Lubrificação de Compressores e Bombas a vácuo

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Compressores e Bombas à Vácuo



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ÍNDICE DA OBRA

INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................... 3

CLASSIFICAÇÃO DE COMPRESSORES E BOMBAS À VÁCUO ................................................................... 3

CLASSIFICAÇÃO DOS GASES ........................................................................................................................ 4

COMPRESSORES ALTERNATIVOS ............................................................................................................... 5

Componentes Principais ................................................................................................................................ 5

Classificação .................................................................................................................................................. 6

LUBRIFICAÇÃO DE COMPRESSORES ALTERNATIVOS .............................................................................. 7

Métodos de Lubrificação dos Cilindros .......................................................................................................... 7

Névoa de óleo vinda do cárter ....................................................................................................................... 7

Névoa trazida pelo ar admitido ...................................................................................................................... 8

Aplicação direta através de lubrificador mecânico ........................................................................................ 8

Métodos de lubrificação dos mancais ............................................................................................................ 9

1. Sistema de Lubrificação forçada ...................................................................................................... 9

2. Salpico .............................................................................................................................................. 9

3. Perda Total. Lubrificação Independente para os Mancais ............................................................... 9

4. Lubrificadores Operados Manualmente ........................................................................................... 9

5. Anel, Colar e Corrente ...................................................................................................................... 9

Escolha do Desempenho de óleo para Cilindros ......................................................................................... 10

1. Viscosidade; Índice de Viscosidade. .............................................................................................. 10

2. Resistência à Oxidação e Formação de Depósitos ....................................................................... 10

3. Efeito da Umidade e Outros Vapores Condensados na Lubrificação dos Cilindros ..................... 11

4. Fogo e Explosão ............................................................................................................................ 11

COMPRESSORES DE GASES ...................................................................................................................... 13

Oxigênio ....................................................................................................................................................... 13

Hidrogênio, Nitrogênio, Argônio, Neon, Gás de Iluminação, Hélio .............................................................. 13

Acetileno ...................................................................................................................................................... 14

Gás Carbônico ............................................................................................................................................. 14

Monóxido de Carbono .................................................................................................................................. 14

Gás Cloro ..................................................................................................................................................... 14

Gás de Alto Forno ........................................................................................................................................ 14

Gás Sulfúrico ................................................................................................................................................ 14

Óxidos Nitrosos ............................................................................................................................................ 15

Gás Natural .................................................................................................................................................. 15

Gás Pobre, Gás d'água, Gás de Forno de Coque ....................................................................................... 15

COMPRESSORES FRIGORÍFICOS ............................................................................................................... 16

Consideração Especial sobre os Refrigerantes ........................................................................................... 16



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COMPRESSORES ROTATIVOS .................................................................................................................... 16

Lubrificação dos Compressores Rotativos Volumétricos ............................................................................ 18

Turbo-compressores .................................................................................................................................... 18

Compressores Radiais ou Centrífugos .................................................................................................... 18

Compressores de Fluxo Axial .................................................................................................................. 19

BOMBAS A VÁCUO ........................................................................................................................................ 19

CONSIDERAÇÕES SOBRE A OPERAÇÁO DE COMPRESSORES DE AR ................................................ 20

Introdução .................................................................................................................................................... 20

Taxa de suprimento de óleo para lubrificação interna ................................................................................. 20

Lubrificação Interna Independente .............................................................................................................. 20

Lubrificação a partir do Cárter ..................................................................................................................... 23



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INTRODUÇÃO

Quando um gás é comprimido, sua temperatura aumenta, e a diferença entre as temperaturas de admissão

e descarga é função da: constante física do gás, da taxa de compressão, e da quantidade de calor removido

durante a compressão.

Quando se necessita de presôes elevadas, efetua-se a compressão em,diferentes estágios. As

temperaturas de operação do gás são reduzidas por meio do resfriamento das paredes do

cilindro fazendo-se passar o gás por trocadores de calor à ar, água ou óleo, localizados entre os

estágios sucessivos (intercoolers) e algumas vezes após o último estágio (aftercooler).

CLASSIFICAÇÃO DE COMPRESSORES E BOMBAS À VÁCUO



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Os turbo-compressores apresentam aumento da velocidade do gás, transformando-se essa velocidade em

pressão. Os demais apresentam aumento de pressão por redução de volume. Por esta razão, são também

chamados compressores volumétricos.

CLASSIFICAÇÃO DOS GASES

a. Inertes

b. Hidrocarbonetos

c. Quimicamente ativos

d. Refrigerantes

Damos a seguir uma tabela de classificação dos gases em relação ao seu efeito sobre a lubrificação dos

compressores. Podemos classificar esses gases em:

Inertes Hidrocarbonetos Quimicamente

Ativos Refrigerantes

Ar Gás de refinaria Cloro Amônia

Nitrogênio Gás natural Oxigênio Freon F-11

Helio Etileno Gás sulfuroso Freon F-12

Argônio Propano Gás clorídrico Freon F-22

Gás Carbônico Gás de coqueria Gás sulfídrico Freon 112

Neônio Metano Freon F-113

Amônia Gás de alto forno Freon F-114

Gás de iluminação Freon 13

Butano Freon 14

Isobutano Freon 21

Propileno Gás carbônico

Acetileno Cloreto de Metila

Gás Sulfuroso



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Em geral, os gases considerados inertes não afetam o lubrificante; os hidrocarbonetos tendem a diluir o

lubrificante, reduzindo sua viscosidade, exigindo normalmente o uso de um lubrificante mais pesado; os

gases quimicamente ativos requerem normalmente o uso de lubrificantes que não os derivados de petróleo.

