5.1 COMPRESSORES ALTERNATIVOS - docs.ufpr.br rudmar/refri/material/5_  · Nos compressores semi-herméticos

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    5 COMPRESSORES

    Cada componente bsico de um sistema de compresso a vapor, (compressor, condensador, dispositivo de expanso e evaporador), apresenta um comportamento caracterstico, sendo, ao mesmo tempo influenciado pelas condies impostas pelos outros componentes. Assim, por exemplo, uma variao na temperatura da gua de condensao pode afetar a vazo de refrigerante bombeado pelo compressor, o que pode resultar em um reajuste do dispositivo de expanso, acompanhado de uma variao na presso de evaporao.

    Analisando individualmente cada componente bsico do sistema de refrigerao, considera-se o compressor como o corao do sistema de compresso a vapor. Os compressores podem, em geral, ser divididos em dois tipos: Os compressores de deslocamento positivo, no qual o gs comprimido por reduo de volume como nos compressores alternativos e rotativos e o compressor centrfugo (turbo), no qual o gs acelerado pelas ps do rotor e sua velocidade convertida em presso, como nos compressores centrfugos de um estgio ou de vrios estgios. 5.1 COMPRESSORES ALTERNATIVOS

    Os compressores alternativos so construdos em distintas concepes, destacando-se entre elas os tipos aberto, semi-hermtico e hermtico (selado).

    No compressor aberto, o eixo de acionamento atravessa a carcaa, sendo, portanto, acionado por um motor exterior, como ilustrado na (fig. 39a). O emprego de um selo de vedao deve ser previsto a fim de evitar fuga de gs refrigerante ou penetrao de ar externo quando a presso for menor que a atmosfrica. O compressor aberto usado em instalaes de amnia, podendo tambm operar com compostos halogenados.

    FIGURA 39 - COMPRESSORES ALTERNATIVOS - a) ABERTO - b) SEMI-HERMTICO - c) HERMTICO

    (a) (b) (c)

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    No compressor semi-hermtico, a carcaa exterior aloja tanto o compressor propriamente dito quanto o motor de acionamento, como pode ser observado na (fig. 39b). Nesse tipo, que opera com compostos halogenados, o refrigerante entra em contato com o enrolamento do motor, resfriando-o. Esse compressor deve sua denominao ao fato de permitir a remoo do cabeote, tornando acessvel o compressor (vlvulas, pistes, etc.) ou motor.

    Os compressores hermticos so semelhantes aos semi-hermticos, destes diferindo pelo fato de ter uma carcaa totalmente blindada, onde o motor e conjunto de compresso esto encerrados num s corpo impedindo o acesso interno (fig. 39c). Isto resulta na reduo de tamanho da carcaa e elimina o problema de vazamento com o uso de um selo mecnico. Entretanto tanto o hermtico como o semi-hermtico podem perder um pouco de sua eficincia em virtude do aquecimento do refrigerante, promovido pelo enrolamento do motor eltrico. Os compressores hermticos so utilizados em refrigeradores domsticos e condicionadores de ar at potncias da ordem de 30 kW (40 hp). A combinao do compressor e condensador formam o que se denomina unidade condensadora (fig. 40). O motor, o compressor e o condensador podem ser montados de um modo compacto sobre a mesma estrutura, que localizado longe do dispositivo medidor e do evaporador.

    FIGURA 40 - UNIDADE CONDENSADORA

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    A (figs. 41a e 41b) ilustram a estrutura interna do compressor alternativo hermtico e semi-hermtico, respectivamente. FIGURA 41 - ESTRUTURA INTERNA DOS COMPRESSORES ALTERNATIVOS -

    a) HERMTICO - b) SEMI-HERMTICO

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    5.1.1 Sistemas de Lubrificao

    Devido a grande quantidade de partes mveis necessrias para poder realizar os movimentos descritos, o sistema de lubrificao do compressor de vital importncia para seu bom funcionamento.

    Nos compressores do tipo hermtico, a lubrificao realizada por ao da fora centrifuga que impulsiona o leo atravs dos canais de lubrificao, aproveitando-se da rotao do virabrequim e utilizando-se do furo de lubrificao fora da linha de centro do eixo (fig. 42).

    FIGURA 42 - LUBRIFICAO POR SALPICOS

    Nos compressores do tipo semi-hermtico, a lubrificao forada (fig. 43) por meio da ao da bomba de leo, cujo sistema de lubrificao composto de:

    - bomba de engrenagem - filtro de leo - vlvula reguladora de leo - manmetro - oil return device. O leo acumulado no reservatrio do carter succionado para a bomba,

    passando pelo filtro de leo, a bomba o distribui pelos canais de lubrificao, chegando at os mancais do virabrequim, bielas e pinos dos pistes e retornar para o carter.

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    FIGURA 43 - LUBRIFICAO FORADA

    O leo que arrastado pelo gs refrigerante tambm deve ser devolvido ao carter, s que a presso de suco, sendo que o leo que retorna da lubrificao das peas tem presso maior.

    Por isso a necessidade do "Oil Return Device" (fig. 44) que arrasta o leo do motor para o carter utilizando parte do leo que retorna a alta presso.

