Existem muitos tipos diferentes de compressores, como compressores scroll, compressores alternativos, compressores de parafuso rotativo e compressores centrífugos, mas todos fazem a mesma coisa: comprimir ar.
Mas como funcionam exatamente os compressores de ar? Como o ar é comprimido de forma diferente dependendo do tipo de compressor? E qual é o problema, afinal?
Vamos começar com a última pergunta e abordá-la.
O tamanho do fluxo de ar depende do uso pretendido do ar comprimido. Pressão, velocidade e qualidade do ar circundante são os mais importantes desses fatores. Todos os compressores comprimem o ar de forma semelhante, mas os procedimentos específicos que cada tipo executa para fazer isso são únicos. O tipo de compressor necessário é parcialmente determinado pela finalidade para a qual o ar comprimido será utilizado, pois as variações acima mencionadas podem limitar os valores práticos para as várias dimensões do fluxo de ar que criam.
A primeira questão pode ser revista agora que entendemos melhor por que o tipo de compressor é importante. Mas antes de entrarmos nisso, vamos examinar rapidamente de onde os compressores de ar obtêm sua energia.
Fontes de energia primária dos compressores
O ar comprimido pode ser usado para alimentar uma ampla variedade de ferramentas e instrumentos, mas o próprio compressor precisa ser alimentado para funcionar. Os compressores normalmente consomem energia das seguintes fontes:
Compressores externos menores geralmente são movidos por motores a gasolina. Normalmente, sua produção é inferior a 50 cfm (1,4 m3/min), que é medida em pés cúbicos por minuto. Eles são carregados à mão (geralmente em um enorme contêiner sobre rodas).
Compressores maiores usados em ambientes externos, como construção comercial, geralmente são movidos por motores a diesel. Estão incluídos compressores instalados permanentemente e que não podem ser conectados a uma tomada elétrica. O combustível diesel tem mais energia por volume do que a gasolina, tornando os motores diesel mais eficientes em termos de combustível.
Os compressores usados em ambientes internos são movidos por motores elétricos e suas aplicações variam desde tarefas de bricolagem até operações industriais em grande escala, como fabricação em fábricas. A energia monofásica é normalmente usada para compressores domésticos e pequenas lojas, enquanto a energia trifásica é usada para lojas maiores e atividades industriais.
Compressão de ar: os fundamentos
Admissão, compressão, armazenamento integrado, resfriamento integrado e descarga são os principais estágios da compressão de ar, embora nem todos os compressores exijam armazenamento ou resfriamento integrado.
1. Ingestão
O primeiro passo no processo de compressão do ar é, obviamente, inalá-lo. Uma válvula de entrada de ar permite que o ar externo entre no compressor durante o processo de admissão.
Normalmente, um filtro é instalado antes da válvula de entrada de ar para proteger o compressor contra detritos e poeira.
2. Compressão
O ar comprimido sai então da câmara de compressão.
• Quando o ar é comprimido, a energia cinética da fonte de energia é transformada em energia potencial.
Quando chegarmos aos tipos de compressor, veremos mais de perto como cada tipo de compressor faz isso, mas, por enquanto, saiba que duas ideias básicas sustentam todos os compressores.
Deslocamento
Os compressores usam deslocamento positivo ou deslocamento dinâmico (às vezes chamado de deslocamento não positivo) para comprimir o ar em um volume menor.
• Compressores que utilizam deslocamento positivo para extrair mais ar de um determinado espaço.
• Deslocamento em movimento Compressores (também conhecidos como deslocamento não positivo) são dispositivos que aumentam a pressão atmosférica aumentando as velocidades do ar (e, portanto, sua energia cinética) e depois diminuindo-o novamente.
Compressores Lubrificados com Óleo vs. Compressores Sem Óleo
Todos os compressores, independentemente do método empregado, são lubrificados ou isentos de óleo.
