Baixe Compressores- Alternativos e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Minas, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA – EPUFBA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA ELEMENTOS DE MÁQUINAS E MOTORES Leni Santos Brito SALVADOR SETEMBRO 2010 2 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA ESCOLA POLITÉCNICA – EPUFBA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA ELEMENTOS DE MÁQUINAS E MOTORES Leni Santos Brito Trabalho sobre compressores alternativos, na disciplina ENG169 pela Universidade Federal da Bahia, como avaliação parcial. SALVADOR SETEMBRO 2010 5 1 - Compressores Alternativos Compressores são utilizados para proporcionar a elevação da pressão de um gás ou escoamento gasoso. Os compressores alternativos são compressores volumétricos que conseguem a elevação de pressão através da redução do volume de uma câmara (cilindro) ocupada pelo gás. Utiliza um sistema biela-manivela para converter o movimento rotativo de um eixo em movimento de translação. Assim, cada rotação do acionador, o pistão efetua um percurso de ida e outro de vinda na direção do cabeçote, caracterizando o ciclo de operação. O funcionamento do compressor alternativo está intimamente associado ao comportamento das válvulas. Elas possuem um elemento móvel (obturador) que funciona como um diafragma, comparando as pressões interna e externa do cilindro. O obturador da válvula de sucção se abre (para dentro do cilindro) quando a pressão na tubulação de sucção supera a pressão interna do cilindro, e se mantém fechado em caso contrário. O obturador da válvula de descarga se abre (para fora do cilindro) quando a pressão interna supera a pressão na tubulação de descarga, e se mantém fechado na situação inversa. 2 - Ciclo de compressão ADMISSÃO: o pistão se movimenta em sentido contrário ao cabeçote, fazendo com que haja uma tendência de depressão no interior do cilindro que propicia a abertura da válvula de sucção. Logo o ar é aspirado. COMPRESSÃO: ao inverter-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de sucção se fecha e o ar é comprimido até que a pressão interna do cilindro seja suficiente para abrir a válvula de descarga. DESCARGA: quando a válvula de descarga se abre, a movimentação do pistão faz com que o ar seja expulso do interior do cilindro. Essa situação dura até que o pistão encerre o seu movimento no sentido do cabeçote. EXPANSÃO: a válvula de descarga se fecha e quando a pressão interna cair o suficiente, a válvula de admissão se abrirá. O momento em que as duas válvulas estão fechadas e o pistão se movimenta para baixo é denominado expansão. 6 Ciclo de Compressão do compressor alternativo 3 - Acionamento Compressores estacionários são geralmente acionados por motores elétricos enquanto que motores de combustão predominam para o acionamento de compressores portáteis. Motores a Diesel são adequados para toda a gama de potência e motores a gasolina até cerca de 20 kW. Turbinas a vapor e a gás são também algumas vezes usadas com compressores estacionários. Quando o acionamento é feito por motor elétrico, é requerida uma margem de potência de 10 a 15 %, para prevenir contra queda de voltagem e etc. Não é econômico usar-se uma grande margem já que a eficiência e o fator de potência serão muito baixos. Motores de combustão são também selecionados com uma margem de potência semelhante para permitir operações em altitudes moderadas e sob temperaturas ambientes acima do normal. Arranjo de acionamento: Acionamento com correias em V Do ponto de vista construtivo de maneira geral, o compressor em questão tem uma ponta de eixo externa, ou seja, necessita de motor (elétrico ou de combustão interna) externo para virar o volante, que através de uma interligação por correias e polias faz-se o acionamento do compressor. Foi basicamente o primeiro a surgir na história da evolução dos compressores. 7 4 - Disposição dos cilindros A disposição desses cilindros poderá ser em “V”, em linha, opostos, em estrela, etc. 5 - Número de estágios A fim de limitar o aumento de temperatura e melhorar a eficiência de compressão, esta é normalmente levada a efeito em vários estágios, com o gás sendo resfriado entre cada estágio. Também se consegue que aumenta a eficiência volumétrica conforme a relação de compressão do primeiro estágio seja reduzida. Ciclo de Trabalho de um compressor de pistão de dois estágios. 