    FIGURA 44 - OIL RETURN DEVICE

    O retorno da outra parcela do leo que foi utilizado na lubrificao

    devolvido ao carter, passando atravs da vlvula reguladora da presso de leo. Como o interior do carter est na presso de suco, para determinar qual a presso que a bomba fornece ao sistema temos de fazer a diferena entre o valor registrado no manmetro de leo e o registrado no manmetro de baixa. Esta

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    diferena deve estar entre 150 e 200 kPa e pode ser alterada por meio da vlvula reguladora de presso. 5.1.2 Sistemas de Controle de Capacidade

    A resposta de um sistema operando em regime permanente a uma reduo de carga trmica a diminuio da presso e temperatura de evaporao. Essa mudana nas condies de evaporao resulta numa reduo da capacidade do compressor, que acaba por ser igual a nova carga de refrigerao. A reduo da temperatura de evaporao pode ser indesejvel por diversas razes. Em ar condicionado pode haver formao de gelo na serpentina, que bloqueia o escoamento de ar, resultando numa diminuio ainda maior da presso. Uma carga reduzida num sistema de gua gelada pode causar a formao de gelo localizado dentro do evaporador. A formao de gelo restringe o fluxo de gua e acelera o congelamento o qual pode originar fraturas no tubo do evaporador. Como os motores dos compressores hermticos so arrefecidos pelo fluxo de gs de suco nos enrolamentos do motor, qualquer reduo no fluxo de gs origina temperaturas superiores operao do motor. Uma certa quantidade de leo lubrificante do compressor normalmente arrastada pelo refrigerante bombeado e transportado para a tubulao do sistema. O movimento uniforme do leo atravs do sistema de tubulao e retorno ao compressor depende de uma velocidade razoavelmente alta do refrigerante. Contudo, carga mnima, o movimento do refrigerante no sistema grandemente reduzido. Alimentos frescos e outros produtos conservados sob temperatura controlada podem ser afetados por baixas temperaturas.

    Diversos mtodos so empregados na reduo da capacidade do compressor:

    CONTROLE TUDO OU NADA ( ON-OFF): adequado para sistemas de pequeno porte, onde normalmente, as variaes de temperatura no ambiente do-se lentamente evitando ciclos rpidos do compressor. O controle on-off aplica-se aos compressores hermticos, semi-hermticos ou abertos, isso quer dizer que o compressor est trabalhando a plena carga ou est parado. O termostato de controle de temperatura aciona direta ou indiretamente a contatora do compressor.

    Este tipo de controle s recomendado quando a carga do sistema moderadamente constante. Se este controle for aplicado a sistemas sujeitos a flutuaes rpidas de carga, a mquina reciclar (paradas e partidas freqentes) causando esforos desnecessrios no equipamento eltrico.

    CONTROLE POR DESCARGA DOS CILINDROS: largamente empregado nos compressores semi-hermticos o controle de capacidade realizado proporcionalmente, a atuao do termostato de controle se faz sobre vlvulas solenides, que por sua vez comandam o sistema hidrulico que age nos cabeotes dos compressores descarregando-os (fig. 45). No cilindro, o refrigerante succionado a baixa presso e posteriormente descarregado a alta presso indo circular novamente no sistema.

    Ao descarregar-se o cilindro, faz-se com que a vlvula de suco permanea constantemente aberta. Com isso, o refrigerante succionado, mas

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    no comprimido, pois, o refrigerante que entrou no cilindro sai atravs da abertura da vlvula de suco que no fecha quando o pisto sobe.

    FIGURA 45 - CONTROLE POR DESCARGA DOS CILINDROS

    Nos compressores semi-hermticos Hitachi, o sistema de atuao do mecanismo de suco hidrulico e aproveita o leo de lubrificao forado pela bomba para deslocar um mbolo que faz girar um anel (fig. 46). O anel est na camisa do cilindro, tendo alguns cortes com o perfil de um plano inclinado. Nesses cortes que se movimentam os pinos que suspendero a vlvula de suco.

    O controle do fluxo de leo feito atravs da vlvula solenide. Quando a vlvula est desenergizada, bloqueia o fluxo de leo para o carter possibilitando que a presso de leo comprima o mbolo e nessa posio, o pino no suspende a vlvula de suco e a placa de vlvula trabalha normal. Quando a vlvula solenide energizada, permite o retorno do leo ao carter. Dessa forma a presso da mola superior, retornando o embolo. O deslocamento do mbolo gira o anel e os pinos sobem levando consigo a vlvula de suco.

    O sistema de controle de capacidade no aplicado para todos os cabeotes sempre haver um cabeote independente.

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    FIGURA 46 - MECANISMO DE ATUAO DO DESCARREGAMENTO DO CILINDRO

    Nos compressores semi-hermticos Carrier o controle de capacidade

    realizado tambm atravs do descarregamento dos cilindros, com o sistema mostrado a seguir:

    Quando os Cabeotes de cilindros encontram-se Em Carga como mostra a (fig. 47), A solenide desenergizada e a haste da vlvu