• Os compressores lubrificados com óleo (também conhecidos como compressores inundados com óleo) utilizam óleo na câmara de compressão para diversas finalidades, incluindo lubrificação, vedação e resfriamento. A compressão do ar tem como consequência a introdução de vestígios de óleo no próprio ar. Dependendo do objetivo final, este pode não ser o melhor uso do ar comprimido.
• Quando não é utilizado óleo na câmara de compressão, como nos compressores sem óleo (também conhecidos como compressores sem óleo), nenhum óleo é liberado no fluxo de ar.
No entanto, isso não exclui a possibilidade de utilização de óleo em qualquer aspecto do mecanismo de compressão (os rolamentos, por exemplo, necessitam de óleo para funcionar eficazmente).
3. Armazenamento integrado
Após a compressão, alguns compressores direcionam o ar comprimido diretamente para um tanque receptor embutido (também conhecido como tanque de armazenamento ou tanque de ar).
Os tipos de compressores serão discutidos em detalhes, assim como muitas das aplicações de armazenamento integrado. No entanto, duas explicações são válidas.
• Os compressores com um ciclo de trabalho limitado, em oposição a um ciclo de trabalho contínuo, incluem armazenamento incorporado para garantir que o ar esteja sempre disponível, mesmo durante a manutenção.
• Para ter acesso ao ar enquanto operam com capacidade reduzida, os compressores modulantes (compressores com controles que permitem operação com capacidade reduzida) incorporam armazenamento.
Tenha em mente que os compressores modulantes não são iguais àqueles com ciclo de trabalho limitado.
• Os compressores com ciclo de trabalho limitado desligarão se permanecerem ligados por muito tempo. (Embora não seja assim que funcionam os compressores comerciais e industriais de grande escala, é típico de compressores menores usados em residências e oficinas.)
• Os compressores modulantes podem operar continuamente, se necessário, mas também podem reduzir sua produção para economizar energia durante períodos de baixa demanda.
4. Ar condicionado integral
Quando o ar é comprimido, ele gera calor. Embora não seja necessário resfriar o ar antes de ser descarregado do compressor, a maioria dos compressores elétricos trifásicos e alguns compressores a diesel (de qualquer tipo) possuem pós-resfriadores integrados para fazer isso.
Separadores de água são instalados em compressores com pós-resfriadores para coletar a umidade que condensa do fluxo de ar resfriado.
5. Descarga
Depois de passar por uma série de secadores e filtros (por exemplo, ar de instrumento em uma fábrica), o ar é liberado pela válvula de descarga e enviado embora.
Compressão de ar com vários compressores
Todos os compressores de ar funcionam de forma semelhante, mas existem diferenças significativas nos pontos mais delicados. Vamos dar uma olhada rápida em como funcionam quatro métodos de compactação amplamente usados e como isso afeta tarefas essenciais.
1. Compressores para pergaminhos
Os compressores de deslocamento positivo e isentos de óleo são conhecidos como compressores scroll.
Compressão
Um compressor scroll possui dois scrolls que são intercalados para comprimir o ar. O design pode exigir que ambos os rolos girem em conjunto ou que um permaneça estacionário. Nenhum óleo é necessário porque os pergaminhos são mantidos sempre separados.
Como os scrolls se movem em um movimento contínuo e ininterrupto, os compressores scroll operam silenciosamente, com vibração mínima e sem produzir pulsos no fluxo de ar.
O maior fluxo de ar que pode ser controlado por um compressor scroll é uma desvantagem significativa. Embora um compressor scroll possa teoricamente ser dimensionado indefinidamente, seu limite prático (pelo menos em termos de produção eficiente de ar) é determinado pelo diâmetro dos scrolls necessários. Sua vazão máxima é a mais baixa de todos os tipos de compressores discutidos aqui.
Memória Integrada
Os compressores scroll não precisam de armazenamento embutido, a menos que utilizem modulação, uma vez que produzem ar sem pulso e sem óleo.
2. Compressores Rotativos-Vórtice
Compressores alternativos lubrificados ou isentos de óleo (também conhecidos como compressores de pistão) são compressores de deslocamento positivo.
