pacientes por via respiratória, como fração gasosa na ventilação mecânica, na movimentação dos equipamentos, como agente de secagem e limpeza, como fonte de vácuo do princípio do venturi etc.
O compressor de anel líquido.O ar deve ter sua qualidade assegurada e ser isento de microorganismos patogênicos, substâncias oleosas, água, poeira e outros elementos que não fazem parte da sua composição.
Para que isso ocorra, é necessária a montagem correta e a manutenção adequada da central de ar comprimido, além de uma monitorização constante destes parâmetros.
Instalando o ar comprimido
Na instalação básica, devem ser utilizados, no mínimo, dois compressores, um reservatório, um sistema de filtragem e desumidificação e um programa de manutenção preventiva adequado à central, à rede e aos dispositivos relativos ao processo.
Por que dois compressores?
Esta necessidade é justificada, primeiramente, pela manutenção de níveis de segurança, no que tange às interrupções do fornecimento de ar comprimido.
O aumento da vida útil na instalação e a segurança dos pacientes, referentes ao fornecimento de gás, também são fatores que devem ser considerados.
Um dos compressores é posto em funcionamento enquanto o segundo fica de reserva ("em stand by"), para o caso de o primeiro não conseguir fornecer a quantidade de ar necessária.
É indicado um rodízio entre os compressores, isto é, uma alternância no funcionamento,  que deve ser necessariamente automatizado; no caso de ser manual, deve-se fazer o revezamento no máximo após 200 horas ou 30 dias de funcionamento.
Recomenda-se a instalação de um horímetro em cada compressor, para o controle e manutenções preventivas
caso de uma unidade de anel líquido, o local de instalação deve possuir ponto de fornecimento de água e, preferencialmente, um reservatório cujas dimensões permitam mantê-lo funcionando em caso de falta de água, até que o abastecimento seja restabelecido.
A área reservada para a central de ar comprimido deve ser suficiente para permitir o acesso aos compressores, facilitando os trabalhos de manutenção e inspeção.
A qualidade do ar na central deve ser a melhor possível.
É justamente por isso que o compressor precisa ficar distante de fontes infectantes  como as de exaustão da área contaminada da lavanderia ou do ar da central de vácu, de motores de combustão interna, como nos grupos geradores e nas garagens, e dos locais de manipulação de materiais infecto-contagiosos.
Compressores
O compressor de uso medicinal deve assegurar a seguinte condição: a instalação elétrica deve ter a capacidade de, no mínimo, manter dois compressores funcionando com folga sempre que houver necessidade.
Tipos
O modelo mais adequado ao uso hospitalar é o compressor de anel líquido. Nele, o ar é comprimido por uma anel líquido excêntrico.
A vantagem maior deste tipo é a eficiência na retenção de poeiras e microorganismos, proporcionada pelo contato do ar com a água (líquido usado como selo mecânico).
Outro fator importante é que a vida útil deste compressor é maior quando comparada com a de compressores alternativos a pistão.
O reservatório A central de ar comprimido deve ter um reservatório dimensionado para prover determinada quantidade de ar por um período suficiente, de modo a colocar em prática uma alternância de fornecimentos, em caso de paralisações forçadas.
O reservatório deve também ser instalado com uma inclinação de 15º em relação ao solo, ficando a válvula de sangria na extremidade mais baixa.
Este procedimento evita o acúmulo de água no aparelho.
Dispositivos de segurança
Em uma central de ar comprimido, existem vários dispositivos de controle de segurança: pressostato, válvula de segurança, alarme de baixa e alta pressão, pré-filtro, desumidificador e filtros.
Qual a ação destes dispositivos?
pressostato —
é responsável por ligar e desligar o compressor, acionado e desacionado quando a pressão no interior do reservatório atinge o valor crítico inferior e superior, respectivamente;
válvula de segurança — t
rata-se de um dispositivo que deve ser instalado no reservatório central de ar comprimido.
Esta válvula se abre em determinado valor de pressão (pressão de abertura), maior que o regulado para o desacionamento através do pressostato.
Devido à abertura, o dispositivo permite o fluxo de ar do reservatório para o ambiente até que a pressão em seu interior atinja valor menor do que a pressão de abertura.
A partir deste ponto, a válvula se fecha automaticamente.
É aconselhável a instalação de um alarme simultaneamente à abertura da válvula, para indicar um possível erro de funcionamento no controle do sistema.
alarme de baixa e alta pressão —
este é outro dispositivo de segurança que alerta para a manutenção em caso de algum defeito na central. Este alarme é acionado quando a pressão do reservatório está menor do que o valor crítico inferior.
Isso pode indicar duas situações: o pressostato não enviou sinal para acionar o compressor ou há problemas no acionamento do mesmo, devido a falhas na alimentação elétrica, no motor, na transmissão motor-compressor, ou no próprio compressor;
pré-filtro —
este dispositivo é colocado no ponto de admissão de ar do compressor com a função de promover o primeiro ataque aos agentes contaminantes da atmosfera;
desumidificador —
A função do desumidificador é retirar a água contida no ar.
Ele é instalado após o reservatório, podendo ser mecânico (pela ação da filtragem da água), químico ou por processo de refrigeração; filtro
Um sistema de filtragem adequado para o ar comprimido medicinal é aquele que é capaz de reter microorganismos de tamanho maior ou igual a 0,3µ — condição normatizada para a obtenção do ar filtrado estéril.
Os filtros com esta característica são denominados absolutos, e podem ser instalados logo após o desumidificador, ou em locais onde se exige ar de melhor qualidade (como é o caso das unidades hospitalares críticas).

