COMPRESSORES DE REFRIGERAO(PARAFUSO DUPLO OU GMEOS)
INTRODUOO compressor uma mquina que actua como o corao dum
sistema, accionado por electricidade ou por traco mecnica
(correias, polias, etc.). concebido para aumentar a presso dum
fluido, e por sua vez, criar o fluxo do mesmo ao longo dos
componentes do sistema. Na refrigerao, so desenvolvidos com um
objectivo particular, promover a compresso do fluido frigorgeno do
sistema, necessrio para manter em funcionamento o ciclo
(expanso-compresso). Existem basicamente 4 tipos de compressores na
refrigerao, so: - Segundo ao tipo de compresso: - Alternativos
(Pisto ou Pistes) - Centrfugos (Alhetas) - Axiais - Rotativos
(Parafusos, Palhetas, Scroll) - Segundo a sua construo so divididos
em quatro grupos (tipos): - Abertos - Semi-Hermticos - Hermticos -
Parafuso - E as duas grandezas mais importantes para caracterizao
do seu desempenho so a capacidade de refrigerao e a potncia Ser
apenas abordado o ltimo para apresentao deste trabalho; O de
Parafuso (Rotativo).
APRESENTAOCompressor ParafusoExiste trs tipos de compressores de
parafuso; - Os de compound - Os de parafuso simples - Os de
parafuso duplo (gmeos). Sendo o primeiro um compressor de maior
complexidade, mas de grande eficincia energtica. Usando para isso
dois pares de rotores e a compresso ser repartida por dois estgios,
aborda-se apenas o ultimo, o de parafuso duplo. NOTA: Os
compressores de parafuso tambm podem ser Abertos, Hermticos ou
Semi-Hermticos
ConstruoUm compressor parafuso tpico, uma mquina de deslocamento
positivo com dispositivo de reduo de volume, que possui dois
rotores acoplados, montados em mancais (pontos de apoio das
extremidades dos parafusos) para serem fixados nas suas posies na
cmara de trabalho com uma tolerncia pequena em relao cavidade
cilndrica. O rotor macho tem um perfil convexo (curvatura para
fora), ao contrrio do rotor fmea, que possui um perfil cncavo
(curvatura para dentro - garganta, reentrncias). A forma bsica dos
rotores semelhante a um parafuso sem-fim, com diferentes nmeros de
lbulos em cada rotor. Normalmente, nos rotores macho existem 4
lbulos e nos rotores fmea existem 6 reentrncias (4+6). Havendo
compressores de tecnologia mais recente, que possuem uma configurao
5 lbulos e 7 reentrncias (5+7).
O acoplamento dos rotores nunca simultneo, mas qualquer um dos
dois pode ser impulsionado (individualmente) pelo motor. NOTA: - A
maior parte dos compressores so construdos para que o rotor macho
(accionamento no parafuso macho) transmite movimento ao rotor fmea.
Mas alguns so construdos de forma que o motor seja ligado ao rotor
fmea (accionamento no parafuso fmea) o que resulta num aumento de
50% de velocidade do rotor para a mesma velocidade do motor. Todos
os compressores de parafuso utilizados na refrigerao usam injeco de
leo na cmara de compresso para lubrificao, vedao e arrefecimento. A
vedao entre os diferentes nveis de presso abrange uma estreita
faixa entre as engrenagens dos rotores e a periferia dos mesmos na
cmara de compresso. O leo injectado na cmara de compresso numa
quantidade suficiente minimiza a fuga e arrefece o fluido. J que a
maioria do calor da compresso transferido para o leo durante a
compresso, esta energia ser removida por um sistema de refrigerao
do leo e tambm separado posteriormente por um separador de leo
(este conjunto de componentes, chamado de unidades de compresso,
esto incorporado nos compressores de grande potncia).
Compressor parafuso 4+6
Compressor parafuso 3+4
Princpio Geral de FuncionamentoO compressor parafuso pode ser
descrito como uma mquina de deslocamento positivo com dispositivo
de reduo de volume. O fluido comprimido meramente pela rotao dos
rotores acoplados, que percorre o espao entre os lbulos enquanto
transferido axialmente da suco para a descarga, passando pela
compresso. So estas as trs fases distintas de operao deste
compressor. Sendo assim, o refrigerante entra pelo topo medida que
o rotor macho impe o movimento e o leo injectado entre os rotores,
o espao na engrenagem entre o macho e a fmea diminu de volume,
comprimindo desta forma o fluido, at que este descarregado pelo
fundo do compressor.
