COMPRESSOR DE AR: NOMENCLATURA E FUNÇÕES

 

A escolha do compressor ideal depende de uma série de fatores, a compreensão clara da nomenclatura presente neste universo e a função dos componentes auxiliam muito neste processo. Essa compreensão abrange diversos aspectos cruciais: ajuda a selecionar o equipamento mais adequado, otimiza a operação, auxilia na manutenção adequada do equipamento e por fim, mantém a segurança de operadores e do ambiente de trabalho.  

 

E para você que atua na área ou você que não sabe nada a respeito também podem se beneficiar com informações detalhadas que permeiam o universo dos compressores de ar.

 

Neste artigo, vamos explorar os principais termos relacionados aos compressores de ar de pistão e suas funções. Vamos lá!

 

 

O que são compressores de ar?

São equipamentos que tem a função de fazer o aumento da pressão do ar atmosférico através da compressão. O ar comprimido gerado por este processo é armazenado em um reservatório ou transportado para um sistema, servindo de fonte de energia para outros equipamentos e sistemas.

 

 

Nomenclatura

PCM ou PÉS³ (Pés Cúbico Minutos): é o deslocamento de litros de ar por minuto para dentro do vaso de pressão ou em um sistema de ar direto através do bloco, exercendo a pressão requerida.

Libras ou PSI: pressão de saída do ar do bloco compressor em um sistema de ar direto ou para dentro do reservatório.

Potência: HP, ou cavalo-vapor, é uma unidade de medida de potência. No contexto de compressores de pistão, o HP é frequentemente usado para indicar a potência do motor que aciona o compressor. Quanto maior a potência do motor (em HP), mais energia ele pode fornecer ao compressor para realizar o trabalho de compressão. A potência do motor é um fator importante a ser considerado ao selecionar um compressor, pois influencia diretamente a capacidade de operação e desempenho do compressor.

RPM: é uma medida da velocidade de rotação de um compressor de pistão, ou seja, quantas voltas ele dá em um minuto.

Bar: é uma unidade de medida de pressão comumente usada em muitos países fora dos Estados Unidos. 1 bar é aproximadamente igual a 14,5 PSI. É uma unidade de pressão que representa a força exercida por um newton por metro quadrado.

IBF: significa "libra-força", que é uma unidade de medida de força no sistema de unidades imperial. Representa a força exercida por uma libra de massa sob a aceleração padrão da gravidade na Terra. A libra-força é frequentemente abreviada como "lbf".

Pol²: significa "polegadas quadradas", que é uma unidade de medida de área no sistema de unidades imperial. Representa a área de um quadrado com cada lado medindo uma polegada de comprimento.

Deslocamento teórico: ou deslocamento volumétrico, refere-se ao volume de ar ou gás que o compressor é capaz de deslocar durante um ciclo completo de operação, assumindo que não haja perdas ou vazamentos. Esse valor é uma medida teórica baseada nas dimensões geométricas do compressor e no número de ciclos por unidade de tempo. No entanto, é importante notar que o deslocamento teórico não leva em conta fatores como perdas por atrito, vazamentos internos e eficiência volumétrica, que podem reduzir o volume real de ar ou gás deslocado pelo compressor. O deslocamento real geralmente é menor devido a essas perdas. Essa medida é importante para dimensionar e comparar compressores, além de ajudar na determinação da capacidade e eficiência do equipamento em aplicações práticas.

 

 

Tipos de Compressor

Existem vários tipos de compressores, incluindo:

Compressores alternativos de pistão: Utilizam um pistão movido por um motor para comprimir o ar. Possuem bloco e motor separados por correias. Podem ser de simples ou duplo estágio, com a capacidade de comprimir o ar em uma ou duas etapas, respectivamente. São ideais para aplicações que requerem ar de baixa a alta pressão com fluxo de ar moderado.

Moto compressor de pistão: Bloco e motor interligados, ou seja, não tem correias. Uso Hobby

Compressor de diafragma (ar direto): Não tem Reservatório e pressostato, o ar entra e sai direto do Compressor. Uso Hobby

Compressores rotativos de parafuso: Utilizam dois parafusos helicoidais que giram em direções opostas para comprimir o ar.  Mais eficientes em termos de energia do que os compressores de pistão, adequados para operações de alta demanda de ar. Amplamente utilizados em indústrias de médio e grande porte, como automotiva, petroquímica, têxtil e de alimentos, onde é necessária uma fonte contínua de ar comprimido.

Compressores Centrífugos: Utilizam um rotor giratório para aumentar a velocidade do ar e convertê-la em pressão. São ideais para aplicações industriais de grande escala.

Tipos de motores

Ao escolher entre um motor aberto e um motor fechado para um compressor de pistão, é importante considerar o ambiente em que o compressor será operado, bem como os requisitos de manutenção e durabilidade. Em ambientes mais severos, um motor fechado pode ser preferível devido à sua proteção adicional contra contaminantes ambientais, enquanto em ambientes menos adversos, um motor aberto pode ser suficiente e pode oferecer benefícios em termos de acessibilidade para manutenção.