Riscos inerentes

Para evitar a contaminação do ar comprimido pelo equipamento, é utilizado um sistema de filtragem e de desumidificação, além de testes microbiológicos, realizados na água condensada no reservatório do compressor.
A rede de distribuição do ar deve ser limpa periodicamente e feita mediante pressurização da rede ou de um ramal com N2 (nitrogênio) com pressão maior ou igual a 10 kgf/cm2.
A monitorização dos limites dos agentes contaminantes é um outro fator que deve ser levado em consideração: Limites para contaminantes no ar comprimido medicinal*
COMPONENTES LIMITES
Monóxido de carbono (CO) 5 ppm Dióxido de carbono (CO2) 500 ppm Óleo e matéria particulada 1 mg/m3 Dióxido de enxofre (SO2) 1 ppm Agentes anestésicos 0,1


J.P.Gomes

Dicas sobre compressores de parrafuso..

Dicas sobre compressores de parrafuso..

Apresentamos neste trabalho uma metodologia para o monitoramento de compressores de através da análise de vibração, corrente e temperatura, mostrando suas respectivas freqüências de excitações, os pontos para medição de vibração e principalmente os principais defeitos que aparecem nos compressores de parafusos.
O monitoramento periódico em compressores de parafusos, utilizando o conceito de multiparâmetros, tem se mostrado de muita valia por permitir diagnósticos precisos, controlando variáveis mecânicas, elétricas, de pulsação do ar, de processo e temperatura, levando ao domínio do equipamento e maior disponibilidade do conjunto motor.
O compressor de parafuso é um compressor rotativo, constituído por dois rotores helicoidais chamados rotor macho (convexo) e rotor fêmea (côncavo).
Geralmente, o rotor macho é acionado por um motor e a transmissão é feita por meio de engrenagens , obtendo-se assim uma elevada velocidade do rotor macho.
O gás penetra no espaçamento entre os filetes dos rotores e, através do “engrenamento” desses, vai sendo progressivamente comprimido e transportado até a abertura de descarga.
Não necessita de lubrificação dentro da câmara de compressão, pois não há nenhuma espécie de contato, sendo o ar fornecido isento de óleo
A Manutenção, como os demais setores da indústria, tem exigido constante aprimoramento na qualidade de seus produtos, em face de disputa do mercado.
Nas últimas décadas, esta prática tem obrigado as indústrias cada vez mais reduzirem seus custos operacionais.
Estes custos são afetados pela eficiência de um sistema de manutenção.
As Empresas, através do departamento de manutenção, vem dando todo apoio necessário ao desenvolvimento, aprimoramento e implantação de tecnologias aplicadas à Manutenção dos compressores.
O trabalho tem como objetivo mostrar as três frentes distintas de inspeção usadas nos compressores :
Os compressores estacionários de parafusos, com um estágio, resfriados com água, são acionados por motor elétrico e fornecem ar comprimido isento de óleo.
A potência do motor é transmitida à engrenagem multiplicadora através de um acoplamento flexível.
O elemento compressor é constituído de dois rotores helicoidais de precisão, montados em rolamentos de esferas e de rolos cilíndricos.