As trs fases de operao: Suco, Compresso e Descarga
Suco (Admisso)Quando os rotores giram, os espaos entre os lbulos
abrem-se e aumentam de volume (o espao inter-lobular). O fluido
ento sugado atravs da entrada e preenche o espao entre os lbulos.
Quando os espaos entre os lbulos alcanam o volume mximo, a entrada
fechada.Processo de Suco
Processo anlogo descida do pisto num compressor alternativo.
O refrigerante admitido na suco fica armazenado nas duas
cavidades helicoidais formadas pelos lbulos e na cmara onde os
rotores giram. O volume armazenado em ambos os lados e ao longo de
todo o comprimento dos rotores definido como volume de suco
(Vs).
Volume mximo na suco.
Processo anlogo quando o pisto alcana o fundo do cilindro e a
vlvula de suco fecha, num compressor alternativo.
O deslocamento volumtrico do compressor alternativo definido em
termos do volume da suco, pela multiplicao da rea da cavidade pelo
percurso do cilindro e pelo nmero deles. No caso do compressor
parafuso, este deslocamento dado pelo volume da suco por fio e
multiplicado pelo nmero de lbulos do rotor accionado.
CompressoOs lbulos do rotor macho comearo a encaixar-se nas
ranhuras do rotor fmea no fim da suco, localizada na traseira do
compressor. Os fluidos provenientes de cada rotor so unidos numa
cunha em forma de V, com a ponta desse V situado na interseco dos
fios, no fim da suco.Incio da compresso.
Processo anlogo num compressor alternativo. Quando o pisto
inicia a subida no cilindro com a vlvula de suco fechada e a de
vlvula de descarga ainda fechada.
Posteriormente, em funo da rotao do compressor, inicia-se a
reduo do volume na interseco dos fios (na cunha V), ocorrendo a
compresso.Continuao da compresso
O ponto de interseco do lbulo do rotor macho e da ranhura do
rotor fmea anlogo compresso do gs pelo pisto num compressor
alternativo.
DescargaNo compressor parafuso no existe vlvulas (como acontece
no alternativo) para determinar o fim da compresso. A localizao da
cmara de descarga que determina o fim da compresso. O volume do
fluido acumulado nos espaos entre os lbulos na porta de descarga
definido como volume de descarga (Vd).Incio da descarga
Num compressor alternativo, este processo inicia-se com a
abertura da vlvula de descarga. Como a presso no cilindro superior
a presso da (mola) vlvula, esta abre-se, permitindo que o fluido
comprimido seja empurrado para a descarga.
As duas aberturas utilizadas, (uma) na descarga radial na sada
final da vlvula de deslizamento e (outra) na descarga axial na
parede de final de descarga, conferem a importncia da descarga (que
controla a compresso), uma vez que determina a razo entre os
volumes internos. O processo de descarga termina quando espao antes
ocupado pelo fluido agora ocupado inteiramente pelo lbulo do rotor
macho.
Vlvula de deslizamento
Vlvula de deslizamento controlando a capacidade e a localizao da
cmara de descarga. Carga total com Vi mnimo
Vlvula de deslizamento controlando a posio da descarga e a razo
entre volumes. Carga total com Vi mximo.
O momento da abertura da porta de descarga - fase de extenso da
vlvula, atingido quando a presso na cavidade durante a compresso
sobe at ao ponto em que igual a presso da linha de descarga. Com
este tipo de vlvulas no ocorrem golpes e oscilaes de presso, uma
vez que no h vlvulas oscilantes (aspirao e de escape) fornecendo
assim um fluxo extremamente contnuo Ao contrrio dos alternativos,
em que as vlvulas transmitem o fluido aos espirros cada vez forada
a sua abertura. O sistema das vlvulas de deslizamento accionado
atravs da presso de leo que bombeado para um cilindro hidrulico que
acciona a vlvula deslizante. Ao deslocar a vlvula no sentido da
abertura ela permitir que todo o refrigerante aspirado seja
comprimido. Ao deslocar a vlvula no sentido do fecho diminui-se a
rea de descarga e permite que parte do refrigerante aspirado
retorne para a fase da suco sem ter sido comprimido. Diminuindo o
refrigerante comprimido, diminui-se a capacidade de refrigerao,
atendendo o sistema que necessita de uma carga parcial e com um
menor consumo de energia.
