refrigeração e climatização

refrigeração e climatização

(Parte 3 de 11)

Em termos de tecnologia, apesar de terem sido os primeiros a serem utilizados em refrigeração, os compressores do tipo alternativo passaram a sofrer modificações que vieram a melhorar seu desempenho, onde a rotação que os mesmos executavam passaram de 120 a 180

Curso Técnico em Mecânica – Disciplina: Refrigeração e Climatização 2ºSem./2009

IFPA – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará – Campus Belém

Professores: Ricardo A. S. de Campos e Arnaldo Augusto A. de Souza Jr. 9

RPM nos primeiros compressores produzidos, até rotações da faixa de 3.0 RPM nos compressores mais modernos.

Figura 7 – Compressor hermético alternativo em corte b) Compressores Rotativos:

pressão

Este tipo de compressor é muito utilizado em condicionadores de ar do tipo janela e em bombas de vácuo. Em bombas de vácuo, o compressor é o rotativo palheta e a sucção e a compressão ocorre em virtude do movimento de lâminas em relação a uma câmara de bomba. Já os rotativos para condicionadores de ar do tipo janela, realizam a sucção e a descarga do fluido refrigerante por meio do movimento do “rolete” no interior do cilindro. O rolete se movimenta através de um eixo excêntrico e, com auxílio da “lâmina divisória”, cria regiões de baixa e de alta

Figura 8 – Compressor alternativo

Muitos técnicos reclamam das altas temperaturas da carcaça dos compressores rotativos, pois os comparam com os alternativos que possuem temperaturas de carcaça menor; isto se deve ao fato de que o interior do cárter do compressor é a descarga, ou seja, altas pressão e temperatura, e a sucção está canalizada internamente, portanto é o inverso dos compressores herméticos, em que o seu cárter é a sucção, e a descarga é que está canalizada internamente.

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Professores: Ricardo A. S. de Campos e Arnaldo Augusto A. de Souza Jr. 10 c) Compressores “Scroll”:

O compressor Scroll foi inventado em 1905 pelo engenheiro francês Léon Creux. Na época, a tecnologia disponível não era avançada o suficiente para permitir a fabricação de um protótipo, devido a, principalmente, problemas de vedação. Para um funcionamento efetivo, o compressor Scroll requer tolerâncias de fabricação muito pequenas, que foram atendidas apenas a partir da segunda metade do século 20, com desenvolvimento de novas tecnologias de máquinas operatrizes e processos de manufatura. O princípio de funcionamento do compressor Scroll, baseado num movimento orbital, difere fundamentalmente do tradicional compressor a pistão, baseado num movimento alternativo, apresentando diversas vantagens como: eficiência de 5 a 10% maior que um compressor alternativo de igual capacidade; ausência de válvulas; menor quantidade de partes móveis em relação a um compressor alternativo; operação suave e silenciosa; baixa variação de torque com conseqüente aumento da vida útil e redução de vibração. Os compressores Scroll são herméticos, desta forma não havendo acesso aos seus componentes e em caso de quebra ou “queima” são substituídos.

Figura 9 – Compressor scroll

com eixo excêntrico

Para realizar o trabalho de compressão, o compressor Scroll possui duas peças em forma de espiral, conforme figura 10, encaixadas face a face uma sobre a outra. A espiral superior é fixa e apresenta uma abertura para a saída do gás; a espiral inferior é móvel, acionada por um motor

Figura 10 – Rotores em forma espiral do compressor Scroll A sucção do gás ocorre na extremidade do conjunto de espirais e a descarga ocorre através da abertura da espiral fixa (ver figura 1); A espiral superior possui selos que deslizam

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Professores: Ricardo A. S. de Campos e Arnaldo Augusto A. de Souza Jr. 1 sobre a espiral inferior atuando de maneira semelhante aos anéis do pistão de um compressor alternativo, garantindo a vedação do gás entre as superfícies de contato das espirais.

Figura 1 – Esquema de funcionamento do Compressor Scroll

O processo de compressão ocorre da seguinte forma (ver figura 12): 1ª) Durante a fase de sucção, o gás entra pela lateral da espiral; 2ª) As superfícies das espirais na periferia se encontram formando bolsas de gás;

3ª) Na fase de compressão, o volume da bolsa de gás é progressivamente reduzido e o gás caminha para o centro das espirais;

4ª) O volume da bolsa de gás é reduzido ainda mais, o gás caminha para o centro e a compressão continua;

5ª) Na fase de descarga, o volume na parte central das espirais é reduzido a zero, forçando o gás a sair pela descarga.