O rotor macho é acionado pela transmissão da engrenagem multiplicadora e o rotor fêmea é arrastado pelo ar existente entre o macho e fêmea , que mantém a pequena folga entre os lóbulos dos rotores macho e fêmea.
Geralmente, os rotores machos têm quatro lóbulos e os rotores fêmeas seis, consequentemente, a rotação do rotor macho é 1,5 vezes a rotação do rotor fêmea.
O monitoramento dos compressores utiliza o conceito de multiparâmetros, ou seja, controla toda variável importante que influência no desempenho do equipamento e utiliza a técnica que melhor realça cada tipo de problema, seja ele mecânico ou magnético.
A análise de vibração dos compressores de parafusos exige medidas próximas à fonte de vibração.
Quando as medidas se destinam a um acompanhamento da máquina,  deverão ser marcados e numerados para permitir comparações posteriores, eles também devem ser de fácil acesso.
Neste caso, devemos tomar cuidado com a variação de carga, que altera o nível de vibração.
Os pontos de medição nos elementos compressores são tradicionalmente conhecidos, por estarem preparados pelo fabricante para fixação dos sensores.
No eixo de entrada do compressor, as medições são feitas na direção radial, horizontal e axial, o mais próximo possível do mancal da engrenagem multiplicadora.
O motor elétrico é monitorado por vibração nos dois mancais de rolamentos e por análise de corrente elétrica com alicate amperímetro conectado ao mesmo coletor que mede vibração.
Além do monitoramento citado, são coletados dados operacionais importantes que podem interferir no desempenho do compressor e influenciar até mesmo na vibração.
Foi criado também um controle de amplitude de vibração por componente (frequência), de modo a acompanhar a evolução no tempo dos problemas principais esperados, contando com uma amostragem relevante de dados.
Determinação das Freqüências de Vibração nas Engrenagens do Conjunto .
Frequência de Rotação da Coroa:
É a freqüência em que a coroa gira em torno de seu eixo ou a relação em que um dente da coroa engrena com um dente do pinhão, ou seja, neste caso é a mesma rotação do motor.
Frequência de Rotação do Pinhão:
É a freqüência em que o pinhão gira em torno de seu eixo ou a relação em que um dente do pinhão engrena com um dente da coroa, neste caso é a mesma rotação do macho.
Frequência de Engrenamento:
É a razão em que um par de dentes entra em contato em cada segundo de tempo.
Frequência de Passagem de Fase de Montagem:
É uma subharmônica da freqüência de engrenamento, na qual varia com a montagem.
Ela determina o limite de montagem e principalmente o padrão de desgaste em função da montagem. de um compressor (GA 160).
Resumo de todas as freqüências Frequência de Repetição dos Dentes:
É quando após revoluções da coroa o sistema volta ao mesmo par de dentes que começaram o movimento.
Se um falha existir em ambos os dentes (coroa e pinhão ), um pulso com máxima vibração será notado quando as respectivas falhas do pinhão e da coroa entrarem em contato ao mesmo tempo.
Estas falhas podem ser um resultado do processo de fabricação ou manuseio inadequado. abaixo revela os defeitos mais comuns do motor.