Sistema de controlo de capacidade
Razo entre VolumesA razo entre volumes (Vi) uma caracterstica
fundamental nos compressores de parafuso. O compressor um
dispositivo que reduz o volume, da, a comparao entre o volume de
suco (Vs) e o volume compresso (Vd) define-se pela razo de reduo de
volumes (Vi), o que determina a razo de presso do compressor atravs
das relaes abaixo:
Vi = Vs/VdOnde: Vi = razo entre volumes Vs = volume na suco Vd =
volume na descarga
Pi = Vi x cpOnde: Pi = razo entre presses cp = calor especfico
do gs
Volume dos espaos entre lbulos
Sobre-Compresso e Sub-CompressoSe a razo entre volumes (Vi) for
muito elevada para uma dada condio de operao, a descarga tornar-se-
muito longa e a presso ficar acima da presso de descarga.
Denominando-se de Sobre-Compresso. Neste caso, o gs comprimido
acima da presso de descarga e quando ocorre a abertura da descarga,
a alta presso do gs faz com que ocorra a expanso do refrigerante
para a tubulao de descarga, fora do compressor. Isto acarreta um
trabalho maior do que se a compresso tivesse sido interrompida
quando a presso interna fosse igual a presso de descarga.
Sobre-Compresso - Diagrama P x V.
Se a razo entre volumes (Vi) muito baixa para uma dada condies
de operao, a descarga tornar-se- muito breve e a presso ficar
abaixo da presso de descarga. Denominando-se de Sub-Compresso.
Neste caso a abertura da descarga acontece antes que a presso do gs
alcance a presso de descarga. Isto faz com que o gs que estava do
lado de fora do compressor invada a cmara de compresso, elevando a
presso imediatamente para o nvel de presso da descarga. O
compressor tem que trabalhar com um nvel de presso mais alto, em
vez de trabalhar com uma gradual elevao do nvel de presso.
Sub-Compresso - Diagrama P x V.
Nos dois casos anteriormente mencionados, o compressor funcionar
na mesma, e o mesmo volume de gs ser igualmente deslocado, porm com
uma maior potncia requerida do que aquela que seria utilizada se as
aberturas de descarga estivessem correctamente equilibradas, de
modo a equiparar a razo entre volumes com a necessidade do
sistema.
Compresso ideal - Diagrama P x V.
Separador de leoComo a maioria dos compressores de refrigerao
possuem lubrificao por injeco de leo. O de parafuso no excepo a
essa maioria. Da mesma forma que a maioria dos compressores
parafuso so fabricados como se de uma unidade de compresso
tratasse, principalmente os de grande potencia, onde est includa a
bomba, arrefecedor, filtro e o separador de leo. Portanto,
necessrio fazer-se a separao do leo e do fluido refrigerante, que
so descarregados no compressor. A separao d-se em 2 estgios; - O
primeiro mecnico - O segundo atravs de um filtro (tipo coalescer
Que faz a juno de partes que se encontram separadas).
1 Estgio
2 Estgio Separao do leo
Filtro de leoSepara eventuais impurezas do leo que ir lubrificar
as partes mveis do compressor, como rolamentos, mancais, selo e
fusos, entre outras.
Bomba de leoTrata-se de uma bomba do tipo de engrenagens que
bombeia o leo a ser injectado nas cavidades helicoidais do
compressor. A presso de leo do compressor deve ser de 3 a 1 bar
mais alta que a presso de descarga.
Arrefecedor de leo um reservatrio de leo que se encontra na
parte da descarga do compressor, de forma que necessrio retirar o
excesso do calor que o leo adquiriu ao ser comprimido junto do gs.
Existem trs tipos de sistema para se arrefecer o leo, - O de leo a
gua: Trata-se de um trocador de calor (Casco-Tubo ou placas) no
qual o leo arrefecido por gua (eventualmente da torre).
- Termossifo: Utiliza o prprio fluido refrigerante para
arrefecer o leo, atravs de um permutador de calor (seria um
evaporador com leo); - Injeco de lquido: Trata-se de um sistema que
injecta o fluido refrigerante lquido na prpria camara de descarga
do compressor. O lquido evapora resfriando o gs descarregado e o
leo, que ainda no foi separado.