10 Reservatório de Ar: normalmente, uma instalação de compressores é equipada com um ou mais reservatórios de ar. Estes são dimensionados para satisfazer a capacidade do compressor, o sistema de regulação, a pressão de trabalho e as variações esperadas no consumo de ar. O Reservatório de ar serve para: a) Armazenar ar comprimido b) Aumentar o resfriamento e coletar possível condensado residual c) Atenuar as variações de pressão na linha. Os reservatórios de ar devem ser projetados e dimensionados de acordo com as exigências das autoridades locais (normas de vasos de pressão em vigor – NR-13). Válvulas: são componentes mais delicados e o bom funcionamento é muito importante para os compressores alternativos. Uma ou mais válvulas de sucção e uma ou mais válvulas de descarga. Estas válvulas regulam o fluxo de gás que entra e sai do cilindro. Elementos básicos: • Obturador: elemento de vedação da válvula, cujas faces são submetidas às pressões interna e externa ao cilindro. • Sede: parte da válvula na qual o obturador se apoia para efetuar o bloqueio do gás. • Encosto: elemento estrutural cuja finalidade é limitar o curso do obturador na condição de abertura completa da válvula. • Mola: tem como função regular movimento do obturador, atenuando os choques na abertura e fechamento da válvula, devido à resistência gradual que oferece à contração. 11 7 – Sistema de lubrificação Como existe movimento e atrito é necessária a lubrificação das partes móveis para garantir o funcionamento do compressor. O compressor possui uma bomba de óleo acionada pelo próprio virabrequim. Essa bomba aspira o óleo do cárter do compressor e o distribui por todo o compressor. Através de canais internos, o óleo percorre o virabrequim lubrificando seus colos e as bronzinas, por canais internos das bielas o óleo sobe e lubrifica a parte superior do compressor (os pistões, camisas, etc.). 8 - Sistema de arrefecimento Os compressores alternativos são dotados de um sistema de arrefecimento que consiste, no caso mais geral, na circulação forçada de água através das camisas que envolvem a câmara de compressão. No processo a ar, o resfriamento consiste em fazer circular o ar natural pelas aletas do bloco. 9 - Elementos de controle Filtros de ar Os filtros devem: a) Ter alta eficiência de separação – boa retenção das partículas sem perda de outras propriedades. b) Boa capacidade de acumulação – uma boa capacidade aumenta os intervalos de manutenção. Compressor com resfriamento por Compressor com resfriamento a ar 12 c) Baixa resistência ao fluxo de ar – os filtros de óleo têm a maior queda de pressão -15mbar. d) Construção robusta – têm de suportar as pulsações de ar, os mais usuais são os de papel e de labirinto. Manômetro diferencial: acessório de grande utilidade serve para medir a diferença de pressão entre a entrada e saída do filtro, indicando o momento da limpeza ou substituição do elemento filtrante. Válvula de Segurança: uma válvula de segurança deve sempre ser colocada no tubo de descarga, imediatamente após o compressor. Esta válvula deveria ser posta a operar quando é ultrapassada a pressão de descarga máxima permissível do compressor. Válvula interruptora (Shut-off): a válvula interruptora (“shut-off”) deve ser do tipo que causa pequena queda de pressão. Os tipos recomendáveis são as válvulas de diafragma ou as válvulas de gaveta. Antes da válvula “shut-off” deve ser colocada uma válvula de segurança de modo que o compressor possa ser despressurizado depois de paralisado. Isto sempre deve ser feito antes das tampas de válvulas serem removidas para inspeção ou conserto das válvulas. Purgador (dreno): do tipo bóia, termodinâmico, eletrônico temporizado, eletrônico por sensor de nível ou manual, servem para drenar da linha de ar comprimido o condensado formado durante a trajetória do mesmo pela tubulação. Cabeçote — vista explodida O a Í DO MODO OS DO 15 16 1 – Compressor 2 - Filtro- regulador p/ Pintura 3 - Filtro- regulador 4 - Filtro- regulador e lubrificador 5- Purgador automático 6 – Pistolas para pintura 7 - Lixadeiras 6Pintura 7 Sala de inspeção Cabine de lixamento 6 7