Quanto aos fluidos refrigerantes, serão tecidas considerações especiais mais adiante.

COMPRESSORES ALTERNATIVOS

Componentes Principais

Os principais componentes de um compressor alternativo são:

Cilindro, cabeçote e cárter.

Êmbulo com anéis, bielas, virabrequim.

Válvulas.

Sistema de lubrificação.



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Classificação

Os compressores alternativos podem ser classificados de várias maneiras. Primeiramente, eles podem ser

de "simples efeito" ou de "duplo efeito". Nos compressores de simples efeito, só uma face do pistão aspira e

comprime, tendo um tempo de compressão para cada rotação do eixo. Nos compressores de duplo efeito,

as duas faces do pistão aspiram e comprimem, tendo dois tempos de compressão para cada rotação do

eixo.

Em segundo lugar, podem ser classificados de acordo com a disposição dos estágios de compressão. Após

a compressão em um estágio, o ar (gás) pode ser transferido para outro cilindro acionado por outra biela, ou

pode ser co-axial com o próprio cilindro (cilindros em tandem). Em compressores de duplo efeito, cada lado

do cilindro pode ser utilizado para um estágio. Freqüentemente, na compressão em estágio é usado o

pistão diferencial.



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LUBRIFICAÇÃO DE COMPRESSORES ALTERNATIVOS

Uma terceira classificação pode ser feita, considerando-se a disposição dos cilindros em relação ao cárter.

Os cilindros podem ser horizontais, verticais, em V, radiais, em L. Podem também estar em linha, opostos

ou em tandem.

Ao se estudar a lubrificação de compressores, deve-se considerar separadamente a lubrificação das partes

que estão em contacto com o ar (ou gás) e as que não entram em contacto com ele. Entre os componentes

que entram em contato com o fluido comprimido estão os cilindros, válvulas e gaxetas de pressão da biela

dos compressores de duplo efeito. Entre as que não entram em contato estão os mancais do eixo, biela;

etc.

Muitos compressores utilizam o mesmo lubrificante para todas as partes e, portanto, o lubrificante deve

atender as necessidades tanto dos cilindros como dos mancais. Nos compressores, que possuem sistemas

de lubrificação independentes para cilindros e mancais, se necessário pode-se usar lubrificantes diferentes

para uma ou outra parte.

Métodos de Lubrificação dos Cilindros

O lubrificante pode ser introduzido nos cilindros em névoa, vindo do cárter ou trazido pelo ar admitido, ou

então diretamente de um lubrificador.

Névoa de óleo vinda do cárter

Geralmente é o método utilizado pelos compressores de simples efeito. A quantidade de óleo que atinge a

parte inferior das paredes dos cilindros é mais que suficiente para uma boa lubrificação, tanto que os

pistões são providos de anéis raspadores e de passagens para transferência do excesso de óleo. Nos

compressores deste tipo, o mesmo óleo é utilizado para a lubrificação dos cilindros e mancais.



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Nos compressores onde os cilindros são lubrificados por salpico (incluem-se neste tipo os de cilindro

vertical, alta rotação; simples efeito), o cárter fica cheio de uma densa névoa de óleo produzida pelo

virabrequim. Apesar dos cilindros, possuírem anéis raspadores, a quantidade de lubrificante que atinge o

cilindro depende da "densidade" da névoa, razão pela qual nestes casos, deve-se manter o nível do cárter

exatamente no limite previsto. Se o lubrificante estiver acima do nível, os cilindros receberão óleo demais;

caso o nível esteja muito baixo, os cilindros podem sofrer insuficiência de lubrificação.

Nos compressores que possuem sistema de lubrificação forçada, a névoa é formada pelo óleo que escapa

dos mancais, sob pressão. A quantidade de óleo que estão atinge os cilindros, não dependerá tanto da

quantidade de óleo no reservatório, mas será alterada quando se variar a massa de óleo em circulação e

tenderá também a ser governada pela dimensão das folgas dos mancais.

Névoa trazida pelo ar admitido

Quando é o caso de cilindros distantes ou sem ligação com o cárter, pode ser necessária uma quantidade

suplementar de óleo. Por exemplo, nos compressores de pistão diferencial de dois estágios, o segundo

estágio pode ser lubrificado pela névoa de óleo do cárter, porém no primeiro estágio o óleo precisa ser

admitido juntamente com o ar, uma vez que não há contato com o cárter. Neste caso, o próprio ar admitido

é utilizado para pulverizar o óleo em atomizadores.

Este sistema é utilizado em alguns compressores de pequena ou média capacidade, porém nos de cilindro

horizontal, o resultado não é tão bom, pois a distribuição de óleo na parte superior do pistão não é perfeito.

Nos compressores de cilindro vertical, esse métdo funciona muito bem.

