7_Compressores Alternativos e de Parafuso

Refrigeração industrial

Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 75

Compressores alternativos e de parafuso

O compressor é um dos quatro componentes fundamentais para a realização do ciclo

frigorífico (compressor, condensador, dispositivo de expansão e evaporador).

Para o funcionamento da instalação acrescentam-se mais três componentes: as

tubulações de interligação dos componentes, o fluido refrigerante e os controles.

Outros componentes são considerados acessórios e, se acrescentam no sistema para

a adequação, segurança e melhoria de rendimento e operação de instalação.

Os compressores frigoríficos dividem-se em dois grandes grupos:

• Compressores de deslocamento positivo ou volumétrico;

• Compressores centrífugos ou turbocompressores.

Ao primeiro grupo pertencem os compressores de pistão (alternativos ou recíprocos),

os compressores com fusos (helicoidais ou tipo parafuso), ou compressores rotativos

(lâminas).Em refrigeração industrial usam-se fundamentalmente os compressores

alternativos de pistão e os compressores tipo parafuso, os compressores rotativos são

usados raramente em refrigeração industrial e quando são sua utilização se faz apenas

como booster (1º estágio), com pequena relação entre pressões de descarga sucção.

Ao segundo grupo pertencem os compressores centrífugos. Esses são utilizados em

refrigeração industrial em pequena escala, porém proporcionam grandes vazões de

vapor de fluído refrigerante, geralmente são aplicados em centrais para resfriamento

de líquidos em grandes instalações. A utilização de cada tipo de compressor depende

das características, operação, localização, vida útil da instalação, tipo de energia

(motor) disponível e outros fatores específicos.



As características de um compressor é o resultado do compromisso de:

• Limitações físicas do compressor (materiais de construção), tamanho e peso;

• Tipo de fluido refrigerante;

• Motor de acionamento;

• Durabilidade;

• Custo de fabricação e operação;

• Faixa de aplicação;

• Nível de vibração e ruído.

O objetivo dos fabricantes de compressores é obter um produto que permita um baixo

consumo energético e uma boa eficiência de refrigeração ou pelo menos dentro das

condicionantes operacionais desejadas, ou seja, um bom valor do COP (coeficiente de

performance).

Performance do compressor real

A performance do compressor real desvia-se da ideal devido a diversas perdas que

reduzem a potência frigorífica e aumentam a potência absorvida. Nos compressores de

deslocamento positivo, as causas que influenciam a performance são, de acordo com

o tipo de compressor, todas ou algumas indicadas a seguir:

• Perda de pressão no compressor através de:

- Através das válvulas de bloqueio;

- Através do filtro de sucção;

- Através do motor (compressor hermético ou semi-Hermético);

- Através dos coletores de sucção e descarga;

- Através das válvulas e portas das válvulas (sucção e descarga).

• Calor absorvido pelo fluido refrigerante resultante de:

- Do motor elétrico interno (compressores herméticos e semi-herméticos);

- Por atrito dos anéis de compressão e óleo;

- Calor da compressão (calor absorvido do evaporador mais o trabalho do

compressor).

• Ineficiência das válvulas (imperfeição mecânica);

• Vazamentos internos de gás fluido refrigerante;

• Circulação de óleo;

• Reexpansão do gás remanescente do cilindro (espaço morto);

• Desvio da compressão isotrópica;

• Sobre ou subcompressão.



É difícil individualizar estas perdas. Geralmente elas são agrupadas por categorias que

resultam em valores dos seguintes rendimentos:

• Rendimento da compressão (η c): é a relação entre o trabalho necessário para a

compressão isentrópica e o trabalho fornecido ao gás fluido refrigerante apenas na

compressão volumétrica;

• Rendimento mecânico (ηm): é a ralação entre o trabalho fornecido ao gás fluido

refrigerante e o trabalho absorvido pelo eixo do compressor;

• Rendimento volumétrico (ηv): é a relação entre o volume de gás do fluido

refrigerante que entra no compressor e o volume de deslocamento teórico;

• Rendimento isentrópico (ηi). É a relação entre o trabalho necessário para a

compressão isentrópica e o trabalho absorvido pelo eixo do compressor.

