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Tipos de compressores
Foto cedida por HowStuffWorks Shopper Compressor Eaton, versão modificada do compressor Roots
Existem três tipos de compressores: Roots, parafuso duplo e centrífugo. A principal diferença está em como eles jogam o ar para dentro do coletor de admissão do motor. Os compressores Roots e de parafuso duplo utilizam tipos diferentes de lóbulos entrelaçados, e o compressor centrífugo utiliza um rotor para aspirar o ar. Embora todos esses modelos forneçam ar sob pressão, eles diferem consideravelmente com relação à sua eficiência. Cada tipo de compressor é disponivel em diferentes tamanhos, dependendo da aplicação desejada: simplesmente dar uma força a seu carro ou competir numa corrida.
O compressor Roots é o modelo mais antigo. Philander e Francis Roots patentearam o projeto em 1860 como uma máquina para ajudar na ventilação de poços de minas. Em 1900, Gottlieb Daimler acrescentou um compressor Roots a um motor de carro.
Compressor Roots
À medida que os lóbulos entrelaçados giram, o ar preso nos espaços existentes entre eles é carregado entre o lado de entrada e o lado de saída. Grandes quantidades de ar são movidas para o coletor de admissão e "acumuladas", criando-se uma pressão positiva. Por essa razão os compressores Roots não passam de sopradores de ar, sendo que o termo "blower" (soprador) ainda é muito utilizado para se referir a todos os compressores em geral.
Foto cedida por Sport Truck Caminhonete Ford 1940 com compressor Roots
Os compressores Roots em geral são grandes e ficam na parte de cima do motor. Eles ficaram consagrados nos muscle cars envenenados e nos hot rods, pois projetam-se para fora do capô. No entanto eles são os menos eficientes dentre os compressores por duas razões: acrescentam mais peso ao veículo e sopram o ar em jatos discretos, em vez de num fluxo uniforme e contínuo.
Compressores de parafuso duplo
Foto cedida por Superchargers Online Compressor de parafuso duplo
O compressor de parafuso duplo funciona puxando o ar através de um par de lóbulos entrelaçados que lembram um jogo de engrenagens helicoidais. Assim como no compressor Roots, o ar no interior de um compressor de parafuso duplo fica preso em espaços criados pelos lóbulos do rotor. Porém, no compressor de parafuso duplo este ar é comprimido para dentro da carcaça do rotor. Isso porque os rotores possuem uma redução de diâmetro cônica, o que significa que os espaços onde o ar fica preso diminuem de tamanho à medida que o ar se move do lado de entrada para o lado da saída. Como os espaços vão encolhendo, o ar é espremido para dentro de um volume menor.
Compressor de parafuso duplo
Isso torna os compressores de parafuso duplo mais eficientes, porém seu custo é maior porque os rotores em forma de parafuso exigem mais precisão no processo de fabricação. Alguns tipos de compressores de parafuso duplo ficam por cima do motor como o compressor Roots. Eles também produzem muito ruído. O ar comprimido que sai pela válvula de saída cria um silvo ou assobio que precisa ser atenuado com técnicas de supressão de ruídos.
Centrífugo
Foto cedida por Muscle Mustang Compressor centrífugo ProCharger D1SC
O compressor centrífugo aciona um impulsor (dispositivo similar a um rotor) a altíssima velocidade para rapidamente levar o ar para dentro de uma pequena caixa de compressão. As rotações podem ir de 50 mil a 60 mil rpm. À medida que o ar é conduzido ao cubo do impulsor, uma força centrífuga faz com que ele seja expulso para o lado de fora. O ar sai do impulsor em alta velocidade, porém com baixa pressão. Um difusor,
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Capacidade de um compressor
Os parâmetros básicos que definem a capacidade de um compressor são a pressão e a vazão de ar que ele pode fornecer. Para a pressão, é comum a unidade bar(= 5 Pa) em termos relativos, ou seja, descontada a pressão atmosférica padrão (1,01325 bar). Para a vazão, é usual a indicação em metro cúbico normal (nm 3 ) por hora. É uma unidade não SI, que em princípio não deveria ser usada, mas a praxe ainda permanece. Notar que não é uma medida de volume esim de massa, pois é definida como a quantidade de arque ocupa o volume de 1 metro cúbico nas condições normais (1 atm, 0ºC). Isso equivale a aproximadamente 1,293 kg de ar. Outras unidades e condições podem ser especificadas, dependendo do fabricante. Outro parâmetro que é conseqüência dos anteriores, é a potencia do motor. É importante para o dimensionamento da ligação elétrica. Em princípio deve ser usada a unidade SI quilowatt (kW). Mas outras como CV e HP são muito usadas.