Aplicação direta através de lubrificador mecânico

Esse método de lubrificação dos cilindros é usado principalmente nos compressores grandes, e nos

pequenos compressores, somente quando não é possível a lubrificação por salpico. Nos compressores

mais antigos, o lubrificante é aplicado por copo conta-gotas, porém este método apresenta uma série de

desvantagens, entre eles, a quantidade de óleo suprida varia como nível do óleo no copo, com a

viscosidade do óleo, com a temperatura, etc. Por esta razão, os compressores modernos utilizam de

preferência lubrificadores mecânicos.



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Métodos de lubrificação dos mancais

Os mancais dos compressores alternativos podem ser lubrificados por:

1. Sistema de lubrificação forçada;

2. Salpico;

3. Perda total;

4. Lubrificação independente para os mancais;

5. Lubrifìcadores manuais;

6. Anel, colar e corrente.

1. Sistema de Lubrificação forçada

Em geral, é utilizado em compressores de grande e médio porte. Consta de uma bomba, geralmente de

engrenagens, acionada pelo próprio compressor. Em alguns casos, o óleo é bombeado para um reser-

vatório superior, daí caindo por gravidade. Este sistema apresenta a vantagem de, em caso de falha da

bomba, prover ainda lubrificação por algum tempo.

2. Salpico

Este método é normalmente utilizado em pequenas unidades. Como já foi dito, é muito importante que o

nível do óleo correto seja mantido. Portanto, qualquer quantidade de água que eventualmente penetre no

sistema deve ser drenada à intervalos freqüentes, de modo a evitar excessiva elevação do nível do óleo.

Quando o nível do óleo é alto, além de haver excessiva lubrificação no cilindro, poderá haver supera-

quecimento da máquina devido a agitação da quantidade exagerada de óleo.

3. Perda Total. Lubrificação Independente para os Mancais

Neste método, o lubrificante, após a passagem pelos mancais, não é recirculado. Os mancais lubrificados

desta forma podem conter individualmente um copo conta-gotas, lubrificados por mecha ou ainda um

lubrificador mecânico acionado, possivelmente, pelo próprio compressor.

4. Lubrificadores Operados Manualmente

Os tipos mais comuns são: válvulas de agulha, mecha e copo conta-gôtas.

5. Anel, Colar e Corrente

Quando os mancais são lubrificados desta forma, deve-se tomar muito cuidado com o nível de óleo.

Prefere-se pela ordem de eficiência, o anel, a corrente e por último, o colar, já que este não distribui o óleo

de maneira tão eficiente quanto os dois primeiros, além de carregar menor quantidade de óleo.



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Escolha do Desempenho de óleo para Cilindros

1. Viscosidade; Índice de Viscosidade.

Para se obter uma eficiente lubrificação dos cilindros, é necessário que se mantenha uma película fluida

entre as partes em movimento. Essa película deverá não só evitar o desgaste devido ao atrito, como

também servir de vedação entre as paredes do cilindro, pistão e anéis.

Para a lubrificação dos cilindros de um compressor de ar, usam-se óleos de médio ou alto IV. Os óleos de

médio IV são os mais usados, com excelentes resultados.

A viscosidade do óleo para a lubrificação do cilindro é indicada pelo fabricante. Para compressores de ar de

1, 2 ou 3 estágios, o grau apropriado geralmente está na faixa de 80 a 140 cSt a 37,8°C. Normalmente

prefere-se óleos em torno de 95 cSt à 37,8°C ( Supra AW 100).

Em geral, os compressores de simples estágio operam em temperaturas mais elevadas, devido a alta taxa

de compressão. Para eles, o óleo recomendado deve ter uma viscosidade em torno de 130 cSt à 37,8°C.

Como a vedação do ar ou gás também depende da viscosidade do óleo, ao se indicar um óleo para cilindro

deve-se levar em conta a pressão de operação. Em geral, óleos com viscosidade de 130 cSt à 37,8°C são

indicados para compressores de 4 ou mais estágios, onde as temperaturas de descarga não sejam

superiores a 140°C (considerada moderada). Em casos excepcionais de máquinas de múltiplo estágio, onde

a temperatura de descarga excede 140°C, é recomendável a utilização de um óleo com viscosidade de 35

cSt à 98°C.

É de grande importância a utilização de óleos com a viscosidade correta. Em particular, não se deve usar

óleo com viscosidade acima da necessária, pois poderá haver dificuldade para o óleo se espalhar

igualmente pela superfície do cilindro, ocasionando maior desgaste nos pontos em que haja deficiência na

distribuição. Em segundo lugar, a excessiva viscosidade causa maior atrito fluido, com perda de potência da

máquina. Finalmente, há ainda a tendência em aumentar a formação de depósitos. Por outro lado, a

utilização de um óleo com viscosidade abaixo da necessária possibilitará contacto metálico e poderá

também falhar na sua função de vedação, permitindo a passagem de ar ou gás pelo pistão o que também

contribuirá para a ruptura da película de óleo.

2. Resistência à Oxidação e Formação de Depósitos

Em se tratando da lubrificação de cilindros, uma das características essenciais do óleo, é possuir grande

resistência à oxidação. Comparando com os cilindros de um motor de combustão interna; as condições

encontradas pelo óleo nos cilindros de um compressor de ar não são tão severas,. Mesmo assim, as

conseqüências da utilização de um óleo de baixa estabilidade à oxidação, são bem mais danosas.