Atendendo a estes rendimentos, a potência frigorífica real será:

Pot. Frig. real = Qr = ηv. Qideal

E a potência absorvida real:

ideal Potênciaηmηc

ηvreal absorvida Potência ×

×=

Ou

ideal Potênciaηiηh

real Potência ×

= ηmηc

ηic

×=

O COP é o resultado da relação entre a capacidade (potência frigorífica) e o trabalho

(potência absorvida). A potência absorvida está relacionada com a eficiência

(rendimento) do compressor.

Nos compressores alternativos a potência absorvida se refere à potência absorvida no

eixo do compressor e a capacidade frigorífica, ou potência frigorífica é a relação da

vazão em massa de refrigerante que circula no evaporador sobre as entalpias de

entrada e saída do mesmo, que de acordo com o seu volume específico pode gerar um

volume deslocado teórico de refrigerante por unidade de tempo no qual será uma das

tarefas do compressor.

O COP do compressor é considerado real quando na relação entre a potência

frigorífica real e a potência absorvida pelo compressor for aceitável.



absorvida Potência

real afrigorífic Potênciareal COP =

Alguns fabricantes de compressores indicam, nos catálogos, potência frigorífica e

potência absorvida para condições de determinados valores de sub-resfriamento do

líquido e superaquecimento do gás de sucção. Estes fatores, que influem no

rendimento do compressor, não são intrínsecos do compressor, mas sim do sistema.

É necessário levar em conta esta situação, especialmente quando se comparam

equipamentos ou sistemas.

Definição de compressores alternativos

O compressor alternativo também chamado de recíproco ou de pistão é o compressor

mais conhecido e mais usado em refrigeração. Durante muitos anos não teve

concorrente nas aplicações comuns.

Quanto à forma construtiva se dividem em três grupos:

• Abertos;

• Herméticos;

• Semi-herméticos.

Os herméticos e semi-herméticos são compressores alternativos que incorporam o

motor elétrico de acionamento em seu interior, diminuindo assim as manutenções e os

custos iniciais, porém tem sua aplicação limitada para o uso em sistemas industriais,

por terem um baixo rendimento em relação ao exigido nos equipamentos industriais,

não são usados com amônia, pois este tipo de fluido ataca os materiais dos

enrolamentos dos motores elétricos ou componentes com ligas de cobre.

De qualquer modo, estes compressores são bem aceitos em aplicações de baixo e

médio porte para aplicações com os fluidos halogenados.

Os compressores alternativos do tipo aberto cobrem uma grande faixa de aplicação

quanto à potência frigorífica, podendo ser usados com amônia ou com fluidos

halogenados.

Precisa de um motor elétrico à parte para promover o acionamento e por isso tem um

selo mecânico no eixo que acopla o motor, suas características construtivas favorecem



a manutenção, porém tendem a um maior consumo de energia elétrica através do

conjunto dos eixos de acionamento.

Quanto ao regime de funcionamento, se classificam em:

• Simples estágio;

• Booster (simples estágio na baixa pressão);

• Duplo estágio integral.

Os compressores de simples estágio se limitam normalmente a uma taxa de

compressão < 7, embora se possa chegar a 9 dependendo do tipo de fluido

refrigerante utilizado.

Compressor alternativo em corte

Características

O compressor alternativo se caracteriza pelo funcionamento agrupado de seus

componentes. Estes basicamente devem ser entendidos separadamente, para que se

tenha uma adequada compreensão sobre o conjunto total.



Bloco

O bloco é normalmente de ferro fundido os mesmos são montados em conjunto com

outros componentes (virabrequim, pistões, bielas, camisas (cilindro), válvulas de

sucção e descarga, bomba de óleo e demais acessórios) que formam a parte interna

do compressor. A base do bloco forma o tanque de óleo (Cárter) que se juntam ainda

ao bloco as tampas do cárter e os cabeçotes dos cilindros.

As tampas do cárter e os cabeçotes podem ser resfriados por água ou pelo próprio

fluido refrigerante.

Nos compressores industriais as camisas são separadas do bloco e fabricadas de

modo especial para este fim.

Virabrequim

O virabrequim ou eixo de manivelas é normalmente feito de aço vazado.

É balanceado estática e dinamicamente.

Tem canais internos por onde circula o óleo de lubrificação.

Apóia-se no bloco através de mancais.

Bielas

As bielas são de alumínio ou aço ferro fundido.

Em refrigeração industrial não se usa o sistema de excêntricos.

Pistões

Os pistões são de alumínio. Têm normalmente três anéis, sendo o inferior raspador de

óleo. Conectam-se á biela por pinos de aço.

