Compressores de Ar Comprimido

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Os compressores de ar são dispositivos que convertem energia (usando um motor elétrico, diesel ou motor a gasolina, etc.) em energia potencial armazenada em ar pressurizado (ar comprimido ). Por uma entre várias formas, um compressor de ar força cada vez mais ar em um tanque de armazenamento, aumentando a pressão. Quando a pressão do tanque atinge seu limite superior projetado, o compressor de ar desliga-se. O ar comprimido, então, é mantido no tanque até ser usado. A energia contida de ar comprimido pode ser usada para uma variedade de aplicações, utilizando a energia cinética do ar à medida que é liberada  despressurizando o Tanque de armazenamento. Quando a pressão do tanque atinge seu limite inferior, o compressor de ar liga novamente, pressurizando o tanque.

Um compressor de ar deve ser diferenciado de uma bomba de ar que apenas bombeia ar de um contexto (muitas vezes o ambiente circundante) para outro (como um colchão inflável, um aquário, etc.). As bombas de ar não contêm um tanque de ar para armazenar ar pressurizado e geralmente são muito mais lentas, mais silenciosas e menos caras de possuir e operar do que um compressor de ar.

Compressores de Ar Comprimido Compressor

Figura 1: Partes dos Compressores de Ar

 

Classificação dos Compressores de Ar

Os compressores de ar podem ser classificados de acordo com a pressão entregue:

  • Compressores de ar de baixa pressão (LPACs), que têm uma pressão de descarga de 150 psi ou menos;
  • Compressores de ar de pressão média que têm uma pressão de descarga de 151 psi a 1000 psi;
  • Compressores de ar de alta pressão (HPACs), que têm uma pressão de descarga acima de 1.000 psi;

Eles também podem ser classificados de acordo com o design e o princípio da operação:

  •  Compressor de Êmbolo;
  • Compressores Rotativos;
  • Turbo-Compressores.

Os compressores de ar rotativo e de êmbolo se caracterizam por comprimir mecanicamente um volume fixo de ar por ciclo. Já o compressor de ar  turbo-compressor comprime o ar forçando o seu deslocamento por um difusor (duto), ou seja, transformando  energia cinética em energia pressão de ar comprimido.

Tipo de deslocamento

Existem numerosos métodos de compressão de ar, divididos em tipos de deslocamento positivo ou roto-dinâmico.

  • Deslocamento positivo

Os compressores de ar de deslocamento positivo funcionam forçando o ar para uma câmara cujo volume diminui para comprimir o ar. Uma vez que a pressão máxima é atingida, uma porta ou válvula abre e o ar é descarregado no sistema de saída da câmara de compressão. Os tipos comuns de compressores de deslocamento positivo são:

  1. Tipo de pistão: os compressores de ar utilizam este princípio através do bombeamento de ar para uma câmara de ar através do MOVimento constante dos pistões. Eles usam válvulas unidirecionais para orientar o ar para uma câmara de cilindro, onde o ar é comprimido.
  2. Compressores de parafusos rotativos : use compressão de deslocamento positivo combinando dois parafusos helicoidais que, quando girados, guiam o ar para uma câmara, cujo volume diminui à medida que os parafusos se tornam giratórios.
  3. Compressores de palhetas: use um rotor ranhurado com uma colocação de lâmina variada para guiar o ar para uma câmara e comprimir o volume. Este tipo de compressor fornece um volume fixo de ar com altas pressões.
  • Deslocamento dinâmico

Compressores de ar de deslocamento dinâmico incluem compressores centrífugos e compressores axiais. Nesses tipos, um componente rotativo transmite sua energia cinética ao ar, que eventualmente é convertido em energia de pressão. Estes usam a força centrífuga gerada por um impulsor giratório para acelerar e depois desacelerar o ar capturado, o que o pressuriza.

 

Arrefecimento

Devido ao aquecimento adiabático , os compressores de ar exigem algum método de troca de calor residual . Geralmente, esta é uma forma de resfriamento de ar ou de água, embora alguns compressores (particularmente de tipo rotativo) possam ser resfriados por óleo (isto é, por sua vez, refrigerado por ar ou a água) e as mudanças atmosféricas também consideradas durante o resfriamento de compressores.

