Trabalho compressores, Provas de Matérias técnicas

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Trabalho Compressores

Eletro-Hidro-Pneumática

Modulo 1-Sala 35

Gabriel Lino De Jesus Da Silva

COMPRESSORES

Finalidade e Aplicações Os compressores são da família das máquinas operatrizes de fluxo compressível, assim como os ventiladores. São utilizados para proporcionar a elevação da pressão de um gás ou escoamento gasoso. Nos processos industriais, a elevação de pressão requerida pode variar desde cerca de 1,0 atm até centenas de ou milhares de atmosferas. Inúmeras são as aplicações dos compressores, conforme será explicado mais adiante. Algumas delas seriam as seguintes: serviços de jateamento, limpeza, soprador de ar de forno (em refinarias), sistemas de refrigeração, etc. Classificação Quanto às aplicações: Compressores de ar para serviços ordinários: produzidos em série para baixos custos, destinam-se a serviços de jateamento, limpeza, pintura, acionamento de pequenas máquinas pneumáticas, etc. Compressores de ar para serviço industriais: destinam-se às centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais. As condições de operação de dessas máquinas costumam variar pouco de um sistema para outro. Compressores de gás ou de processo: são requeridos para as mais variadas condições de operação. Incluem 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. Trata-se de uma máquina de enorme vazão e potência, que exige uma concepção análoga à de um compressor de gás. Compressores de refrigeração: são desenvolvidas para esta aplicação. Operam com fluídos bastante específicos e em condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando a fabricação em série. Compressores para serviço de vácuo (ou bombas de vácuo): são máquinas que trabalham em condições bem peculiares. A pressão de sucção é subatmosférica, a pressão de descarga é quase sempre atmosférica e o fluído de trabalho normalmente é o ar. Face à anormalidade dessas condições de serviço, foi desenvolvida uma tecnologia toda própria, fazendo com que as máquinas pertencentes a essa categoria apresentem características bastante próprias. Quanto ao Princípio de Concepção: Dois são os princípios conceptivos no qual se fundamentam todas as espécies de compressores de uso industrial: volumétrico (ou de deslocamento positivo) e dinâmico. Volumétricos Alternativos Rotativos Palhetas Parafusos Lóbulos Dinâmicos Centrífugos Axiais Compressores Volumétricos Nos compressores volumétricos ou de deslocamento positivo, a elevação de pressão é conseguida através da redução do volume ocupado pelo gás. Na operação dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases, que constituem o ciclo de funcionamento: inicialmente, uma certa quantidade de gás é admitida no interior de uma câmara de compressão, que então

Compressores de parafusos: este tipo de compressor contém dois rotores em forma de parafusos que giram em sentido contrário, mantendo entre si uma condição de engrenamento. A conexão do compressor com o sistema se faz através das aberturas de sucção e descarga, diametralmente opostas. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. A partir do momento em que há engrenamento de um determinado filete, o gás nele contido fica encerrado entre o rotor e as paredes da carcaça. A rotação faz então com que o ponto de engrenamento vá se deslocando para frente, reduzindo o espaço disponível para o gás provocando a sua compressão. Finalmente, é alcançada a abertura de descarga e o gás é liberado. A relação de compressão interna do compressor de parafusos depende da geometria da máquina e da natureza do gás, podendo ser diferente da relação entre as pressões do sistema. Compressores de lóbulos: esse compressor possui dois rotores que giram em sentido contrário, mantendo uma folga muito pequena no ponto de tangência entre si e com relação à carcaça. O gás penetra pela abertura de sucção e ocupa a câmara de compressão, sendo conduzido até a abertura de descarga pelos rotores. O compressor de lóbulos, embora sendo classificado como volumétrico, não possui compressão interna. Os rotores apenas deslocam o gás de uma região de baixa pressão para uma região de alta pressão. Essa máquina, conhecida originalmente como soprador "Roots", é um exemplo típico do que se pode caracterizar como um soprador, uma vez que é oferecida para elevações muito pequenas de pressão. Raramente empregado com fins industriais, é, no entanto, um equipamento de baixo custo e que pode suportar longa duração de funcionamento sem cuidados de manutenção. Compressores dinâmicos Os compressores dinâmicos ou turbo compressores possuem dois órgãos principais: impelidor e difusor. O impelidor é um órgão rotativo munido de pás que transfere ao gás a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz em parte na forma cinética 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 gás em entalpia, com o 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 volume de controle. Classificação dos compressores dinâmicos: Compressores Centrífugos: o gás é aspirado continuamente pela abertura central do impelidor e descarregado pela

periferia do mesmo, num movimento provocado pela força centrífuga que surge devido à rotação. O fluído descarregado passa então a descrever uma trajetória em forma espiral através do espaço anular que envolve o impelidor e que recebe o nome de difusor radial ou difusor em anel. Esse movimento leva à desaceleração do fluído e consequente elevação de pressão. Prosseguindo em seu deslocamento, o gás é recolhido em uma caixa espiral denominada voluta e conduzindo à descarga do compressor. Antes de ser descarregado, o escoamento passa por um bocal divergente, o difusor de voluta, onde ocorre um suplementar processo de difusão. Operando em fluxo contínuo, os compressores centrífugos aspiram e descarregam o gás exatamente nas pressões externas, ou seja, há uma permanente coincidência entre a relação de compressão interna e a relação de compressão externa. Essa máquina é incapaz de proporcionar grandes elevações de pressão, de modo que os compressores dessa espécie normalmente utilizados em processos industriais são de múltiplos estágios. Compressores axiais: esse é um tipo de turbo compressor de projeto, construção e operação das mais sofisticadas. Os compressores axiais são dotados de um tambor rotativo em cuja periferia são dispostas séries de palhetas em arranjos circulares igualmente espaçados, conforme mostra a foto abaixo. Quando o rotor é posicionado na máquina, essas rodas de palhetas ficam intercaladas por arranjos semelhantes fixados circunferencialmente ao longo da carcaça. Cada par formado por um conjunto de palhetas móveis e outro de palhetas fixas se constitui num estágio de compressão. As palhetas móveis possuem uma conformação capaz de transmitir ao gás a energia proveniente do acionador, acarretando ganhos de velocidade e entalpia do escoamento. As palhetas fixas, por sua vez, são projetadas de modo a produzir uma deflexão no escoamento que forçará a ocorrência de um processo de difusão. Com a elevação de pressão obtida num estágio axial é bastante pequena, os compressores dessa espécie são sempre dotados de vários estágios. O escoamento se desenvolve através dos estágios segundo uma trajetória hélico-axial envolvendo o tambor.