Atualmente usa-se o tipo de pistão de altura menor que o diâmetro e de cabeça

côncava par reduzir o espaço morto.



Válvulas de sucção e descarga

É a peça importante no rendimento e durabilidade do compressor alternativo. Nos

compressores industriais as mais comuns, atualmente, são as válvulas de disco com

mola de retorno.

O conjunto é montado sobre a camisa, sendo a parte central convexa para reduzir o

espaço morto de acordo com a forma do pistão.

Lubrificação

Nos compressores industriais a lubrificação é feita por bomba. Sistema de lubrificação

forçada.

Este sistema permite folgas menores e funcionamento mais silencioso.

A pressão do óleo é importante. Mede-se em relação á pressão de sucção e é indicada

pelos fabricantes de acordo com o regime de funcionamento do compressor. É

necessário um cuidado especial com alguma sujeira que possa penetrar no circuito de

lubrificação. Se necessário deve-se usar um filtro complementar.

O tipo de óleo deve ser indicado pelo fabricante do compressor de acordo com o

regime de funcionamento.

Selo de vedação

No compressor aberto, o eixo tem que atravessar o bloco para o exterior e precisa ter

uma vedação eficiente, é para isso que servem os selos de vedação anel ou (ou

rotativos) geralmente são simples, baratos e eficientes, porém deve-se ter um cuidado

com o óleo e o alinhamento para manter a sua eficácia de vedação.

Dispositivos especiais

As características e os dispositivos fundamentais dos compressores alternativos são

aqueles fundamentais para o compressor funcionar. Outros dispositivos equipam os

compressores industriais de modo a permitir maior adequação ás instalações.



Controle de capacidade

Um sistema de controle de capacidade pretende adequar a potência frigorífica do

compressor à carga térmica da instalação, a cada momento de funcionamento.

O ideal seria que a potência absorvida fosse proporcional à potência frigorífica parcial

a cada momento e alguns sistemas se aproximam mais outros menos do que seria

desejável.

O sistema de variação de velocidade é o que mais se aproxima daquela situação ideal;

mas ainda não é economicamente viável na maioria dos casos.

O sistema mais comum nos compressores industriais é o de abertura de válvulas de

sucção por alguma força externa (pressão de óleo é mais comum).

As limitações indicadas devem seguidas pelo fabricante para o funcionamento a cargas

parciais, de acordo com o regime de funcionamento.

Este sistema de controle de capacidade permite também o arranque em vazio, que é

outra característica desejável.

Esboço de um controle de capacidade de um compressor alternativo



Resfriamento dos cabeçotes

Uma das características do bom funcionamento dos compressores é a temperatura de

descarga, especialmente com amônia onde a temperatura pode tornar-se

demasiadamente elevada, prejudicando a lubrificação com conseqüente desgaste

prematuro do material como válvulas, anéis, etc. Para evitar esta situação usa-se

resfriar os cabeçotes, normalmente com água, pois para amônia recomenda-se, não

ultrapassar 120ºC.

Resfriamento do óleo

Em determinados regimes de funcionamento (elevadas relações de sucção e

descarga), podem atingir temperaturas altas no óleo o que prejudica a lubrificação,

pelas razões já apontadas no item anterior.

Usam-se diversos sistemas para esta finalidade, desde o resfriamento das tampas do

cárter aos resfriadores externos. O meio de resfriamento pode ser água ou o próprio

fluido refrigerante por expansão direta.

Resistências de aquecimento do cárter

No tempo frio o fluido refrigerante tem tendência a migrar para os pontos frios da

instalação quando esta está parada. Isto provoca uma partida inundada e uma

lubrificação deficiente. Para se evitar isso, o óleo deve manter-se a uma temperatura

acima da temperatura ambiente. Usam-se normalmente resistências elétricas imersas

no cárter dos compressores a fim de se evaporar qualquer líquido que migre para o

compressor durante os períodos de paradas.

Proteção contra golpe de líquido

Chama-se golpe de líquido a entrada franca de líquido no cilindro do compressor,

quando isso acontece, a massa de fluido refrigerante e o óleo dentro do cilindro são

muito maiores que o admissível para o escoamento nos orifícios das válvulas de

descarga, provocando a quebra de alguns dos componentes internos do compressor

(biela, pistão, válvulas, etc).