Compressão
A câmara de compressão de um motor de automóvel é uma boa analogia para um compressor alternativo. Enquanto o pistão se move para cima, forma-se um vácuo, permitindo que o ar entre na câmara de compressão. O ar é comprimido e expelido da câmara no movimento descendente. Alguns projetos utilizam dois estágios de compressão, nos quais o ar triturado no primeiro estágio é ainda mais comprimido no segundo estágio, para atingir com eficiência pressões mais altas e volumes maiores.
Os compressores de pistão são os mais barulhentos dos tipos de compressores discutidos aqui, semelhantes ao som de um motor de automóvel.
O movimento suave dos pistões é essencial para a sua eficiência contínua. Eles devem ser lubrificados, permitindo que uma pequena quantidade de óleo seja liberada no ar, ou revestidos com um material que minimize o atrito.
O ar que sai da câmara tem um "pulso" em vez de fluxo e pressão constantes porque a compressão ocorre apenas durante metade do ciclo de trabalho.
Memória Integrada
Os compressores alternativos sempre precisam de armazenamento integrado, mesmo quando não utilizam óleo, pois seu mecanismo de compressão provoca um pulso no fluxo de ar. Ao retirar o ar do tanque receptor em vez da câmara de compressão, um fluxo e pressão constantes podem ser mantidos no fluxo de ar.
3. Compressores de parafuso que giram
Os compressores de parafuso rotativo lubrificados ou isentos de óleo são compressores de deslocamento positivo.
Compressão
Os compressores que utilizam parafusos rotativos possuem dois parafusos helicoidais (rotores) com lóbulos em todo o seu comprimento. Comprimir o ar envolve forçá-lo de um volume maior para um volume menor à medida que ele viaja ao longo dos lóbulos do compressor. Tal como acontece com os compressores recíprocos, alguns projetos empregam dois estágios de compressão para atingir com eficiência pressões mais altas e volumes maiores
Uma pequena quantidade de óleo é introduzida na corrente de ar, embora isto seja insignificante em compressores de parafuso lubrificados a óleo porque o fluido usado para vedar as lacunas entre os rotores também permite que um rotor acione o outro.
Os compressores de parafuso isentos de óleo eliminam a necessidade de fluido, contando com temporizações com tolerâncias extremamente estreitas entre os lóbulos do rotor.
A rotação contínua dos rotores resulta num fluxo constante de ar sem flutuações perceptíveis. Os compressores deste tipo são mais silenciosos que os alternativos, embora ainda não tão silenciosos quanto os compressores scroll.
Memória Integrada
O fato de um compressor de parafuso rotativo ser lubrificado ou inundado com óleo determina se ele requer ou não armazenamento integral.
• Para reciclar parte do óleo perdido no processo de compressão, os compressores de parafuso inundados de óleo necessitam de armazenamento embutido na forma de um tanque receptor.
• Como não há óleo para recapturar, os compressores de parafuso isentos de óleo não necessitam de armazenamento embutido, a menos que empreguem modulação.
4. Compressores de parafuso rotativo
O óleo não é necessário em compressores centrífugos devido ao seu design de deslocamento dinâmico.
Compressão
Para o aumento inicial da velocidade no ar, os compressores centrífugos contam com um impulsor de rotação rápida. O ar é então forçado através de um difusor, onde sua velocidade é reduzida e sua pressão aumenta. Como a lubrificação do fluxo de ar é desnecessária, isso não é feito na câmara de compressão. O ar é gerado constantemente enquanto o impulsor gira, portanto não há pulsação no fluxo de ar ou na pressão.
Memória Integrada
A menos que seja utilizada modulação, o armazenamento integral não é necessário para compressores centrífugos porque eles produzem ar livre de pulso e óleo.
Faça sua pesquisa antes de fazer uma compra
Embora a familiaridade com a operação do compressor ajude a restringir modelos potenciais, há outros fatores a serem considerados, como eficiência energética, custos de manutenção, tempo de atividade esperado e assim por diante. Escolha o compressor ideal para suas necessidades com a ajuda da experiência do seu distribuidor local.