O óleo entra em contacto com um grande volume de ar aquecido, particularmente no caso dele ser aplicado

por névoa. Conseqüentemente, um óleo de baixa estabilidade se oxidará rapidamente.

A oxidação do lubrificante provoca o aparecimento de produtos ácidos, resinas e substâncias asfálticas.



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O material gomoso (resinas e substâncias asfálticas) age como aglomerante de carbono e poeira, formando

depósitos nos cilindros e sistema de ar.

Um óleo mineral puro especialmente refinado pode resistir bem ao serviço. Em casos extremos, pode ser

interessante o uso de um óleo com aditivo antioxidante.

Um outro requisito do óleo é que forme pouco resíduo de carbono e, assim mesmo, que este seja mole.

Neste aspecto, um óleo naftênico é melhor que um parafínico e um óleo de média viscosidade e médio IV

será preferível a um muito viscoso e de alto IV.

Quando a natureza do equipamento e suas condições de operação tendem a provocar grande formação de

depósito (e aqui só o fabricante pode informar-nos desse particular), pode tornar-se necessário o emprego

de um óleo "detergente". Isto se aplica, em geral, para compressores de um estágio onde a taxa de

compressão é elevada.

3. Efeito da Umidade e Outros Vapores Condensados na Lubrificação dos Cilindros

Quando se comprime o ar, aumenta-se a pressão parcial do vapor d'água eventualmente presente, mas na

prática, há uma compensação devido ao aumento de temperatura. Daí resulta que o vapor d'água

permanece em estado de superaquecimento, evitando a condensação do mesmo até que o ar seja

resfriado. Como regra geral, num compressor de dois ou mais estágios, o aparecimento da umidade nos

cilindros é irrelevante.

Entretanto, a umidade pode ser carregada do "intercooler" para os estágios subseqüentes.

Em geral, as camisas dos cilindros de alta pressão são mantidas em temperatura acima do trocador de

calor, a fim de evitar a condensação do vapor no próprio cilindro.

A presenta da umidade nos cilindros, tende a acelerar o desgaste devido a combinação da açãò mecânica e

corrosão. Para se combater a corrosão, deve-se eliminar a umidade no cilindro; caso persista este efeito,

deve-se escolher um tipo de óleo que evite a corrosão. Se a lubrificação dos cilindros e mancais é feita por

um sistema único, a demulsibilidade deve ser o fator preponderante; daí ser conveniente se usar u m óleo

do tipo detergente ou composto. Neste caso, a aderência do óleo ao metal do cilindro é a propriedade mais

importante, evitando que a película de óleo seja deslocada pela umidade.

Os hidrocarbonetos gasosos, principalmente quando comprimidos, tendem a dissolver-se no lubrificante,

reduzindo s i a viscosidade. Alguns deles se condensam sobre as paredes dos cilindros, em maiores

proporções ainda, quando o resfriamento das camisas é feito por água à baixa temperatura. Estes gases

condensados podem lavar o lubrificante das paredes do cilindro, aumentando o desgaste das paredes do

cilindro e dos anéis do pistão.

4. Fogo e Explosão

Considerando o número de compressores em serviço, verifica-se que a ocorrência de fogo e explosão não é

um caso muito comum. Entretanto o fato ocorre, e é considerado como sendo devido a coincidência de uma



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série de condições. A mais importante delas é o superaquecimento; evitando-se o superaquecimento, o

risco se torna muito pequeno.

O superaquecimento pode ser devido à:

a. Estrangulamento da sucção ou obstrução da entrada de ar, como por exemplo, um entupimento do

purificador de ar. Isto reduz a pressão doar admitido e conseqüentemente aumenta a relação de

compressão. (Isto também sobrecarrega o motor).

b. Aumento excessivo da pressão final, devido a obstrução da descarga ou utilização de uma linha de

descarga muito pequena.

c. Fuga pela válvula de admissão, estando a mesma fechada. Isto acarreta recompressão contínua a

alta taxa de compressão.

d. Fuga pela válvula de descarga.

Em um compressor de dois estágios com a admissão fechada e sem força para descarregar o

segundo estágio, a fuga pela válvula de descarga acarreta uma recompressão contínua no segundo

estágio.

Em todos os casos, a fuga através da válvula de descarga quando a pressão no interior do cilindro é

inferior à pressão do reservatório resultam em recompressão parcial do ar. Isto faz com que haja um

aumento progressivo da temperatura de descarga. Em um compressor de um único estágio, no qual

as temperaturas normais de trabalho se aproximem de 205°C, a recompressão pode originar

temperaturas perigosas.

e. Vibração de alta freqüência dos materiais flexíveis devido a fuga do ar por juntas mal vedadas ou

acoplamentos flexíveis.

f. Liberação de calor devido a decomposição química do óleo ou outras matérias, formando depósitos,

que em presença do óleo pode originar fogo ou explosão.