Para reduzir os efeitos desta situação, usa-se fixar o conjunto de válvula de descarga

por uma mola que comprime a partir de uma força, permitindo assim a passagem

folgada do fluido refrigerante e do óleo.

Dispositivos de proteção

Os compressores são protegidos por dispositivos de proteção contra condições

anormais de funcionamento. Alguns destes dispositivos constituem o mínimo

indispensável de proteção e são obrigatórios para as normas de segurança e podem

ser do tipo contra alta pressão, baixa pressão, alta temperatura e sobrecarga.

Os dispositivos contra alta pressão são:

• Pressostato de alta pressão: Acessório de segurança utilizado para monitorar a

pressão de descarga do compressor e caso esta atinja um valor acima do desejado

o pressostato de alta pressão interrompe o funcionamento do compressor;

• Válvulas de alívio ou disco de ruptura interno ou externo: são dispositivos internos

do compressor que monitoram as pressões entre o lado de alta pressão e o lado de

baixa pressão do compressor.

Nos compressores industriais usam-se normalmente as válvulas de alívio internas ou

externas com canalizações, pois este dispositivo previne o compressor contra a ruptura

do bloco. O diferencial de pressão adotado depende do fluido refrigerante e das

seguintes condições de funcionamento:

• Válvula de segurança; é um dispositivo de segurança instalado no bloco do

compressor e é semelhante às usadas nos vasos de pressão.

Os dispositivos contra baixa pressão são:

• Pressostato de baixa pressão: Esta proteção protege o compressor de (baixas

relações dos pistões, resfriamento do motor nos compressores herméticos ou semi-

herméticos) ou do sistema (congelamento de líquidos no evaporador);

• Pressostato diferencial de óleo: Este dispositivo monitora a diferença de pressão do

óleo e do vapor de sucção garantindo sempre um valor de pressão de óleo e

conseqüentemente a lubrificação do compressor;

• Sistema com retardo ao tempo: Este dispositivo protege o sistema de partidas

seqüentes que ocasionam contra pressão no sistema e dificuldades para o

funcionamento do sistema.



Os dispositivos de proteção contra alta temperatura podem a controlar a temperatura

do fluido refrigerante e do óleo. Nos compressores herméticos ou semi-herméticos

também se usa o controle da temperatura do motor e para isto temos:

• Termostato de alta no gás de descarga: controlam a máxima temperatura do vapor

do fluido refrigerante na descarga do compressor;

• Termostato de alta no óleo de lubrificação: usado nos grandes compressores, são

acoplados à resistência do cárter e controlam sua temperatura;

• Sistemas de proteção contra ciclos rápidos de partida-parada: É essencialmente

uma proteção do motor e contatos de chave de partida.

E os dispositivos de proteção contra sobrecarga podem ser dos tipos:

• Rele de sobrecarga;

• Sensor de temperatura nos enrolamentos do motor elétrico.

Funções

A função do compressor alternativo é elevar a pressão do vapor do fluido refrigerante

até a um nível de pressão tal que permita que o mesmo possa ser condensado e

provocar a queda de pressão do fluido até a temperatura de evaporação desejada com

seu método alternado de realizar trabalho mecânico.

Operação

As perdas geradas pelas variações dos compressores resultam diretamente no

rendimento volumétrico real que um compressor pode alcançar. E este esta

relacionada ao deslocamento volumétrico de um compressor, da vazão em massa do

fluido refrigerante e do volume específico do compressor.

Para que um compressor opere em condições de projeto se faz necessário que o

mesmo seja selecionado dentro dos critérios estabelecidos pelo fabricante e que seu

funcionamento esteja relacionado com as variações permissíveis do projeto, além

disso, é necessário que o mesmo seja instalado e operado de acordo com as normas

locais e em conjunto com o manual de instalação e operação do fabricante.

Quando um compressor não é bem selecionado ou aplicado em condições adversas a

de projeto o mesmo pode apresentar problemas de rendimento frigorífico, consumo de



energia e fadiga precoce dos seus componentes gerada por perda de carga, paradas e

partidas excessivas ou altas taxas de compressão.

Taxa de compressão

A relação entre as pressões de condensação e evaporação é chamada em um

compressor de taxa de refrigeração.