Motor Aberto - IP21: Um motor aberto é um tipo de motor elétrico que não está totalmente encapsulado. Isso significa que as partes internas do motor são expostas ao ambiente externo. Geralmente, o motor aberto é mais simples em design e mais fácil de acessar para manutenção e reparo. No entanto, por não ter um invólucro protetor, um motor aberto pode ser mais vulnerável a poeira, umidade e outros contaminantes ambientais. Eles são comumente usados em ambientes onde a proteção contra esses fatores não é uma preocupação significativa. Os motores com proteção IP21 são utilizados por aproximadamente 40% da indústria, principalmente em compressores menores. Nesse caso, fornece proteção contra objetos sólidos maiores que 12,5mm de diâmetro e respingos de água na vertical. 

Motor Fechado – IP55: Um motor fechado, por outro lado, é totalmente encapsulado em um invólucro protetor. Este invólucro protege as partes internas do motor contra poeira, umidade e outros contaminantes ambientais. Os motores fechados são mais adequados para ambientes onde a proteção contra esses fatores é importante, como em ambientes industriais, onde pode haver exposição a condições adversas. Além disso, os motores fechados podem oferecer uma vida útil mais longa e exigir menos manutenção devido à proteção adicional proporcionada pelo invólucro. O fator de proteção IP55, que também é indicado para indústrias, é utilizado em compressores maiores e mais robustos e protege contra poeiras e jatos de água não muito potentes. 

 

 

Regime de funcionamento

A maioria dos compressores alternativos funcionam no REGIME INTERMITENTE, com acionamento controlado por pressostato, permitindo que o compressor fique, quando corretamente dimensionado, parado o tempo suficiente para resfriar a unidade compressora e para condensar parte da umidade no reservatório de Ar.

Para compressores acima de 10 HP deve-se considerar a possibilidade de serem instalados no REGIME CONTÍNUO, substituindo o pressostato por uma válvula de alívio (canhão), mantendo o motor elétrico sempre em funcionamento evitando partidas sucessivas, alterando o estado da unidade compressora em ciclos de carga e alívio.

Sistemas elétricos

Monofásico: Monofásico é um sistema elétrico que possui uma única fase de corrente alternada. Isso significa que a eletricidade é fornecida em uma única onda senoidal, alternando em direção e magnitude ao longo do tempo. É comumente usado em aplicações residenciais e em pequenos equipamentos elétricos.

Trifásico: Trifásico é um sistema elétrico que possui três fases de corrente alternada, normalmente defasadas em 120 graus uma da outra. Isso permite uma distribuição de energia mais eficiente em aplicações industriais e comerciais que exigem grandes quantidades de energia, como motores elétricos de grande porte, compressores industriais etc. O uso de três fases permite uma distribuição de energia mais uniforme e eficiente, resultando em menor perda de energia e maior potência disponível para dispositivos maiores.

 

 

Sistemas de compressão de ar

Cilindros: Em um compressor de pistão, os cilindros são as câmaras onde ocorre a compressão do ar. Cada cilindro possui um pistão que se move para frente e para trás dentro dele para comprimir o gás.

Estágios: Os compressores de pistão podem ser de um ou vários estágios. Cada estágio representa uma etapa de compressão.

1 Estágio: Em um compressor de um estágio, o gás é comprimido em um único ciclo de compressão. Os cilindros que faz a aspiração, também fazem a compressão e têm diâmetros iguais, são eles:

•      Baixa Pressão (1 e 2 cilindros) – 80 a 120 libras - psi

•      Média Pressão (1, 2 e 3 cilindros modelos em “I” e “V”) – 100 a 140 libras - psi                                                                                                                                       

2 Estágios: Já em um compressor de vários estágios, o gás passa por vários estágios de compressão, sendo comprimido progressivamente em cada estágio, o que pode resultar em uma pressão final mais alta. Compressores de vários estágios são comumente usados em aplicações que requerem pressões de saída muito altas. Os cilindros de maior diâmetro (tem filtro de ar) fazem a aspiração do ar, e os cilindros de menor diâmetro (não tem filtro de ar), ele faz a compressão do ar para dentro do vaso; compressores de Alta Pressão 125 a 175 libras - psi.

 

Componentes do sistema de vaso de pressão

Pés de borracha (vibraless): evita o deslocamento do equipamento devido sua vibração.

Purgador ou dreno (convencional e eletrônico): elimina a água para a conservação do vaso e obter ar de melhor qualidade do ar comprimido.

Mangueira de alta pressão: a instalação dela, evita passar vibração do compressor para a rede de ar evitando que os encanamentos de ar se soltem das paredes.

Manômetro: indica a pressão máxima ou mínima de trabalho.

Pressostato: equipamento responsável por ligar e desligar o compressor quando atinge a pressão máxima ou mínima. 

