Bombas e Compressores

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Unianchieta T.C.P.Q. – Ar Comprimido

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Bombas e Compressores

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Ventiladores, Sopradores e CompressoresTransporte de Gases

Ventiladores: provocam pequeno aumento de pressão (até 0,03 atm ou 3040 Pa)

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Sopradores: provocam aumento de pressão até 0,3 atm ou 3,04 104Pa

Compressores: provocam maior aumento de pressão (de 0,3 a 4000 atm ou 3,04 104-4,05 105Pa)

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Ventiladores e Sopradores

� Operam a pressões suficientemente baixas para que sepossa considerar a compressibilidade dos gases, isto é, osvolumes de entrada e saída são praticamente iguais; são

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simplesmentemovimentadores de gases.

� Podem deslocar grandes volumes com pequeno acréscimode pressão.

� Para sopradores: funcionalidade de até 95 m3/s.

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Compressores

• Deslocamento positivoAlternativos

Rotativos

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• Centrífugos

Rotativos

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� Podem fornecer gás com pressão de algumas frações de atmaté pressões muito elevadas (~2400 atm manométricas)

� As peças característicassão as mesmas das bombas

Deslocamento positivo: Alternativos

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� As peças característicassão as mesmas das bombasalternativas: pistão, um cilindro com válvulas para admissão eexaustão.

� Pode-se usar único estágio ou multiestágio. No caso dacompressão multiestágio é comum o resfriamento do gás entreos estágios.

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Figura 2: Esquema de um compressor alternativo

(http://www.em.pucrs.br/lsfm/alunos/luc_gab/compressores.html#C)

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Figura 1: Princípio de funcionamento de um compressor alternativo

(http://www.deq.isel.ipl.pt/cp/sebentas/seb03.pdf)(http://alfa.ist.utl.pt/~lroriz/MyPage/compressores.htm)

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Deslocamento positivo:Rotativos

Engrenagem com 2 lóbulos

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Bilobado: alta capacidade e pressão intermediária (7 m3/s e 0,8 atm)

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Soprador Bilobado

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Parafuso Helicoidal: ampla faixa de pressão e capacidade(ex.: 1 atm e 6 m3/s: 11 atm e 12 m3/s)

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Coração de um compressor a parafusos helicoidais

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Figura 3: Compressor rotativo: tipo parafuso

(http://www.em.pucrs.br/lsfm/alunos/luc_gab/compressores.html#C)

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Figura 2: Funcionamento de um compressor rotativo: tipo palhetas

(http://alfa.ist.utl.pt/~lroriz/MyPage/compressores.htm)

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Centrífugos

� Operam com os mesmos princípios das bombascentrífugas. Os multiestágios (mais de 1 rotor) têm, em geral,dispositivosderesfriamento.

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dispositivosderesfriamento.

� Comprimem enormes volumes de gases (140m3/s) até umapressão de saída de 2 atm e com capacidades volumétricasmenores podem descarregar altas pressões (centenas de atm).

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Centrífugos: Fluxo Radial

Funcionamento:

O gás escoaatravésdo olho do rotor, acelerado

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O gás escoaatravésdo olho do rotor, aceleradoradialmente, saindo com um aumento da velocidade, daperiferia ao difusor (variação da energia cinética paraenergia de pressão).

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Figura 3: Princípio de funcionamento de um compressor dinâmico

(http://www.deq.isel.ipl.pt/cp/sebentas/seb03.pdf)

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Figura 3: Esquema de um compressor centrífugo

(http://www.em.pucrs.br/lsfm/alunos/luc_gab/compressores.html#D)

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Figura 3: Funcionamento de um compressor centrífugo

(http://www.em.pucrs.br/lsfm/alunos/luc_gab/compressores.html)

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Rotores de um compressor multi-estágio (rotor de alta pressão)

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Compressor Centrífugo multi-estágio

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Compressor centrífugo integrado, multi-estágio(1170-12500 ft3/min e 125-325 psi)

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Centrífugos: Fluxo Axial

o Constituído por uma coroa de palhetas acopladas ao eixorotatório, pemintindo fluxo axial.

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o Tem eficiência mais elevada que os radiais, são menores emais leves para a mesma capacidade, mas o custo é maiselevado.

o A faixa de operação é mais limitada e são mais sensíveis acorrosão.

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Compressor de fluxo axial multi-estágio -Máximo de 100psia (6,89 105Pa)

(9 estágios axiais e um centrífugo no lado da pressão baixa(lado direito) e dois estágios centrífugos no lado da pressão alta(lado esquerdo)).

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Seleção

Informações normalmente necessárias para a seleção de compressores:

�Temperatura de entrada�Máxima temperatura de saída�Variação de pressão

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�Variação de pressão�Vazão�Propriedades do gás: composição

Tc e pc

peso molecular médioγ = cp/cv

fatores de compressibilidade

* Usualmente é necessário manter contato com o fabricante para a escolhado tipo, potência, etc..

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p

pb

Quando a pressão de um fluido compressível aumenta

adiabaticamente, a temperatura do fluido também aumenta.

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pa

Para um dado gás, a razão da temperatura (Tb/Ta) aumenta com o

aumento da razão de compressão (pb/pa).

Para uma mudança de pressão isentrópica (adiabática e sem atrito) deum gás ideal, tem-se