Quando se trabalha com uma alta taxa de compressão o resultado é na maioria das

vezes insatisfatória, pois altas taxas de compressão proporcionam maior esforço ao

compressor, resultando em altas temperaturas tanto no óleo que perde suas

características de lubrificação, quanto no aquecimento das partes metálicas do

compressor prejudicando assim o seu funcionamento.

Outra verificação importante é o baixo volume que entra na câmara de compressão,

diminuindo a eficiência do sistema.

As reações químicas provenientes de óleo, fluido refrigerante e umidade em um

sistema de refrigeração praticamente se duplicam a cada 18F de incremento de

temperatura. Portanto, nada mais natural do que um sistema que funciona com

temperaturas mais altas que o normal terem mais problemas do que um equipamento

normal.

Num sólido projeto de refrigeração como regra e bom senso, a relação entre a pressão

de descarga e a de sucção deve se situar dentro dos limites operacionais aceitos pelos

fabricantes, que dependendo do tipo do fluido utilizado é aceita na indústria entre 8 e 9.

A taxa de compressão é definida como sendo a pressão absoluta de descarga, dividida

pela pressão absoluta de sucção, ou seja:

Sucção de AbsolutaPressãoDescarga de AbsolutaPressão

TC =

Quando se trabalha com pressões abaixo da atmosférica, a taxa de compressão se

define assim:



Pres.abs.sucção=30”- o valor da pressão de sucção.

Ex: pressão de sucção= 10”Hg

102

10” -30”=

10Descarga de AbsolutaPressão

TC =

Rendimento volumétrico

O rendimento volumétrico é a característica mais importante para prever e calcular as

potências reais dos compressores.

Definem-se dois tipos de rendimento volumétrico:

• Rendimento volumétrico do espaço morto;

• Rendimento volumétrico real.

Quando o pistão encontra no ponto morto superior, a pressão Pd (pressão de

descarga) = 0 e o volume é V (volume do espaço morto).

Quando o pistão se desloca para baixo, o volume do espaço morto reexpande-se até o

volume V1 onde atinge a pressão de sucção. Só a partir deste ponto que entra mais

fluido refrigerante no cilindro até atingir o volume V2 correspondente ao ponto morto

inferior.

O volume aspirado é: V2 – V1, sendo o volume deslocado V2 – Vem, correspondente

ao deslocamento do curso do pistão, o rendimento volumétrico do espaço morto é:

( ) V1- V2Vem

Hvem =

O rendimento volumétrico ideal define-se por:

VT = Volume real aspirado pelo compressor / volume deslocado.



Rendimento volumétrico real nos compressores alternativos

Considerando as perdas já especificadas e os valores de reexpansão do pistão o

rendimento volumétrico real é dado pela seguinte equação n= Q / desl. Vol, onde:

• Q = m x vol. específico do fluido refrigerante;

• desl.vol = deslocamento volumétrico do compressor.

Os fabricantes de compressores costumam fornecer diagramas de rendimento

volumétrico real em função das condições de funcionamento e dos fluidos.

Influência da temperatura de evaporação na potência frigorífica

A potência frigorífica é a função da massa de fluido refrigerante deslocada pelo

compressor e da capacidade frigorífica especifica desse fluido refrigerante:

Q = m x (h1 – h4)

É possível observar que quanto mais baixa a temperatura de evaporação, menor o

volume real deslocado pelo compressor, podendo ser zero para V1= V2. A análise é

feita com o rendimento volumétrico do espaço morto que constitui a maior influência.

Na realidade, deveria ser feita com o rendimento volumétrico real que considera outras

perdas como vazamento de válvulas e anéis e aquecimento do vapor. Analisando os

diagramas P x H ou tabelas de características dos fluidos refrigerantes, vê-se que o

peso específico do vapor se reduz com o abaixamento de temperatura.

É difícil concluir que a quantidade de massa de fluido refrigerante deslocado pelo

compressor é tanto menor quanto menor for a temperatura de evaporação a taxa de

redução de volume cresce com a diminuição de temperatura.

A capacidade frigorífica específica do fluido refrigerante, medida no ciclo frigorífico,

sofre apenas um pequeno decréscimo com o abaixamento da temperatura de

evaporação.

Exemplo de aplicação



Comparar a redução da capacidade frigorífica do NH3 em ciclos evoluindo entre +35ºC

/ -10ºC e +35ºC / -20ºC. Comparar com a redução de potência frigorífica para um

compressor real funcionando nas mesmas condições de temperaturas.