O fogo pode ocorrer nos pontos que possuem depósitos em presença do óleo, caso haja, um

superaquecimento exagerado, combinado com certas condições de fluxo de ar (ar suficiente para sustentar

o fogo, mas não tanto para apagá-lo). A explosão pode ocorrer onde os depósitos estejam queimando sem

chama, e a velocidade do fluxo de ar é baixa. O óleo da vizinhança é vaporizado e permanece no ar na

forma de névoa condensada. Se uma quantidade suficiente se acumular antes que ela se inflame, o lampejo

resultante pode detonar o óleo pulverizado dentro do sistema de ar.

É um erro tentar se evitar o risco de fogo, usando óleo com ponto de fulgor extremamente alto. Tais óleo

são muito viscosos para a maioria dos compressores e formam grandes quantidades de depósitos duros,

sendo desta forma perigosos. Os óleos adequados para a lubrificação interna dos compressores geralmente

têm o ponto de fulgor na faixa de 193° a 232°C.



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O risco de fogo pode ser eliminado por:

1. Evitando o superaquecimento, e limitando as temperaturas de descarga a um nível de segurança.

2. Manter a formação de depósitos ao mínimo. As medidas a serem tomadas para prevenir a formação

excessiva de depósitos são:

Filtragem eficiente do ar admitido

Evitar o suprimento excessivo de óleo aos cilindros

Utilizar o óleo correto

Inspeção dos prováveis pontos de acumulação, e limpeza onde necessário.

3. Evitar condições perigosas quando o compressor está em carga.

As altas temperaturas que se desenvolveriam no sistema seriam para o compressor sem carga, por isso é

aconselhável se manter o ar em movimento, como por exemplo, por meio de um contra-fluxo vindo do

reservatório. Em alguns casos isto é necessário. ;

Se as medidas citadas não forem suficientes, deve-se então usar um lubrificante resistente ao fogo.

COMPRESSORES DE GASES

Quando se comprimem outros gases que não o ar, muitas vezes é necessário tomar precauções especiais

tendo em vista a possibilidade de reação do gás com os lubrificantes convencionais para cilindro,

principalmente quando as pressões e temperaturas são elevadas. Comentraremos a seguir, os casos

particulares mais comuns:

Oxigênio

Como o oxigênio é um elemento químico altamente ativo, não se deve usar no cilindro qualquer espécie de

óleo mineral ou fluido orgânico, pois poderá acarretar a sua expio são. Os fluidos mais indicados para a

lubrificação dos cilindros dos compressores de oxigênio são: água destilada e soluções de sabão em água.

O sabão, contudo, não deverá conter matéria saponificável. Lembremos também que não se pode usar

anéis de carbono em compressores de oxigênio.

Hidrogênio, Nitrogênio, Argônio, Neon, Gás de Iluminação, Hélio

Estes gases são inativos em presença dos lubrificantes derivados de petróleo e a lubrificação é a mesma

usada para os compressores de ar.



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Contudo, se desejarmos um gás puro, geralmente se usa água destilada. Como uma mistura de ar e

hidrogênio em uma larga faixa de proporções é potencialmente explosiva é essencial que ar não entre no

cilindro. Para isto as gachetas são alimentadas com água ou o sistema é tal que a pressão no compressor

durante o curso de aspiração é mais alta que a atmosférica.

É oportuno lembrar que a temperatura que se desenvolve na compressão do Hélio é cerca do dobro da

obtida com o ar; por esta razão é necessário um óleo mais viscoso.

O gás de iluminação é mistura de hidrogênio e monóxido de carbono. Pode também conter hidrocarbonetos.

Acetileno

Os derivados de petróleo são adequados para a lubrificação dos compressores de acetileno. Contudo, o

sistema deverá estar equipado adequadamente com separadores de óleo na linha de descarga, a fim de

impedir que o mesmo não seja prejudicial à combustão do acetileno.

Gás Carbônico

São usados os mesmos lubrificantes dos compressores de ar devendo-se contudo levar em conta que o gás

carbônico se dissolve em parte nos óleos minerais. Deve-se impedir a entrada de umidade no compressor

pois a solução do gás carbônico em água é corrosiva.

Quando o gás carbônico se destina a indústrias de bebidas, em geral usa-se glicerina ou óleo branco do

tipo medicinal (acompanhado de anéis de carbono, pois os óleos medicinais, devido ao elevado grau de

refinação, possuem menor poder lubrificante).

Monóxido de Carbono

São usados os mesmos lubrificantes dos compressores de ar, sendo que o gás não afeta o óleo mineral.

Gás Cloro

Este elemento é altamente ativo, e ataca todos os líquidos orgânicos. Portanto, os cilindros destes

compressores trabalham ou completamente sem lubrificação ou com ácido sulfúrico concentrado como

lubrificante, desde que o compressor seja feito de materiais não atacáveis pelo ácido sulfúrico concentrado.

O compressor seco ou lubrificado por ácido sulfúrico não deve ser atingido pela umidade, pois do contrário

ocorrerá uma severa corrosão.

Gás de Alto Forno

São usados os mesmos lubrificantes dos compressores de ar não necessitando precauções especiais.

Gás Sulfúrico

Recomenda-se o uso de um óleo parafínico alimentado em quantidade muito pequena, pois este gás

ocasiona pesados depósitos. Deve-se impedir a entrada de umidade no compressor, uma vez que este gás

é extremamente corrosivo quando em solução.



