Princípio de funcionamento de um compressor de ar de parafuso rotativo

Os compressores de ar de parafuso rotativo são projetados para produzir uma taxa de fluxo consistente, ideal para uma variedade de aplicações industriais. As aplicações mais populares incluem pequenas oficinas mecânicas, produção de alimentos e bebidas, fabricação de automóveis, produtos farmacêuticos, etc.

Os compressores de ar de parafuso são ideais para empresas industriais e comerciais devido à sua durabilidade, eficiência e economia de energia. Se você precisa de um compressor de ar com acionamento direto ou por correia, velocidade fixa ou variável, baixa ou alta potência e CFM, a Gardner Denver tem uma seleção abrangente de modelos para escolher.

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Como funcionam os compressores de ar de parafuso rotativo?

O compressor de ar de parafuso rotativo com injeção de óleo é um maquinário industrial versátil que converte energia em ar comprimido de forma eficiente por meio de um movimento rotativo contínuo. Comumente conhecido como compressor de parafuso duplo (figura 1), esse tipo de compressor consiste em dois rotores, cada um com um conjunto de lóbulos helicoidais presos a um eixo.

Um rotor é chamado de rotor macho e o outro rotor é o rotor fêmea. O número de lóbulos no rotor macho e o número de flautas no rotor fêmea variam de um fabricante de compressor para outro.

No entanto, o rotor fêmea sempre terá numericamente mais vales (flautas) do que os lóbulos do rotor macho para melhorar a eficiência. O lóbulo macho atua como um pistão contínuo rolando pela flauta fêmea, que atua como um cilindro prendendo o ar e reduzindo o espaço continuamente.

Esse tipo de compressor de parafuso duplo pode ser isento de óleo ou com injeção de óleo. No caso do compressor lubrificado a óleo, é injetado óleo.

O óleo desempenha quatro funções essenciais:

• Resfriamento
• Lubrificação
• Vedação
• Dissipação de ruído

O objetivo de um compressor é converter o trabalho do eixo em uma saída útil, ou seja, o fluxo de ar. Como a compressão do ar gera calor, todo o calor é retido dentro da câmara de compressão; essa é a compressão adiabática. Se o calor for adicionado ou retirado durante o processo de compressão, isso é chamado de compressão isotérmica.

Os compressores de parafuso com injeção de óleo têm um processo de compressão quase isotérmico, pois o calor gerado pelo processo de compressão é quase dissipado pelo óleo.

A temperatura do óleo injetado na câmara de compressão é geralmente controlada entre 60-700C. A temperatura de descarga deve permanecer acima do ponto de orvalho da pressão para evitar a condensação da umidade que se misturaria ao óleo.

Uma válvula termostática controla a quantidade de óleo que circula para o resfriador de óleo ou para o bypass, a fim de manter a temperatura desejada em uma ampla faixa de temperatura ambiente.

Uma mistura de ar comprimido e óleo sai da extremidade de ar e é passada para um separador, onde a maior parte do óleo é removida do ar comprimido por meio de mudanças de direção e velocidade. Em seguida, filtros coalescentes são usados para remover o óleo restante, resultando em um nível muito baixo de óleo transportado (geralmente de 2 a 5 ppm).

Resfriadores de ar posterior

Além de resfriar o óleo, um pós-resfriador de ar é usado para resfriar o ar descarregado e remover o excesso de umidade.

Na maioria das aplicações, os resfriadores do tipo radiador (figura 4) são usados para fornecer recuperação de calor do processo de compressão e usá-lo para o aquecimento da instalação. Trocadores de calor resfriados a água também estão disponíveis na maioria dos compressores de parafuso rotativo.

Todos os compressores de ar têm menos de 100% de eficiência. A melhor maneira de medir a eficiência da compressão é observar sua eficiência isentrópica. A eficiência isentrópica da compressão é a relação entre o trabalho isentrópico ideal e o trabalho real:

n_c = trabalho isentrópico do compressor (ws)

Trabalho real do compressor (wa)

Quando aumentamos a pressão do ar, a temperatura aumenta e, portanto, também aumenta a entropia do fluido. A entropia é uma medida de perda de energia. Um compressor real exige mais trabalho para elevar a pressão do ar até a mesma pressão de saída do que um compressor teórico.

Mas a eficiência da compressão não é a história toda. Um compressor depende da eficiência do compressor e da câmara de compressão, mas seu consumo total de energia depende também de várias perdas e eficiências dos componentes incluídos no pacote. (Veja a Figura 5)

Na realidade, é preciso haver uma medida para comparar a eficiência de um compressor com outro.

Portanto, é usada a energia específica que equivale ao trabalho necessário para comprimir uma determinada quantidade de ar (metro cúbico) em um determinado período de tempo (minuto) a uma pressão especificada (barg). Ele é medido em kW.

Energia específica = energia / unidade de volume

= kW por m³/min

A energia específica e a eficiência do pacote do compressor dependem da eficiência de todos os seus componentes, bem como da queda de pressão do sistema completo. A queda de pressão pode ser medida na válvula de admissão e na caixa de sucção, no filtro de ar, na tubulação e no separador de óleo.

• Eficiência: Eles fornecem um suprimento contínuo e estável de ar comprimido, o que é essencial para aplicações que exigem um fluxo consistente de ar. Seu design minimiza as flutuações de pressão, levando a uma maior eficiência e a um menor consumo de energia.

• Operação contínua: Os compressores de parafuso podem operar continuamente sem a necessidade de partidas e paradas frequentes, o que pode prolongar a vida útil do compressor e melhorar a confiabilidade geral do sistema.

• Adaptabilidade: Os compressores de parafuso podem operar em condições altas e baixas, mesmo em áreas onde a segurança restringe outras fontes de energia.

• Fácil de manter: O mínimo de peças móveis e de contato facilita a manutenção dos compressores, reduzindo o desgaste, aumentando os intervalos de manutenção e simplificando as verificações e os reparos de rotina.

• Baixos níveis de ruído: Esses compressores são geralmente mais silenciosos do que os compressores alternativos, o que os torna adequados para ambientes onde o ruído é uma preocupação, como locais de trabalho fechados.