Solução:

Considera-se em todos os casos, ciclos de simples estágios, sem sub-resfriamento,

sem superaquecimento.

Capacidade frigorífica especifica da amônia (NH3) q = H1 – H4:

t = -10ºC – q.10 = 1450,42 – 366,48 =1083,94 KJ/Kg (258,94 Kcal/Kg)

t = -200ºC – q.10 = 1437,64 – 366,48 =1071,16 KJ/Kg (255,89 Kcal/Kg)

r = q.20/q,10 = 1071,16/1083,94 = 0,9882

Potência frigorífica de um compressor real (por exemplo, Sabroe SMC, 1085 a

1170/rpm) é encontrada usando-se as tabelas do fabricante.

As tabelas consideram sub-resfriamento e superaquecimento de 5ºC. Para reduzir a

zero estes valores, usam-se os fatores de correção indicados nos gráficos anexos às

tabelas.

Q-10 = 199 x 1,012 x 1,012175= 205,76 KW ( 176954 Kcal/h)

Q-20 = 122 x 1,012 x 1,012175 = 158,81 KW ( 99597 Kcal/h)

R = Q-20/Q-10 = 158,81 / 205,76 = 0,7718215

A potência frigorífica é reduzida para 56%, enquanto a capacidade frigorífica para o

ciclo entre as mesmas temperaturas é reduzida apenas 98%. Essa diferença deve-se

basicamente ao rendimento volumétrico.

Existe também, um abaixamento de temperatura de descarga pela mistura do fluido

refrigerante succionado na pressão intermediária. No balanço final, o aumento de

potência frigorífica é vantajoso, pois o rendimento e o COP aumentam e de certo

modo, esse sistema se aproxima do sistema do duplo estágio.



Compressores parafusos - características

Os compressores do tipo parafuso se caracterizam por apresentar um sistema de

funcionamento realizado por poucos componentes, pois basicamente é composto por

carcaça, pares de fusos chamados de macho e fêmea, mancais de rolamentos,

controle de capacidade do tipo válvula deslizante, canais de lubrificação e ponto de

admissão e descarga de vapor que acoplados por um motor elétrico realiza funções

especificas para sua aplicação.

Geralmente estes compressores podem estar dispostos nas versões herméticas, semi-

herméticas e abertos de acordo com as aplicações específicas.

De acordo com as características construtivas, geralmente permitem uma maior

rotação na ponta do eixo e como seu funcionamento é baseado no deslocamento

positivo de volume, podem ser selecionados para altos valores de capacidade

frigorífica ocupando um menor espaço físico e um menor peso.

Geralmente um compressor parafuso de caracteriza por proporcionar alto rendimento

frigorífico em função de suas características de funcionamento extinguir os chamados

“espaços mortos” do compressor alternativo e geralmente atendem uma faixa de

aplicação maior de regime de funcionamento em função da sua relação entre volumes

ser contemplada com uma válvula deslizante que permite uma maior variação de

capacidade, ou seja, de 0% a 100%.



Compressor parafuso em corte

Porém para que seu desempenho seja alcançado se faz necessário um maior aporte

de apoio em relação à lubrificação, temperaturas e pressões de modo que um

compressor parafuso geralmente trabalha em conjunto com separadores de óleo de

alta eficiência, bombas de fluxo de óleo, resfriadores de óleo, transdutores de pressão,

sensores de temperatura e um grande aporte elétrico a fim de garantir um

funcionamento adequado para este compressor, visto que sua manutenção é

específica e de custo alto.

Funções

A exemplo dos compressores alternativos os do tipo parafuso são largamente

utilizados na refrigeração industrial e como todos os compressores suas funções

básicas são de elevar a pressão do vapor do fluido refrigerante até a um nível de

pressão tal que permita que o mesmo possa ser condensado e provocar a queda de

pressão do fluido até a temperatura de evaporação desejada com seu método

alternado de realizar trabalho mecânico.



Operação

A operação de um compressor parafuso depende do bom funcionamento de seus

elementos de apoio aplicados a suas características de funcionamento, pois qualquer

variação dos mesmos resultará em influência nas condições de funcionamento.

Uma característica básica do compressor de parafuso é a relação de volumes Vi.

Sua definição é: Vi = volume da cavidade entre lóbulos no início da compressão /

volume da mesma cavidade no início da descarga.

Nos compressores sem controle de Vi a relação é definida pela configuração da

câmara de sucção e orifício de descarga.