O espectro apresenta a freqüência de ranhura do rotor modulada com 120 Hz, isto pode indicar que há algum problema relacionado com o estator (espiras em curto, perda de isolação, rotor montado excêntrico com relação ao estator, por exemplo).
Identificação das Frequências dos Rolamentos:
Os rolamentos são os suportes dos elementos parafusos do compressor .
Podem ser de rolos e de esferas e de várias marcas (SKF,FAG, etc) .
Freqüências :
Para que haja um melhor entendimento do trabalho é necessário que se faça a apresentação de algumas freqüências fundamentais.
Freqüências de rotação (Fo) – é definida como a rotação da pista em movimento.
Freqüência fundamental da gaiola (FFT) – equivalente a velocidade angular do centro de um único elemento rolante ou rotação da gaiola. Freqüência da pista externa (BPFO) – pode ser definida como a freqüência de passagem dos elementos rolantes sobre um único ponto na pista externa.
Freqüência na pista interna (BPFI) – freqüência de passagem dos elementos rolantes sobre um único ponto da pista interna.
Freqüência do elemento rolante (BSF) – a freqüência do elemento rolante nada mais é do que a velocidade angular do mesmo em torno de seu centro.
As danificações em um rolamento nem sempre significam a falha total do mesmo, mas com certeza uma diminuição de seu desempenho em serviço:
Um mancal somente terá um funcionamento satisfatório, se as condições de serviço e ambientais, e os seus componentes (rolamento, peças contíguas, lubrificação, vedação) estiverem corretamente adequados uns aos outros.
Defeitos nos rolamentos podem ocorrer nas pistas, nos elementos rolantes, na gaiola ou em qualquer combinação destes.
Estes defeitos geram sinais de vibração.
É muito importante que se conheça o tipo de rolamento instalado, porque diferentes tipos de rolamentos podem gerar diferentes sinais dependendo do carregamento, da folga interna e construção.  mostra a freqüência de rotação da coroa modulando a freqüência de engrenamento.
Isso indica que a engrenagem deve estar excêntrica ou com desgaste localizado e distribuído. 
Para avaliar a condição do conjunto motor-compressor são usados os parâmetros :
velocidade ( mm/s –rms) , aceleração ( g’s – pico ) e envelope de aceleração ( ge’s – pico).
A finalidade destes parâmetros ou recursos é que um conjunto motor-compressor sempre possui várias faixas de freqüência de vibração, e cada parâmetro deste é adequado para medir uma certa faixa de freqüência.
Assim, o número de leituras em um motor-compressor está relacionado com o número de pontos, direções e os parâmetros das medidas.
Os níveis de vibração costumam variar em função das condições de operação do equipamento tais como carga, temperatura ambiente ou influência de equipamentos próximos.
Sendo assim, ao monitorar o compressor de parafuso é fundamental que no ato da medição sejam tomados alguns “dados adicionais” que indiquem um valor comparativo para orientar quanto às variações de vibração.
Esses dados se relacionam diretamente com a carga no compressor, dessa forma influindo consideravelmente nos valores da vibração.
A definição dos limites é importante no gerenciamento desta máquina, pois, em função destes é que as decisões são tomadas.
Na realidade, estes limites são faixas válidas e dentro destas faixas o motor-compressor são qualificados quanto à sua condição de estado.  é uma sugestão para níveis de severidade.
Frequência de rotação da coroa .
Folga no mancal da coroa .
Pode aparecer acompanhada de harmônicas (gera uma componente desbalanceamento)
Frequência de engrenamento .
Folgas e desgastes na coroa ou no Altos na frequência de pinhão. engrenamento e harmônicas Frequência de rotação do pinhão .
Folga no mancal da engrenagem do Pode aparecer alto, acompanhada pinhão de suas harmônicas (gera uma componente de desbalanceamento) .
Frequência de rotação do macho e Desbalanceamento do rotor 1X Pode aparecer alto, acompanhada harmônicas Excentricidade do rotor
Elementos montados com tensões harmônicas excessivas.
Freqüência da fêmea e Rotor sujo e oxidado .
Defeitos(desgastes) no Geralmente aparece modulada pela engrenamento rotação (ou harmônicas) da Elementos desalinhados e folgas engrenagem com defeito/desgaste. entre engrenagens .
Defeitos mais comuns no elemento compressor mostra um exemplo do rotor oxidado do elemento compressor: Rotor Oxidado
A verificação contínua da temperatura de um compressor é um dado importantíssimo na manutenção preditiva.
Como é natural, uma alteração qualquer na temperatura de funcionamento de um compressor é indicativo de modificação no comportamento do compressor.
Por tais motivos, a temperatura é um parâmetro que deve ser levado em consideração em todo e qualquer programa de manutenção, em qualquer nível.
A operação ou funcionamento dos compressores são estabelecidos por uma temperatura determinada, quando atingido o equilíbrio térmico, sem o que as dilatações de alguns componentes poderão trazer como conseqüência prejuízos aos demais componentes.  mostra a curva de tendência da temperatura medida em um dos mancais de um compressor de parafuso.
O diagnóstico de problemas em estator ou rotor do motor elétrico pode ser feito pela medição da corrente que alimenta o motor.
Entendemos que a monitoração da corrente elétrica, permite uma avaliação com maior definição e clareza, uma vez que analisa a condição magnética diretamente na fonte geradora de eventual problema.
É uma boa ferramenta para determinar as condições do motor, em relação a sua parte elétrica. mostra o sinais harmônicos da freqüência da rede elétrica em uma das fases que alimento o estator do motor que aciona o compressor.
Espectro de corrente elétrica do estator
Como vimos os resultados que se podem obter com a Análise de Vibração em Compressores de Parafusos são muitos e imediatos.
Usando as curvas de tendências dos parâmetros monitorados e os níveis de alarme, pode-se obter um alto grau de confiabilidade e maior disponibilidade do equipamento.
O desenvolvimento pleno desta técnica estará sempre condicionado ao bom gerenciamento e ao uso de instrumentos e softwares atualizados.

J.P.Gomes