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Sistema Pneumatico
Tipologia: Notas de estudo
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Engenharia Mecânica 6º Semestre
Professor: Danilo
Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos Compressores
Edivan C. Ramos – RA 3720654800
João N. da Motta Jr. – RA Fernando O. da Silva – RA 3720667702 Jose Carlos A. da Silva – RA 3720654824 Reginaldo Ferraciolli Borotto – RA 3721665566 Paulo Sergio L. dos S. Ribeiro – RA 4212779929
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Antes de o ar comprimido ter adquirido importância industrial, a qual data meados do século XIX, muito se conhecia já da sua utilização em tempos remotos, no entanto, por desconhecimento de bases mecânicas, materiais e falta de incentivo, não houve desenvolvimento prático até aos séculos XVI e XVII. Nessa altura os grandes pensadores e físicos, tais como Galileu, Bacon, Torriceli, Boyle e outros, descobriram as leis naturais que governam a compressão e expansão de ar. Este período fundiu-
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Os compressores de ar para serviços ordinários são fabricados em série, visando baixo custo inicial. Destinam - se normalmente a serviços de jateamento, limpeza, pintura, acionamento desde pequenas máquinas pneumáticas, etc.
Os compressores de ar para sistemas industriais destinam-se às centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais. Embora possam chegar a serem máquinas de grande porte e custo aquisitivo e operacional elevados, são oferecidos em padrões básicos pelos fabricantes. Isso é possível
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porque as condições de operação dessas máquinas costumam variar pouco de um sistema para outro, há exceção talvez da vazão.
Os compressores de gás ou de processo podem ser requeridos para as mais variadas condições de operação, de modo que toda a sua sistemática de especificação, projeto, operação, manutenção, etc... Depende fundamentalmente da aplicação. Incluem - se nessa categoria certos sistemas de compressão de ar com características anormais. Como exemplo, citamos o soprador de ar do forno de craqueamento catalítico das refinarias de petróleo ("blower do F.C.C."). Trata-se de uma máquina de enorme vazão e potência, que exige uma concepção análoga a de um compressor de gás.
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Nos compressores volumétricos ou de deslocamento positivo, a elevação de pressão é conseguida através da redução do volume ocupado pelo gás. Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de funcionamento: inicialmente, certa quantidade de gás é admitida no interior de uma câmara de compressão, que então é cerrada e sofre redução de volume. Finalmente, a câmara é aberta e o gás liberado para consumo. Trata-se, pois, de um processo intermitente, no qual a compressão propriamente dita é efetuada em sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Conforme iremos constatar logo adiante, pode haver algumas diferenças entre os ciclos de funcionamento das máquinas dessa espécie, em função das características especificas de cada uma.
2.2 Compressores Dinâmicos ou Turbos Compressores Os compressores dinâmicos ou turbos compressores possuem dois órgãos principais: impelidor e difusor. O impelidor é um órgão rotativo munido de pás que transfere ao ar a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na forma cinética e em outra parte na forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento estabelecido no impelidor é recebido por um órgão fixo denominado difusor, cuja função é promover a transformação da energia cinética do ar em entalpia, com consequente ganho de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua, e, portanto corresponde exatamente ao que se denomina, em termodinâmica, um volume de controle. Os compressores de maior uso na indústria são os alternativos, os de palhetas, os de fuso rosqueado, os de lóbulos, os centrífugos e os axiais.
3.1 Compressores Alternativos Nos compressores alternativos a compressão do gás é feita em uma câmara de volume variável por um pistão, ligado a um mecanismo biela-manivela similar ao de um motor alternativo. Quando o pistão no movimento ascendente comprime o gás a PIRASSUNUNGA-SP
um valor determinado, uma válvula se abre deixando o gás escapar, praticamente com pressão constante. Ao final do movimento de ascensão, a válvula de exaustão se fecha, e a de admissão se abre, preenchendo a câmara à medida que o pistão se move.