Figura 12 – Processo de compressão em um compressor Scroll

A capacidade de refrigeração dos compressores Scroll, para sistemas de expansão direta, está na faixa de 1 a 15 TR (52,3 kW) e para resfriadores tipo Chiller está na faixa de 10 a 60 TR (35 a 210 kW). Os compressores Scroll possuem alta eficiência volumétrica, variando de 93,6% a 96,9% para um aumento de relação de pressão de 2,7 para 3,58. Os compressores Scroll possuem maior COP (3,35) em relação aos compressores rotativos e alternativos. O HCFC-2 é o refrigerante utilizado atualmente em compressores Scroll e os refrigerantes HFC-407C e HFC- 410A são, em longo prazo, seus substitutos, visto que o ano previsto para o fim da fabricação do refrigerante HCFC-2 é 2020.

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Professores: Ricardo A. S. de Campos e Arnaldo Augusto A. de Souza Jr. 12 d) Compressores de Parafuso:

Os compressores recebem essa definição porque seus principais componentes, que são os “rotores ou fusos”, são semelhantes a grandes roscas de parafusos.

Figura 13 – Compressor parafuso em corte Figura 14 – Rotores macho e fêmea

O rotor (ou fuso) com quatro convexos curvados é chamado rotor macho e com seis côncavos, rotor fêmea. Geralmente os motores elétricos movimentam o compressor através do rotor macho e sua rotação fica em torno de 3.600 RPM. O rotor fêmea gira em torno de 2.400 RPM. Os rotores possuem um desgaste insignificante em virtude da boa lubrificação nos convexos e côncavos em contato mecanicamente.

No processo de sucção, o convexo do rotor macho e o côncavo do rotor fêmea engrenamse helicoidalmente e as bordas dos rotores são seladas pela carcaça. O ponto de sucção atingirá gradualmente o espaço longitudinal do côncavo do rotor com o giro, até o encontro da extremidade do convexo com a do côncavo dos rotores, que forma a bolsa de relação volumétrica, ou seja, a pressão do fluido refrigerante é baixa e este é succionado do evaporador.

No processo de compressão, continuando o giro, o convexo com o côncavo se engrenam helicoidalmente e inicia-se o deslocamento e a redução do volume da bolsa, gradualmente e direcionado para a descarga.

No processo de descarga, como a descrição anterior, forma-se a bolsa de relação volumétrica, e o espaço vai se reduzindo até o encontro com o ponto de descarga; se o volume diminui, a pressão do fluido refrigerante aumentará e, então, o compressor empurrará o fluido comprimido para o condensador.

Os compressores parafusos efetuam seu controle de capacidade por uma válvula redutora deslizante, de mais carga e menos carga, a qual se move paralela ao rotor e modifica a área de compressão do rotor. Isto prolonga ou encurta a região de compressão do rotor e soma o ato do retorno do vapor para o lado da sucção enquanto o fluido comprimido é desviado.

e) Compressores Centrífugos

Este tipo de compressor é uma máquina relativamente de alta velocidade, na qual um jato contínuo de fluido refrigerante é succionado e comprimido por uma força centrífuga. O compressor centrífugo pode ser de simples ou múltiplos estágios.

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Figura 15 – Rotor e estator de um compressor centrífugo

As unidades resfriadoras de líquido (denominadas de Chillers) de médio e grande porte são os equipamentos que mais utilizam esses compressores, pois o rendimento é muito superior ao dos alternativos.

IV.1.3 - De acordo com a categoria de acoplamento:

Nessa categoria, analisa-se como o motor elétrico está acoplado com o compressor propriamente dito, que é a parte mecânica que executa a sucção e a compressão.

O motor elétrico pode estar junto do compressor em uma mesma carcaça, e por essa carcaça não possibilitar consertos (manutenção). A esse tipo de compressor dá-se o nome de motocompressor hermético.

Figura 16 – Motocompressor hermético

O motor elétrico pode estar junto ao compressor, em uma mesma carcaça, mas se essa carcaça possibilitar consertos (manutenção), esse tipo será denominado de motocompressor semi-hermético.

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