Armazenamento de Ar Comprimido
Para o cálculo rápido do volume de um reservatório de ar, adota-se a seguinte regra: Para compressores de pistão: Volume do reservatório = 20% da vazão total do sistema medida em m³/ min. Exemplo:
- Vazão total = 5 m³/min
- Volume do reserv. = 20% x 5 m³/min = 1,0 m³ Para compressores rotativos:
Volume do reservatório = 10% da vazão total do sistema medida em m³/ min.
Exemplo:
- Vazão total = 5 m³/min
- Volume do reserv. = 10% x 5 m³/min = 0,5 m³
Para um cálculo mais sofisticado, deve-se adotar uma fórmula que considera
a vazão de ar requerida pelo sistema num determinado intervalo em
função do decaimento máximo de pressão aceitável nesse intervalo.
Encontrado o volume total de armazenamento de ar necessário para o sistema, recomenda-se dividi-lo em dois reservatórios menores, de igual capacidade, sendo o primeiro instalado logo após o compressor de ar e antes do pré-filtro e o segundo logo após o pós-filtro. Esse arranjo - um reservatório de ar úmido e um reservatório de ar puro
e seco - traz inúmeros benefícios, como o ajuste perfeito do ciclo carga/ alívio dos compressores, a proteção de todo o sistema contra vazamentos de óleo acidentais pelos compressores, o amortecimento de pulsações, a proteção dos rolamentos dos compressores, o fornecimento adequado de ar tratado para o consumo e a proteção dos equipamentos de tratamento de ar contra picos de vazão que viriam do primeiro reservatório, caso não houvesse o segundo.
Finalmente, um aspecto fundamental na seleção de reservatórios de ar
comprimido é a segurança. A ocorrência de acidentes fatais envolvendo reservatórios fora de normas técnicas e sem as inspeções periódicas obrigatórias pela legislação brasileira é mais freqüente do que se imagina. Um reservatório deve sempre atender a PMTA (Pressão Máxima de Trabalho Admissível) do sistema, ser projetado, fabricado e testado conforme
um conjunto de normas nacionais e internacionais (NR-13, ASME, etc.), possuir instalados seus acessórios mínimos obrigatórios (manômetro e válvula de segurança) e receber uma proteção anti-corrosiva interna e externa de acordo com sua exposição à oxidação.
Perda de carga (queda de pressão)
Além da redução da pressão do ar comprimido provocada por uma rede de distribuição inadequada (diâmetro da tubulação inferior ao necessário, layout incorreto da tubulação, curvas e conexões em excesso, etc.), um sistema
uma pequena inclinação no sentido do fluxo de ar e instalar algumas válvulas nos pontos inferiores da mesma, visando captar o condensado formado durante eventuais paradas dos equipamentos de tratamento.
Com relação aos materiais da tubulação, dê preferência aos resistentes à oxidação, como aço galvanizado, aço inoxidável, alumínio, cobre e plásticos de engenharia. Utilize também conexões de raio longo para minimizar a perda de carga. Para um bom desempenho de todo o sistema, não permita que os vazamentos ultrapassem 5% da vazão total do mesmo.