3.1.2 Compressores Rotativos Nos compressores rotativos, um rotor é montado dentro de uma carcaça com uma excentricidade (desnivelamento entre o centro do eixo do rotor e da carcaça). No rotor são montadas palhetas móveis, de modo que a rotação faz as palhetas se moverem para dentro e para fora de suas ranhuras. O gás contido entre duas palhetas sucessivas é comprimido à medida o volume entre elas diminui devido à rotação e à excentricidade do rotor. Neste sistema os gases são comprimidos por elementos giratórios. Outras das particularidades destes tipos de compressores são, por exemplo, as menores perdas mecânicas por atrito, pois dispensa um maior número de peças móveis, a menor contaminação de ar com óleo lubrificante, a ausência de reações variáveis sobre as fundações que provocam vibrações, o fato de a compressão ser feita de um modo continuo e não intermitente, como sucede nos alternativos e a ausência de válvulas de admissão e de descarga que diminui as perdas melhorando o rendimento volumétrico. Outro aspecto muito importante, para os diferentes tipos, prende-se com a economia de energia, com o rendimento volumétrico, associados a fugas, e mecânico, associado a movimentos relativos entre as peças que constituem a máquina, e com a manutenção dos mesmos.
3.1.3 Compressores de Dinâmicos Estes são subdivididos ainda em centrífugos ou axiais. Os compressores dinâmicos ou turbo compressores possuem dois componentes principais: impelidor e difusor. O impelidor é um componente rotativo munido de pás que transfere ao gás a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na forma cinética e em outra parte na forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento estabelecido no impelidor é recebido por um componente fixo denominado difusor, cuja função é promover a transformação da energia cinética do gás em entalpia, com consequente ganho de pressão. Os compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua, e, portanto correspondem exatamente ao que se denomina, em termodinâmica, um PIRASSUNUNGA-SP
em sentidos opostos. O parafuso gira com certa folga dentro de uma carcaça composta de uma cavidade cilíndrica. Esta contém duas cavidades laterais onde se alojam as rodas planetárias. O parafuso é acionado pelo motor, e está encarregado de acionar as duas rodas. O processo de compressão ocorre tanto na parte superior como na inferior do compressor. Com isto consegue-se aliviar a carga radial sobre os mancais, de modo a que a única carga que atua sobre os mesmos, além daquela resultante do próprio peso, é atuante sobre os eixos das rodas planetárias, resultante da pressão do gás nos dentes das mesmas durante o engrenamento.
3.1.6 Compressores de Parafuso Duplo As secções transversais deste tipo de compressores podem apresentar configurações distintas. No entanto, em ambos os casos, o rotor macho apresenta quatro lóbulos, enquanto que o rotor fêmea apresenta seis reentrâncias (ou gargantas). Normalmente, o veio do motor atua sobre o rotor macho, que por sua vez aciona o rotor fêmea. Um compressor parafuso duplo pode ser descrito como uma máquina de deslocamento positivo com dispositivo de redução de volume. O gás é comprimido simplesmente pela rotação dos rotores acoplados. Este gás percorre o espaço entre os lóbulos enquanto é transferido axialmente da sucção para a descarga. Sucção Quando os rotores giram os espaços entre os lóbulos abrem-se e aumentam de volume. O gás então é seccionado através da entrada e preenche o espaço entre os lóbulos. Quando os espaços entre os lóbulos alcançam o volume máximo, a entrada é fechada. O gás admitido na sucção fica armazenado em duas cavidades helicoidais formadas pelos lóbulos e a câmara onde os rotores giram.
3.1.7 Compressores compound Enquanto que a maioria dos compressores efetua a compressão num único estágio, estes usam dois pares de rotores. A compressão é repartida entre esses dois estágios, existindo entre cada um deles um processo de arrefecimento do gás que está a ser comprimido. Com isto, para além da eficiência energética ser superior, a temperatura do gás de descarga é inferior àquela que seria obtida caso o compressor efetuasse a compressão num único estágio. Nos compressores de parafuso arrefecidos a óleo, o óleo e o respectivo sistema de arrefecimento, são normalmente suficientes para garantir que a temperatura dos gases de escape não
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são demasiado elevadas. Estas poderiam por em causa quer a sua lubrificação, quer a sua vida útil do equipamento. No entanto, quando a aplicação em causa exigir a utilização de compressões isentas de óleo, os compressores de parafuso compound são uma boa solução. Nestes, mesmo que não se use o óleo, a existência de um sistema de arrefecimento a ar ou a água entre os dois estágios de compressão, é o suficiente para garantir temperaturas do gás de descarga que não sejam demasiado elevadas.