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Óxidos Nitrosos

Este gás tem uma tendência de se dissolver no óleo mineral. Para a lubrificação dos cilindros destes

compressores, recomenda-se o uso de um óleo parafínico. Convém lembrar que este gás é corrosivo se em

contato com umidade.

Gás Natural

O gás natural é uma mistura de hidrocarbonetos leves, alguns dos quais são gases,verdadeiros nas

condições normais de pressão e temperatura, havendo outros que se apresentam como líquido ou vapor

nestas mesmas condições. Assim, o gás natural pode ser seco ou úmido.

Os compressores que trabalham com gás natural seco não possuem problemas de lubrificação, sendo os

óleos para cilindros os mesmos dos compressores de ar. Entretanto, para gases úmidos, são necessários

óleos lubrificantes mais viscosos para compensar a diluição e a lavagem do líquido.

Em geral usa-se lubrificante um ou dois graus mais elevados. Em tais casos um óleo composto (5 a 10% de

óleo graxo) apresenta uma melhor resistência à lavagem, do que o óleo mineral puro. Quando a umidade é

tal que há presença de água, usa-se um óleo composto com 10 a 20% de óleo graxo. Quando ocorrem

depósitos derivados dos constituintes instáveis do gás, são indicados óleos detergentes.

Os valores da viscosidade dos óleos normalmente empregados estão dentro das faixas:

SAE 30 ou 40 para pressão abaixo de 35 atm.

SAE 40 ou 50 para pressão de 35 atm até 70 atm.

Óleos mais viscosos para pressão acima de 70 atm.

Gás Pobre, Gás d'água, Gás de Forno de Coque

Quando estes gases são purificados, não há problema de lubrificação dos cilindros e os produtos são os

mesmos usados na lubrificação dos compressores de ar. Porém se estes gases contiverem minerais

alcatroados e particularmente se estão presentes líquidos solventes, são recomendados óleos compostos

com pequena percentagem de óleo graxo.



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COMPRESSORES FRIGORÍFICOS

Consideração Especial sobre os Refrigerantes

Os fluidos refrigerantes normalmente são usados em sistemas selados e poderão se apresentar tanto na

fase líquida como gasosa. O lubrificante arrastado pelo refrigerante para dentro do sistema, pode se

congelar ou depositar cera no evaporador, prejudicando sensivelmente a transmissão de calor. Por esta

razão devemos avaliar o efeito do refrigerante sobre o lubrificante que entra no evaporador.

Se o lubrificante e o refrigerante não são miscíveis, o óleo que entrou no evaporador pode se congelar,

isolando as superfícies de troca de calor. Portanto, o ponto de fluidez do lubrificante deve ser inferior à

temperatura do evaporador. Entre os refrigerantes não miscíveis no óleo temos: amônia, gás sulfuroso,

Freon 13 e Freon 14.

Certos refrigerantes tais como Freon,11, 12 e 21 são miscíveis no óleo em todas as temperaturas. Neste

caso, o ponto de fluidez do óleo deixa de ter significado, uma vez que a solução congelará a temperatura

mais baixa. Entretanto, soluções deste tipo quando submetidas a baixas temperaturas, tendem a precipitar

cera proveniente do óleo. A temperatura em que isto ocorre é denominada "Ponto de Floculação do Freon"

(Freon Floc Point).

Portanto, óleos usados com refrigerantes deste tipo, devem ter Ponto de Floculação do Freon inferior à

temperatura do evaporador.

COMPRESSORES ROTATIVOS

Os compressores rotativos são normalmente divididos em duas classes:

1. Compressores volumétricos, que aumentam a pressão do gás por redução de volume.

2. Turbo-compressores, que aumentam a pressão do gás por aumento de velocidade.

Os compressores rotativos volumétricos podem ser classificados conforme a câmara de compressão. Nos

compressores de um só rotor, a câmara de compressão é obtida pela divisão do espaço entre o rotor e o

estator em um certo número de compartimentos por meio de palhetas conectadas ao rotor. Para permitir a

variação cíclica de volume de cada compartimento, pode-se fazer com que as palhetas deslizem

radialmente, ou então, que as palhetas fixas sejam envolvidas por um meio líquido, para vedar cada

compartimento e formar paredes móveis de maneira a tornar possível a variação de volume da câmara de

compressão. Estes métodos são aplicados respectivamente pelos compressores de palheta e de pistão

líquido.

Nos compressores com dois rotóres, a redução de volume é obtida por meio da disposição dos dois rotores.



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Lubrificação dos Compressores Rotativos Volumétricos

Estes compressores podem ser resfriados à água ou a óleo.

Os resfriadores à água normalmente são equipados com lubrificadores mecânicos, que suprem todas as

partes de lubrificante. A temperatura de descarga é semelhante a dos compressores alternativos, razão pela

qual a viscosidade dos óleos a serem empregados deve ser semelhante aos utilizados nos de êmbolo. Nos

compressores de dois estágios, é interessante a utilização de óleos que resistam à água. De maneira geral,

os lubrificantes devem possuir propriedades semelhantes aos indicados para os compressores alternativos

de dupla ação.