 

Aplicações

Os compressores de ar têm muitos usos, incluindo: fornecer ar limpo de alta pressão para preencher os cilindros de gás , fornecendo um ar limpo de pressão moderada para um mergulhador fornecido com superfície submersa, fornecendo ar limpo e de pressão moderada para dirigir algumas válvulas do sistema de controle pneumático HVAC de escritório e escola , fornecendo uma grande quantidade de ar de pressão moderada para o poder de ferramentas pneumáticas , tais como martelos de pressão, enchimento de tanques de ar de alta pressão (HPA), para enchimento de pneus e para produzir grandes volumes de ar de pressão moderada para processos industriais de grande escala (tais como como oxidação para coque de petróleo ou sistemas de purga de casas de cimento).

A maioria dos compressores de ar são de pistão alternativo, palheta rotativa ou parafuso rotativo . Compressores centrífugos são comuns em aplicações muito grandes. Existem dois tipos principais de bombas de ar-compressor: óleo-lubrificado e sem óleo. O sistema sem petróleo tem mais desenvolvimento técnico, mas é mais caro, mais alto e dura menos tempo do que as bombas de lubrificação com óleo. O sistema sem óleo também oferece ar de melhor qualidade.

Os tipos mais comuns de compressores de ar são: compressores elétricos ou a gásolina/diesel. A potência de um compressor é medida em HP (potência ) e CFM ( pés cúbicos por minuto de ar de admissão).  O tamanho do galão do tanque especifica o volume de ar comprimido (na reserva) disponível. Os compressores a gás / diesel são amplamente utilizados em áreas remotas com acesso problemático à eletricidade. Eles são barulhentos e exigem ventilação para os gases de escape. Os compressores a energia elétrica são amplamente utilizados em produção, oficinas e garagens com acesso permanente à eletricidade. Os compressores comuns de oficina/garagem são 110-120 Volt ou 230-240 Volt. As formas do tanque do compressor são: “panqueca”, “tanque duplo”, “horizontal” e “vertical”. Dependendo de um tamanho e propósito, os compressores podem ser estacionários ou portáteis.

 

Manutenção

Para garantir que todos os tipos de compressores funcionem de forma eficiente sem vazamentos, é imperativo realizar manutenção de rotina, como monitorar e substituir os acessórios do compressor de ar. Sugere-se que os proprietários do compressor de ar realizem inspeções diárias de seus equipamentos, tais como:

  • Verificando vazamentos de óleo e ar;
  • Verificando a pressão diferencial no filtro de ar comprimido;
  • Determinando se o óleo no compressor deve ou não ser alterado;
  • Verifique a temperatura de operação segura para evitar o superaquecimento da unidade e é usada na sucção do ar.

 

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Coautoria: Leonardo Sanches do Carmo

Especialista em Pneumática Industrial, formado em Tecnologia de Eletrônica Automotiva na FATEC Sorocaba (Faculdade de Tecnologia “José Crespo Gonzales”) e técnico em Eletroeletrônica pelo SENAI de Alumínio (“Antônio Ermínio de Moraes”). Atualmente Pesquisador da FAPESP (Fundação de Ampara à Pesquisa do Estado de São Paulo) na Empresa CitiSystems.

 

Referencias:

  • http://www.nrcan.gc.ca/energy/products/reference/14970
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Air_compressor
  • http://www.industry.siemens.com/topics/global/en/pumps-fans-compressors/compressor-drives/applications-for-compressors/pages/default.aspx
Formado em Engenharia Elétrica pela UNESP (Universidade Estadual Paulista) com Pós Graduação MBA em Gestão de Projetos pela FVG (Fundação Getúlio Vargas) e certificação internacional em Gestão de Projetos pelo PMI (Project Management Institute). Também possui certificação Green Belt em Lean Six Sigma. Atuou na implantação dos pilares de Engenharia de Confiabilidade Operacional e Gestão de Ativos Industriais em grandes empresas como Votorantim Metais (CBA) e Votorantim Cimentos. Como Gerente de Projetos pela Siemens e Citisystems, coordenou vários projetos de automação e redução de custos em empresas como Usiminas, JBS Friboi, Metso, Taesa, Cemig, Aisin, Johnson Controls, Tecsis, Parmalat, entre outras. Possui experiência na implementação de ferramentas Lean Manufacturing em empresas como: Faurecia, ASBG, Aisin Automotive, Honda, Unicharm e Flextronics. Atualmente é Diretor de Projetos na empresa Citisystems e membro do Conselho de Administração da Inova, organização gestora do Parque Tecnológico de Sorocaba.