Fase da sucção de um compressor parafuso



Fase de compressão de um compressor parafuso

Fase da descarga de um compressor parafuso

Para obter o rendimento máximo, a pressão no final da compressão deve ser

exatamente igual à pressão na linha de descarga. Havendo sobrepressão ou

subpressão se origina perdas internas e, como conseqüência, baixo rendimento.

Outra característica é a influência da temperatura de evaporação e condensação na

potência frigorífica e potência absorvida, pois no compressor alternativo, o rendimento

volumétrico é o fator que mais influência nas condições de funcionamento e no

compressor de parafuso, como quase não existe reexpansão, o rendimento

volumétrico não tem grande variação com relação de pressões. Comparando a curva

para os dois tipos de compressor, verifica-se:

• O compressor de parafuso sofre influência menor com a temperatura de

evaporação;

• O compressor de parafuso sofre influência maior com a temperatura de

condensação.



Gráfico de potencia e capacidade frigorífica em função da temperatura de

condensação

Por isso se faz necessário um controle na temperatura e na vazão do óleo, pois o

mesmo também influencia na temperatura de condensação.

O funcionamento de um compressor parafuso se baseia em deslocar a massa de fluido

refrigerante proveniente da linha de sucção em determinada pressão, velocidade e

direção no sentido dos lóbulos dos fusos que direcionam o vapor e o comprimem até a

câmara de descarga. Juntamente com o vapor refrigerante é descarregado na câmara

de descarga o óleo que foi injetado no compressor pelos canais internos de entrada de

óleo, com função de proporcionar a lubrificação e resfriamento de todos os

componentes internos do compressor e formar uma película de óleo nas faces e canais

dos lóbulos para evitar fugas do vapor no processo de compressão. Este será resfriado

e separado do fluido refrigerante e ira recircular novamente no compressor.

Resfriamento de óleo

A mistura refrigerante-óleo tem a sua temperatura elevada durante o processo de

compressão, podendo atingir excessivamente elevados, razão pelas qual o óleo deve

ser resfriado. As temperaturas típicas do óleo ao ser injetado no compressor

dependem do tipo de fluido refrigerante, variando entre 20ºC a 60ºC e este

resfriamento pode ser realizado das seguintes maneiras:



• Resfriamento de óleo por um trocador de calor tipo carcaça e tubo utilizando

água ou fluido refrigerante líquido sub-resfriado (termo-sifão);

• Resfriamento por injeção direta de líquido refrigerante, utilizando um dispositivo

de expansão injetando líquido na câmara de descarga ou na linha de descarga.

Resfriamento de óleo por um trocador tipo carcaça e tubo

Resfriamento de óleo por um trocador de calor tipo termo-sifão



Resfriamento de óleo através de injeção de líquido

Os compressores parafusos também podem ser instalados em sistemas de duplo

estágio com admissão lateral ou como “booster”, porém refazendo selecionamento

adequados pois estudos mostram que utilizando o compressor com capacidades

inferior a 60% resultam em sistemas poucos interessantes para a operação.

A rotação afeta diretamente a capacidade do compressor parafuso, visto que o mesmo

opera com rotação em torno de 3600rpm e em função disso deve-se evitar vapor

úmido e se faz imprescindível um seqüenciador de fases para evitar o giro contrário.

Controle de capacidade do compressor parafuso

É possível ter um controle de capacidade nos compressores parafusos pelo controle da

rotação, uma vez que tais compressores podem operar em rotações entre 1800rpm a

4500rpm, porém a maioria dos compressores opera suas capacidades utilizando as

válvulas deslizantes. Esta constitui uma seção de carcaça cilíndrica do compressor que

tende a deslizar horizontalmente por baixo e entre os lóbulos macho e fêmea,

impulsionado por pistões hidráulicos formando ou não uma cavidade inferior que

interrompe parte do fluxo de massa direcionado para a câmara de descarga formando

um ponto de “by-pass” e diminuindo o deslocamento volumétrico ou vice versa.

A variação de volumes realizada pela válvula deslizante pode alterar a capacidade de

um compressor de 1% a 100%, entretanto capacidades inferiores a 25% por um longo

período de tempo tendem a diminuir a temperatura de condensação reduzindo a

eficiência do compressor.



Válvula deslizante Gráfico de capacidade

Documents

7_Compressores Alternativos e de Parafuso