Compressores de deslocamento positivo

Os compressores de deslocamento positivo se baseiam no princípio de para dentro de uma câmara fechada, e diminuindo-se posteriormente o tamanho deste ambiente (REIS, 2004). Quando certa pressão é atingida, esta provoca a abertura de válvulas de descarga, ou simplesmente o ar é empurrado para o tubo de descarga durante a redução do volume da câmara de compressão (PARKER AUTOMATION, 2000) Este princípio de funcionamento pode ser melhor observado na Figura 2.4.redução de volume para a compressão do ar. Consegue-se a compressão aqui sugando-se o ar.

Figura 2.4 – Princípio de funcionamento de um compressor alternativo.

Na admissão do ar, o pistão se movimenta em sentido contrário ao cabeçote, fazendo com que aumente o volume da câmara, o que propicia a abertura da válvula de sucção, aspirando assim o ar. Ao inverter-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de sucção se fecha e o gás é comprimido até que se atinja uma pressão interna de funcionamento ideal, o que provoca a abertura da válvula de descarga, caracterizando a etapa de compressão. Quando a válvula de descarga se abre, a movimentação do pistão faz com que o gás seja expulso do interior do cilindro. Essa situação corresponde à etapa de descarga e dura até que o pistão encerre o seu movimento no sentido de encontro ao cabeçote (CABANO, 2006). Existem dois tipos básicos de compressores com este tipo de configuração, um denominado alternativo, e outro denominado rotativo. Os principais compressores com estes aspectos construtivos serão citados a seguir.

Compressor tipo Simples efeito ou tronco.

Neste tipo de construção, como pode ser observado na Figura 2.5, um conjunto biela-válvula é responsável por converter o movimento rotativo de um eixo em um movimento translacional de um pistão (CABANO, 2006).A cada rotação do conjunto biela-válvula, o pistão efetua um movimento de ida e outro de volta em direção ao cabeçote, finalizando assim um ciclo. Os compressores de simples efeito possuem apenas uma câmara de compressão.

Figura 2.5 – Compressores alternativos de simple efeito.

Compressor de duplo efeito ou cruzeta.

Quando se deseja a obtenção de pressões mais elevadas, existe a possibilidade da construção de um compressor com mais de uma câmara de compressão, como pode ser visto na parte da direita da Figura 2.5. Nestes compressores o ar é comprimido por um êmbolo, passa por um resfriador intermediário, conhecido como aftercooler, e enviado à uma segunda câmara de compressão, sendo o volume desta segunda câmara menor do que a o volume da primeira (REIS, 2004)

Figura 2.5 – Compressores alternativos de duplo efeito.

Compressor de pistão livre

Este é um compressor de deslocamento positivo integrado com um motor Diesel de dois tempos, de tal forma que não existem vielas, cambota, volante e acoplamento. O projecto é, em princípio, muito simples, mas na realidade torna-se complicado pela necessidade de sincronização dos pistões e de um dispositivo de partida, etc. Ver a figura

O movimento interno dos dois pistões é iniciado por meio de ar comprimido admitido pelo lado externo dos pistões do compressor. O ar dentro da câmara de combustão é comprimido. Então, é injetado o combustível e o motor parte. O aumento da pressão na câmara de combustão impele os pistões externamente, comprimindo o ar nas câmaras de impacto. O pistão do motor descobre as aberturas de descarga e os gases da combustão

escapam. Devido ao aumento de pressão nas câmaras de compressão, os pistões chegam a parar e iniciam outra vez o movimento inverso. Parte do ar comprimido é utilizada para a lavagem de câmara de combustão, mas a maior parte é aproveitada para trabalho útil. Normalmente, a máquina é projetada de tal forma que os dois pistões tenham a mesma massa e se movimentem ao longo de uma mesma linha de centro. Como estes movimentos são simétricos, não existem forças externas ou momentos. A máquina é totalmente balanceada. O uso desta máquina como um compressor é bastante limitado atualmente. Por outro lado, foi encontrada uma certa aplicação como gerador de gás.

Compressores de pistão tipo labirinto

Este é um tipo especial de compressor alternativo de deslocamento positivo, isento de óleo, que trabalha sem anéis de pistão. Ver a figura à direita.

A vedação entre o pistão e a parede do cilindro é obtida por uma série de labirintos. Os cilindros têm uma superfície interna finamente ranhurada e as saias do pistão têm uma rosca com extremidades agudas cortadas na sua superfície.

Ver a figura abaixa.

A gaxeta da haste do pistão também é do tipo labirinto. O vazamento interno é mais elevado do que em projetos que utilizam pistão com anéis, mas por outro lado é economizado o trabalho da resistência do atrito nos anéis de pistão e nas gaxetas. O ar descarregado é

extremamente livre de contaminação.

Vantagens de se utilizar ar comprimido

O ar a ser comprimido encontra-se em quantidades ilimitadas praticamente em todos os lugares

Facilmente transportável por tubulações O ar pode ser sempre armazenado ou transportado em reservatórios Garantia de funcionamento seguro, apesar das oscilações de temperatura Não existe perigo de explosão ou incêndio O ar comprimido é limpo, não polui o ambiente Os elementos de trabalho são de construção simples Permite alcançar altas velocidades de trabalho

Desvantagens

Requer uma boa preparação. Impureza e umidade devem ser evitadas, pois provocam desgastes.

O diagrama a seguir, elaborado pelo compressed Air Gas Institute ( CAGI- EUA), auxilia na escolha do tipo de compressor mais indicado para atender os parâmetros vazão e pressão