Válvula de emergência: caso o Pressostato venha sofrer um travamento e não desligue o compressor quando atingir a pressão máxima, a válvula de segurança entra em alívio do ar armazenado no vaso.  

Válvula de retenção: equipamento que retém o ar no vaso após o compressor ser desligado.

 

 

Outros componentes

Polia: é um componente que faz parte do sistema de transmissão de energia. Ela é conectada ao eixo do motor e pode ser usada para transferir energia do motor para o compressor. A polia pode ter diferentes tamanhos e ser acionada por uma correia ou um acoplamento direto para girar o compressor de pistão.

Volante: é um componente que ajuda a suavizar o funcionamento do compressor de pistão, fornecendo inércia ao sistema. Ele é montado no eixo do compressor e gira junto com o movimento do pistão. O volante ajuda a manter a rotação do eixo mais constante e suave, reduzindo as vibrações e os picos de energia no sistema.

Correia: é um elemento de transmissão de energia que conecta a polia do motor à polia do compressor. Ela transfere o movimento rotativo do motor para o compressor, permitindo que o compressor seja acionado pelo motor. As correias podem ser feitas de diferentes materiais, como borracha ou poliéster, e estão disponíveis em diferentes tamanhos e configurações para se adequarem às necessidades específicas do sistema.

Unidade compressora/cabeçote: refere-se à parte do compressor de pistão que executa o processo de compressão do gás. Isso inclui os cilindros, pistões, válvulas de admissão e escape, e qualquer outra parte diretamente envolvida no processo de compressão. A unidade compressora é a parte central do compressor de pistão, onde o ar ou o gás é comprimido e então descarregado para fornecer ar comprimido ou gás pressurizado para uma variedade de aplicações.

Cilindros: são os compartimentos nos quais os pistões se movem para cima e para baixo durante o ciclo de compressão. Eles são geralmente feitos de metal resistente para suportar pressões elevadas. Em compressores de pistão, os cilindros podem ser de simples ou duplo estágio, dependendo do número de etapas de compressão necessárias.

Pistões: são componentes móveis que se movem dentro dos cilindros. Eles são conectados a bielas que, por sua vez, estão ligadas ao virabrequim ou árvore de manivelas. Quando o pistão se move para baixo no cilindro, o ar atmosférico é aspirado para dentro do cilindro. Quando o pistão se move para cima, o ar é comprimido.

Válvulas: As válvulas de entrada e saída controlam o fluxo de ar dentro e fora dos cilindros. Elas abrem e fecham em momentos específicos durante o ciclo de operação do compressor. A válvula de entrada permite que o ar atmosférico entre no cilindro durante o curso de admissão, enquanto a válvula de saída permite que o ar comprimido seja expulso do cilindro durante o curso de compressão.

Reservatório: O tamanho do reservatório do compressor afeta a quantidade de ar que pode ser armazenada e usada antes que o compressor precise ligá-lo novamente. Reservatórios maiores são vantajosos para aplicações que requerem fluxo constante de ar.

 

 

Processo de Compressão:

O processo de compressão de ar pela unidade compressora ocorre em várias etapas:

Admissão: Durante a fase de admissão, a válvula de entrada se abre e o pistão se move para baixo, criando um vácuo no cilindro. Isso permite que o ar atmosférico seja aspirado para dentro do cilindro.

Compressão: Após o ar ser admitido, a válvula de entrada se fecha e o pistão se move para cima, comprimindo o ar dentro do cilindro. Conforme o pistão se move para cima, o volume de ar é reduzido, aumentando sua pressão.

Expulsão: Quando a pressão do ar atinge o nível desejado, a válvula de saída se abre e o ar comprimido é expulso do cilindro para o sistema de tubulação do compressor.

Escape: Após a fase de expulsão, a válvula de saída se fecha e o ciclo de compressão é repetido.

Produção de Ar Comprimido: Ao repetir esse ciclo de admissão, compressão e expulsão continuamente, a unidade compressora gera uma fonte contínua de ar comprimido. O ar comprimido resultante é então armazenado em um tanque de armazenamento ou liberado diretamente para o sistema de tubulação, onde pode ser utilizado em uma variedade de aplicações industriais, comerciais ou residenciais, como ferramentas pneumáticas, sistemas de controle de pressão e muito mais.

 

Suporte técnico

Quaisquer dúvidas sobre os compressores de ar devem ser sanadas por um técnico experiente. Consulte um dos nossos assistentes técnicos espalhados pelo Brasil!

Abordamos neste texto a nomenclatura que permeia o universo dos compressores de ar de pistão. Falamos sobre termos, unidades de medidas, componentes e funções com o objetivo de fornecer conhecimento e auxiliá-lo na jornada de aprofundamento e maior intimidade com o tema. Queremos fazer-lhe o convite para conhecer nosso universo de compressores: Compressores de pistão CHIAPERINI e Compressores parafuso TECHTO.

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