Os resfriados a óleo, normalmente possuem sistema circulatório. Nestes compressores, o óleo além de

lubrificar, deve remover todo o calor de compressão, razão pela qual fica mais quente. A umidade do gás

que eventualmente se condensar, é removida com o lubrificante, devendo se separar no tanque, onde será

drenada. Isto exige um lubrificante do tipo circulatório, com boa estabilidade química e boas características

de demulsibilidade.

A viscosidade do óleo lubrificante indicado para as máquinas maiores, geralmente se situa entre 32 a 44 cSt

a 100°F, enquanto as máquinas menores utilizam lubrificantes um pouco mais viscosos. Quando os

compressores estão expostos ao frio, deverá ser observado o ponto de fluidez do lubrificante, pois como

ele remove calor, se não fluir adequadamente poderá causar superaquecimento. Muitas máquinas são

equipadas com controles para que o compressor trabalhe sem carga até que o óleo tenha atingido o nível

de fluidez pré-determinado.

Turbo-compressores

Como já foi dito, os turbo-compressores aumentam a velocidade do gás, transformando essa velocidade em

pressão. Existem dois tipos de turbo-compressores::

Radiais ou centrífugos

Axiais

Compressores Radiais ou Centrífugos

Nestes compressores, a necessidade de lubrificação é limitada aos mancais suportes do rotor.

Nas unidades maiores, geralmente a lubrificação é feita por um sistema circulatório. Nos compressores

pequenos, os mancais podem ser lubrificados por banho, anel ou métodos semelhantes, ou podem mesmo

possuir mancais de rolamento lubrificados a graxa.



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O desempenho dos lubrificantes nos sistemas de lubrificação dos mancais podem ser comparados com a

lubrificação do cárter dos compressores alternativos, e de maneira geral podem ser aplicadas as mesmas

considerações. Também neste caso o óleo estará exposto por um longo período à condições favoráveis à

oxidação, e portanto devem possuir grande estabilidade. Para a maioria das máquinas do tipo turbina com

sistema próprio de óleo e com mancais lubrificados por banho, muito freqüentemente o óleo recomendado e

um mineral puro altamente refinado, com viscosidade entre 65 e 75 cSt à 37,8°C.

Compressores de Fluxo Axial

Nestes compressores, a lubrificação normalmente é feita por um sistema centralizado, e os óleos utilizados

são geralmente os mesmos dos compressores de fluxo radial.

BOMBAS A VÁCUO

As bombas de vácuo, são como os compressores, exceto que trabalham com ar ou gases, a pressões

inferiores à atmosférica. Contudo as razões de compressão podem ser muito maiores do que às nor-

malmente encontradas nos compressores convencionais.

Nas bombas a vácuo rotativas ou recíprocas o efeitos das folgas, razão de compressão, vazamentos

internos e aquecimento na eficiência volumétrica, são similares aos compressores.

A medida que altíssimos vácuos são conseguidos, a eficiência volumétrica decresce, e eventualmente a

pressão de sucção é alcançada quando a capacidade da bomba tende a zero.

Nas bombas projetadas para baixo vácuo, as folgas são reduzidas a um mínimo e para as bombas que

trabalham a alto vácuo, preferivelmente utilizam-se dois estágios de descompressão ao invés de um.

Atualmente existem modernos processos industriais que requerem altíssimos vácuos, os quais podem ser

produzidos por bombas recíprocas ou de palhetas.

Essa necessidade, levou os fabricantes a projetarem e desenvolverem um grupo de bombas rotativas, de

uma ou duas carreiras de palhêtas (Vane pumps).

A capacidade dessas bombas de produzir altos vácuos (menor que um mm de mercúrio absoluto) é

possível, graças a função do lubrificante utilizado, de produzir um filme, o qual consegue vedar as

pequeninas folgas entre as partes intefnas; são conhecidas como bombas rotativas de selagem a óleo.

Normalmente, os fatores que afetam a lubrificação e os métodos de aplicação dos lubrificantes nas bombas

a vácuo, são praticamente idênticos aos dos compressores e os requisitos principais do lubrificante são:

1. Viscosidade correta;

2. Alta estabilidade química;

3. Capacidade de separação d'água;

4. Boa resistência da película lubrificante.

5. Pressão de vapor adequada



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Na faixa de pressões de sucção abaixo de 50 microns de Hg absoluto (1 mm = 1000 mícron), uma outra

propriedade de vital importância é a Pressão de Vapor do óleo.

Nessa faixa de operação necessita-se de um óleo que possua baixíssima pressão de vapor, a fim de que a

volatização do lubrificante, não impeça a obtenção do vácuo desejado.

Independente do tipo de de bomba à vácuo, os óleos R&O são os mais indicados, a menos que o gás a ser

descomprimido possua elevada taxa de umidade. Neste caso um óleo composto é a recomendação correta.

CONSIDERAÇÕES SOBRE A OPERAÇÁO DE COMPRESSORES DE AR

Introdução

Neste capítulo agrupamos apenas aqueles aspectos do assunto que são de real interesse e valor prático,

apresentando-os de forma concisa e de fácil manejo, o que possibilita consulta rápida. Essas notas referem-

se basicamente a compressores alternativos a ar. Algumas delas aplicam-se a compressores de outros

tipos, mas não aos rotativos refrigerados a óleo, os quais constituem, tópico à parte.