Algumas Caractersticas- Os gases so comprimidos por elementos
giratrios. - Tm menores perdas mecnicas por atrito, por ter poucas
peas mveis. - A velocidade de rotao alta e controlada atravs da
variao da velocidade do motor acoplado. - O arrefecimento do fluido
pode ser feito durante a compresso por meio de leo (ou no). -
Ausncia de vlvulas de admisso e de descarga diminuem as perdas,
melhorando o rendimento volumtrico independentemente da relao de
presso do compressor. - A compresso feita de um modo contnuo e no
intermitente (alternativo). Devido a utilizao da vlvula de
deslizamento que fica embutida no compressor, onde se move
axialmente. - A operao nos intervalo de velocidades - 1800 at 5000
rpm - permite facilmente usar o controlo por variao de velocidade
para regular a capacidade de refrigerao. - Confere uma capacidade
de operao com razes de compresso elevadas. Devido ao facto no final
da descarga, todo o fluido se ter expandido, isto , no h
remanescncia de fluido na cmara como acontece nos compressores
alternativos. A escolha do compressor deve estar aliada a diversos
factores, tais como: - Consumo energtico - Robustez - Fluido
refrigerante - Custo - Custo de eventuais acessrios - Rendimentos -
Rudo - Custo de manuteno - Regime de operao - Etc. Mas a seleco dos
compressores parafuso so normalmente direccionadas para instalaes
de grande porte, compreendidas entre os 500KW e os 2000KW. Com
estas capacidades elevadas a seleco de um compressor alternativo
seria de uma enorme volumetria (uma desvantagem), o que pode ser
resolvido pela simples implementao do compressor de parafuso (duplo
ou compound). Instalaes desta envergadura so normalmente
realizadas, em climatizao de grandes superfcies, zonas de conservao
e/ou congelao de alimentos na industria e/ou hipermercados, em
chillers, etc.
Aspecto de um Compressor de Parafuso Pequena potncia
Grande potncia
PRINCIPAIS COMPONENTES DE UM COMPRESSOR DE PARAFUSO DUPLO
1 - Cilindro 9 - Vlvula de deslizamento 10 - Rotor hidrulico
Seco longitudinal: VERTICAL 2 - Rotor macho
3 - Rotor fmea
4 - Rolamento radial
5 - Rolamento de encosto axial
6 - Vedante mecnica
7 - Bomba de leo
8 - Pisto de compensao Seco longitudinal: HORIZONTAL
COMPRESSORES DE PARAFUSO SIMPLES
COMPRESSORES DE PARAFUSO COMPOUND (OU DUPLO ESTGIO)
VARIOS EXEMPLOS DE COMPRESSORES PARAFUSO
Funcionamento Compressor Parafuso.htm
http://www.recomprefrigeracao.com.br/funcionamentocompressorparafuso.htm
Bibliografia- A E R Z E N E R - Compressores Parafuso Aerzen
- YORK Refrigeration - Compressores Parafuso, parte I, II-
Bitzer - Boletim de Engenheira - Caractersticas sobre Compressores
de Parafuso - Danfoss - Controles Automticos Para Sistemas de
Refrigerao Industrial - ATLAS COPCO - Compressores de Parafuso
Rotativo Lubrificado - KAESER COMPRESSORES - Compressores de
Parafuso de alta Compresso - LIDEL - Victor Monteiro - Novas
Tcnicas de Refrigerao Comercial em Hotelaria - Vol I e II - EDITORA
EDGARD BLCHER - W.F. Stoecker e J.M. Saiz Jabardo - Refrigerao
Industrial - Pedro Maria Novaes Tito - Enciclopdia e Dicionrio de
Ar Condicionado e Refrigerao do IST - Mrcio Tadeu de Almeida -
Analises de Falhas em Compressores de Parafuso - Fbio Ferraz -
Apostila de Refrigerao do CEFET-BA - Antnio Joo Diniz - Curso de
Compressores da UNESP - Osvaldo Bueno - Curso de Refrigerao e de Ar
Condicionado - EDITORIAL PRESENA - F.H. Meredith - Manual do Tcnico
de Refrigerao - EDIES CETOP - Francisco Rey Sacristn - Gesto de
Manuteno Mecnica e Elctrica na Indstria e nas Oficinas