3.1.8 Compressores herméticos, semi-herméticos e abertos Nos compressores herméticos, aplicados apenas para pequenas potências, o motor e o compressor encontram-se acoplados e ambos encerrados por invólucro metálico selado. Nos semi-herméticos, compressores mais modernos que os anteriores, apesar de o motor e o compressor se encontrarem acoplados e envolvidos por um invólucro metálico, este pode ser desparafusado com vista a uma manutenção local. Os compressores abertos são aqueles em que o acesso ao seu interior é facilitado. Podem ser abertos e reparados no próprio local de funcionamento. O motor encontra-se separados do compressor, sendo a transmissão efetuada normalmente através de correias.
3.1.9 Compressores Dinâmicos Os compressores dinâmicos radias, no qual o escoamento de gás de saída é perpendicular ao eixo, são chamados compressores centrífugos. Há modelos de compressores em que o escoamento do gás é paralelo ao eixo, chamados compressores axiais. A diferença construtiva e de aplicação entre os dois tipos e bastante perceptível. Os compressores centrífugos são adequados a gases venenosos, inflamáveis, em que se precisa comprimir uma grande quantidade de gás a uma alta pressão. Os compressores axiais são adequados a gases menos perigosos, em grandes vazões e cuja pressão de descarga não é tão alta (até 30 bar), embora seja possível obter taxas de compressão duas vezes superiores a dos compressores centrífugos, em uma mesma carcaça.
3.2 Compressores de Palheta O compressor de palhetas possui um rotor ou tambor central que gira excentricamente em relação à carcaça. Esse tambor possui rasgos radiais que se PIRASSUNUNGA-SP
compressores é a sua grande robustez, o que permite que rodem anos sem qualquer revisão.
Existem diferentes tipos de regulagem 1 - Regulagem em marcha em vazio: A – Regulagem por Descarga B – Regulagem por Fechamento C – Regulagem por Garras 2 - Regulagem de carga parcial: A – Regulagem na Rotação B – Regulagem por Estrangulamento C – Regulagem Intermitente 1A – Regulagem por Descarga – na saída do compressor existe uma válvula limitadora de pressão, quando a pressão desejada é alcançada, a válvula se abre deixando o excesso de pressão escapar para a atmosfera. 1B – Regulagem por Fechamento – é fechado o lado da sucção, com a entrada de ar fechada, o compressor não pode aspirar e continua funcionando vazio. Esta regulagem é utilizada nos compressores rotativos e nos de êmbolo. 1C – Regulagem por Garras – esta regulagem é utilizada nos compressores de êmbolo de grande porte. Mediante garras, mantém – se aberta a válvula de sucção, evitando assim que o compressor continue comprimindo. 2A – Regulagem na Rotação – num determinado dispositivo, ajusta – se a rotação do motor a explosão. A regulagem pode ser feita manualmente ou também automaticamente, dependendo do equipamento utilizado.
2B – Regulagem por Estrangulamento – essa regulagem se dá ao estrangulamento no funil de sucção, e o compressor pode assim ser regulado. Esta regulagem pode ser feita nos compressores de êmbolo rotativo e nos turbo – compressores. 2C – Regulagem Intermitente – com esta, o compressor funciona em dois campos (carga máxima e parada total). Ao alcançar a pressão máxima, o motor do compressor é desligado e quando chega no mínimo ele é ligado. A freqüência de comutação pode ser regulada num pressostato, para que os períodos de comandos
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possam ser limitados a uma média aceitável, é necessário um grande reservatório de ar comprimido.
A Pneumática vêm ganhando espaço nas indústrias do globo, mas por enquanto não é possível obter o ar comprimido sem a ajuda de um compressor, seja ele de qual tipo for.
Outro benefício do ar comprimido é que depois de utilizado ele pode ser liberado na atmosfera sem maiores problemas.
Os compressores são usados na obtenção do ar comprimido para serem utilizados principalmente nas indústrias, como por exemplo, nas farmacêuticas, químicas, alimentícias, automotiva, elétrica, etc.
Com a crescente produção mundial, a pneumática tem a tendência de se desenvolver tecnologicamente.
Os compressores desempenham grande papel nesse desempenho, seja em indústrias automobilísticas ou nas farmacêuticas.
Os tipos de compressores existentes são:
Compressores de Êmbolo – Curso Linear - compressor de êmbolo e compressor de membrana. Compressores Rotativos - multicelular de palhetas, de parafusos helicoidais e compressor tipo roots.Turbo – Compressores - radial e axial.
Assim, posso concluir que a pneumática juntamente com os compressores vão se expandir muito, com relação às indústrias e os lares do mundo.
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABUtgAC/1-compressores-ar (Acessado em 27/09/2014)
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