Taxa de suprimento de óleo para lubrificação interna

A taxa de suprimento de óleo para lubrificação interna é de máxima importância. Excesso de óleo no

sistema de ar pode causar problemas, em especial devido à formação de depósitos, sendo essencial que

esta taxa de suprimento de óleo para os cilindros seja mantida em um mínimo adequado para uma

lubrificação eficiente.

Lubrificação Interna Independente

Quando os cilindros são lubrificados separadamente, a taxa de suprimento interno de óleo fica,

naturalmente, sob controle direto. A quantidade necessária varia não só em função do modelo (tipo,

velocidade dos pistões, etc.) mas também em função das condições de operação (por exemplo,

temperatura) e a melhor orientação para a provável taxa de alimentação adequada de óleo é a partir da

experiência com outros compressores do mesmo tipo, operando nas mesmas condições. Estas informações

são, de modo geral, fornecidas pelos fabricantes.

Quando se dá a partida a um compressor, os cilindros provavelmente utilizam uma taxa mais alta de

óleo do que durante o funcionamento normal. De modo geral, os fabricantes entregam as máquinas

com os lubrificadores ajustados à taxa de alimentação adequada ao momento de entrada em operação.

A figura mostra um sistema típico de lubrificação de um compressor alternativo de grande porte. Os

cilindros estão em contato com o cárter e um lubrificador mecânico é usado para a lubrificação interna,

inclusive da gaxeta da biela. As paredes móveis são lubrificadas por um sistema de circulação por

pressão.



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Uma vez em operação, a taxa de alimentação pode, freqüentemente, ser reduzida. Para se obter um ajuste

correto do lubrificador é preferível confiar-se antes no exame das superfícies internas de que em regras

gerais. Quando a taxa de alimentação está correta, todas as superfícies em operação deverão exibir uma

leve camada de óleo, evidente ao toque ou à aplicação de papel de cigarro ao metal. Se houver acúmulo

visível de óleo no pistão ou nos dutos de descarga, a taxa de alimentação estará muito alta. Se houver

locais secos, estará muito baixa. Quando se conseguir estabelecer a taxa correta de alimentação, é

aconselhável anotá-la, bem como os ajustes correspondentes do lubrificador.



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Uma indicação aproximada da taxa de alimentação que seria adequada pode ser dada, para alguns

compressores, em termos do volume de óleo em relação à área de contato. 'Para muitos compressores de

duplo estágio e dupla ação fornecendo ar comprimido, em operação normal, a taxa necessária situa-se na

faixa de 4,4 x 10-6 a 5,6 x 10-6 m3/h/93 m2 de área a ser lubrificada por minuto. Algumas máquinas pequenas

deste tipo podem requerer taxas de alimentação de até cerca de 1,12 x 10-5 m3/ h/93 m2 por minuto. Em

compressores de múltiplos estágios a generalização não é possível.e, de qualquer forma, a área a ser

lubrificada não constitui, então, base satisfatória de comparação.

É sempre melhor manter-se um registro do consumo de óleo em termos de volume e não do

número de gotas. Cita-se, com freqüência, um valor médio de 8000 gotas de óleo por 5,6 x 10-4

m3, mas a variação é muito grande, dependendo da temperatura, da viscosidade do óleo e do

tipo de lubrificador, sendo que o valor real poderia, facilmente, ser o dobro ou a metade daquele

citado.

A taxa de alimentação de óleo para a biela pode ser também ajustada a um mínimo para obtenção de

lubrificação eficaz. Deverá haver uma leve camada contínua de óleo sobre as superfícies metálicas.

Quando a taxa de alimentação for excessiva, será a mesma evidenciada por excesso de óleo escorrendo ao

longo da biela. Observe-se, contudo, que o problema poderá ser excesso de alimentação de óleo para o

cilindro.

Lubrificação a partir do Cárter

Quando o cilindros são lubrificados a partir do cárter, as possíveis causas de suprimento excessivo de óleo

são:

Anéis do pistão e anéis de segmento gastos ou com ação impedida por depósitos.

Óleo com viscosidade muito baixa.

Em compressores lubrificados por salpico, nível de óleo muito alto.

Em compressores de circulação forçada, pressão de óleo muito alto.

Em compressores de circulação forçada, folgas excessivas nos mancais. Isto se aplica, em especial,

aos mancais da cabeça da biela.

Causas possíveis de suprimento deficiente de óleo aos cilindros:

Óleo de viscosidade muito alta.

Em compressores de lubrificação por salpico, nível de óleo muito baixo.

Em compressores de circulação forçada, pressão de óleo muito baixa.



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Resumindo-se, o suprimento de óleo pode ser controlado, dentro de certos limites, das seguintes maneiras:

Substituição dos anéis do pistão e dos anéis de segmento, quando necessário.

Utilização de óleo de viscosidade adequada.

Manutenção do nível adequado de óleo no cárter. Isso se aplica; em especial, a compressores com

lubrificação por salpico.

Com compressores de circulação forçada, manutenção de pressão de óleo e de folgas nos mancais

adequadas, principalmente nos mancais da cabeça da biela.

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Lubrificação de Compressores e Bombas a vácuo