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NOÇÕES DE COMPRESSORES Autor: Cleuber Pozes Valadão NOÇÕES DE COMPRESSORES Autor: Cleuber Pozes Valadão Ao final desse estudo, o treinando poderá: • Reconhecer os principais tipos de compressores, citando ou identificando os seus principais componentes; • Diferenciar os princípios de funcionamento e as aplicações específicas dos compressores. NOÇÕES DE COMPRESSORES Este material é o resultado do trabalho conjunto de muitos técnicos da área de Exploração & Produção da Petrobras. Ele se estende para além dessas páginas, uma vez que traduz, de forma estruturada, a experiência de anos de dedicação e aprendizado no exercício das atividades profissionais na Companhia. É com tal experiência, refletida nas competências do seu corpo de empregados, que a Petrobras conta para enfrentar os crescentes desafios com os quais ela se depara no Brasil e no mundo. Nesse contexto, o E&P criou o Programa Alta Competência, visando prover os meios para adequar quantitativa e qualitativamente a força de trabalho às estratégias do negócio E&P. Realizado em diferentes fases, o Alta Competência tem como premissa a participação ativa dos técnicos na estruturação e detalhamento das competências necessárias para explorar e produzir energia. O objetivo deste material é contribuir para a disseminação das competências, de modo a facilitar a formação de novos empregados e a reciclagem de antigos. Trabalhar com o bem mais precioso que temos – as pessoas – é algo que exige sabedoria e dedicação. Este material é um suporte para esse rico processo, que se concretiza no envolvimento de todos os que têm contribuído para tornar a Petrobras a empresa mundial de sucesso que ela é. Programa Alta Competência Programa Alta Competência Agradecimentos Agradeço a todos que direta ou indiretamente colaboraram para a realização deste trabalho, que servirá de instrumento para as aulas dos cursos de formação. Esta seção tem o objetivo de apresentar como esta apostila está organizada e assim facilitar seu uso. No início deste material é apresentado o objetivo geral, o qual representa as metas de aprendizagem a serem atingidas. Autor Ao fi nal desse estudo, o treinando poderá: • Identifi car procedimentos adequados ao aterramento e à manutenção da segurança nas instalações elétricas; • Reconhecer os riscos de acidentes relacionados ao aterramento de segurança; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas. ATERRAMENTO DE SEGURANÇA Como utilizar esta apostila Objetivo Geral O material está dividido em capítulos. No início de cada capítulo são apresentados os objetivos específi cos de aprendizagem, que devem ser utilizados como orientadores ao longo do estudo. No fi nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem. Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do capítulo em questão. Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas C ap ít u lo 1 Riscos elétricos e o aterramento de segurança Ao fi nal desse capítulo, o treinando poderá: • Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e riscos elétricos; • Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas. 20 Alta Competência 21 Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança A gravidade dos efeitos fi siológicos no organismo está relacionada a quatro fatores fundamentais: Tensão;• Resistência elétrica do corpo; • Área de contato;• Duração do choque.• Os riscos elétricos, independente do tipo de • instalação ou sistema, estão presentes durante toda a vida útil de um equipamento e na maioria das instalações. Por isso é fundamental mantê-los sob controle para evitar prejuízos pessoais, materiais ou de continuidade operacional. Os • choques elétricos representam a maior fonte de lesões e fatalidades, sendo necessária, além das medidas de engenharia para seu controle, a obediência a padrões e procedimentos de segurança. 1.4. Exercícios 1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( ) “Nas instalações elétricas de áreas classificadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.” ( ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.” ( ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 24 Alta Competência 25 Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http:// www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008. NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004. Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med. br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/ parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/ choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. 1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos. 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser adotados dispositivosde proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.” ( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.” ( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir: ( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalação elétrica. ( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer riscos de choques elétricos. ( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se houver falha no isolamento desse equipamento. ( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um “fi o terra”. ( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem da corrente elétrica pelo corpo humano. 1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas defi nições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente identifi cados, pois estão em destaque. 48 Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança 49 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança Todas as Unidades de Exploração e Produção possuem um plano de manutenção preventiva de equipamentos elétricos (motores, geradores, painéis elétricos, transformadores e outros). A cada intervenção nestes equipamentos e dispositivos, os mantenedores avaliam a necessidade ou não da realização de inspeção nos sistemas de aterramento envolvidos nestes equipamentos. Para que o aterramento de segurança possa cumprir corretamente o seu papel, precisa ser bem projetado e construído. Além disso, deve ser mantido em perfeitas condições de funcionamento. Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão. 3.1. Problemas operacionais Os principais problemas operacionais verifi cados em qualquer tipo de aterramento são: • Falta de continuidade; e • Elevada resistência elétrica de contato. É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 defi ne o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato. 56 Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança 57 Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica. Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm. CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade – Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004. Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http:// www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008. 3.5. Bibliografi a3.4. Glossário Objetivo Específi co O material está dividido em capítulos. No início de cada capítulo são apresentados os objetivos específi cos de aprendizagem, que devem ser utilizados como orientadores ao longo do estudo. No fi nal de cada capítulo encontram-se os exercícios, que visam avaliar o alcance dos objetivos de aprendizagem. Os gabaritos dos exercícios estão nas últimas páginas do capítulo em questão. Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas C ap ít u lo 1 Riscos elétricos e o aterramento de segurança Ao fi nal desse capítulo, o treinando poderá: • Estabelecer a relação entre aterramento de segurança e riscos elétricos; • Reconhecer os tipos de riscos elétricos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos; • Relacionar os principais tipos de sistemas de aterramento de segurança e sua aplicabilidade nas instalações elétricas. 20 Alta Competência 21 Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança A gravidade dos efeitos fi siológicos no organismo está relacionada a quatro fatores fundamentais: Tensão;• Resistência elétrica do corpo; • Área de contato;• Duração do choque.• Os riscos elétricos, independente do tipo de • instalação ou sistema, estão presentes durante toda a vida útil de um equipamento e na maioria das instalações. Por isso é fundamental mantê-los sob controle para evitar prejuízos pessoais, materiais ou de continuidade operacional. Os • choques elétricos representam a maior fonte de lesões e fatalidades, sendo necessária, além das medidas de engenharia para seu controle, a obediência a padrões e procedimentos de segurança. 1.4. Exercícios 1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( ) “Nas instalações elétricas de áreas classificadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.” ( ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.” ( ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 24 Alta Competência 25 Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho,2005. Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http:// www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008. NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004. Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med. br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/ parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/ choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. 1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos. 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.” ( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.” ( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir: ( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalação elétrica. ( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer riscos de choques elétricos. ( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se houver falha no isolamento desse equipamento. ( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um “fi o terra”. ( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem da corrente elétrica pelo corpo humano. 1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a Para a clara compreensão dos termos técnicos, as suas defi nições estão disponíveis no glossário. Ao longo dos textos do capítulo, esses termos podem ser facilmente identifi cados, pois estão em destaque. 48 Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança 49 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança Todas as Unidades de Exploração e Produção possuem um plano de manutenção preventiva de equipamentos elétricos (motores, geradores, painéis elétricos, transformadores e outros). A cada intervenção nestes equipamentos e dispositivos, os mantenedores avaliam a necessidade ou não da realização de inspeção nos sistemas de aterramento envolvidos nestes equipamentos. Para que o aterramento de segurança possa cumprir corretamente o seu papel, precisa ser bem projetado e construído. Além disso, deve ser mantido em perfeitas condições de funcionamento. Nesse processo, o operador tem importante papel, pois, ao interagir diariamente com os equipamentos elétricos, pode detectar imediatamente alguns tipos de anormalidades, antecipando problemas e, principalmente, diminuindo os riscos de choque elétrico por contato indireto e de incêndio e explosão. 3.1. Problemas operacionais Os principais problemas operacionais verifi cados em qualquer tipo de aterramento são: • Falta de continuidade; e • Elevada resistência elétrica de contato. É importante lembrar que Norma Petrobras N-2222 defi ne o valor de 1Ohm, medido com multímetro DC (ohmímetro), como o máximo admissível para resistência de contato. 56 Alta Competência Capítulo 3. Problemas operacionais, riscos e cuidados com aterramento de segurança 57 Choque elétrico – conjunto de perturbações de natureza e efeitos diversos, que se manifesta no organismo humano ou animal, quando este é percorrido por uma corrente elétrica. Ohm – unidade de medida padronizada pelo SI para medir a resistência elétrica. Ohmímetro – instrumento que mede a resistência elétrica em Ohm. CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade – Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004. Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http:// www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008. 3.5. Bibliografi a3.4. Glossário Objetivo Específi co Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, basta consultar a Bibliografi a ao fi nal de cada capítulo. Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos. A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo abordado de um determinado item do capítulo. “Importante” é um lembrete das questões essenciais do conteúdo tratado no capítulo. 24 Alta Competência 25 Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http:// www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008. NFPA 780. Standard for the Installationof Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004. Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med. br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/ parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/ choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. 1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos. 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.” ( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.” ( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir: ( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalação elétrica. ( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer riscos de choques elétricos. ( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se houver falha no isolamento desse equipamento. ( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um “fi o terra”. ( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem da corrente elétrica pelo corpo humano. 1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a 14 Alta Competência 15 Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observação de um fenômeno relacionado com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome dado à resina produzida por pinheiros que protege a árvore de agressões externas. Após sofrer um processo semelhante à fossilização, ela se torna um material duro e resistente. Os riscos elétricos de uma instalação são divididos em dois grupos principais: 1.1. Riscos de incêndio e explosão Podemos defi nir os riscos de incêndio e explosão da seguinte forma: Situações associadas à presença de sobretensões, sobrecorrentes, fogo no ambiente elétrico e possibilidade de ignição de atmosfera potencialmente explosiva por descarga descontrolada de eletricidade estática. Os riscos de incêndio e explosão estão presentes em qualquer instalação e seu descontrole se traduz principalmente em danos pessoais, materiais e de continuidade operacional. Trazendo este conhecimento para a realidade do E&P, podemos observar alguns pontos que garantirão o controle dos riscos de incêndio e explosão nos níveis defi nidos pelas normas de segurança durante o projeto da instalação, como por exemplo: A escolha do tipo de • aterramento funcional mais adequado ao ambiente; A seleção dos dispositivos de proteção e controle;• A correta manutenção do sistema elétrico.• O aterramento funcional do sistema elétrico tem como função permitir o funcionamento confi ável e efi ciente dos dispositivos de proteção, através da sensibilização dos relés de proteção, quando existe uma circulação de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema elétrico. Observe no diagrama a seguir os principais riscos elétricos associados à ocorrência de incêndio e explosão: Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta dos principais pontos abordados no capítulo. Em “Atenção” estão destacadas as informações que não devem ser esquecidas. Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo. Aproveite este material para o seu desenvolvimento profi ssional! Uma das principais substâncias removidas em poços de petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar ao da arteriosclerose. VOCÊ SABIA?? É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela! ImpOrTANTE! ATENÇÃO É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles. Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig, inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas rESUmINDO... NÍVEL DE RUÍDO DB (A) MÁXIMA EXPOSIÇÃO DIÁRIA PERMISSÍVEL 85 8 horas 86 7 horas 87 6 horas 88 5 horas 89 4 horas e 30 minutos 90 4 horas 91 3 horas e 30 minutos 92 3 horas 93 2 horas e 40 minutos 94 2 horas e 15 minutos 95 2 horas 96 1 hora e 45 minutos 98 1 hora e 15 minutos 100 1 hora 102 45 minutos 104 35 minutos 105 30 minutos 106 25 minutos 108 20 minutos 110 15 minutos 112 10 minutos 114 8 minutos 115 7 minutos Uma das principais substâncias removidas em poços de petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar ao da arteriosclerose. VOCÊ SABIA?? É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela! ImpOrTANTE! ATENÇÃO É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles. Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig, inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas rESUmINDO... NÍVEL DE RUÍDO DB (A) MÁXIMA EXPOSIÇÃO DIÁRIA PERMISSÍVEL 85 8 horas 86 7 horas 87 6 horas 88 5 horas 89 4 horas e 30 minutos 90 4 horas 91 3 horas e 30 minutos 92 3 horas 93 2 horas e 40 minutos 94 2 horas e 15 minutos 95 2 horas 96 1 hora e 45 minutos 98 1 hora e 15 minutos 100 1 hora 102 45 minutos 104 35 minutos 105 30 minutos 106 25 minutos 108 20 minutos 110 15 minutos 112 10 minutos 114 8 minutos 115 7 minutos Uma das principais substâncias removidas em poços de petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar ao da arteriosclerose. VOCÊ SABIA?? É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela!ImpOrTANTE! ATENÇÃO É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles. Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig, inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas rESUmINDO... NÍVEL DE RUÍDO DB (A) MÁXIMA EXPOSIÇÃO DIÁRIA PERMISSÍVEL 85 8 horas 86 7 horas 87 6 horas 88 5 horas 89 4 horas e 30 minutos 90 4 horas 91 3 horas e 30 minutos 92 3 horas 93 2 horas e 40 minutos 94 2 horas e 15 minutos 95 2 horas 96 1 hora e 45 minutos 98 1 hora e 15 minutos 100 1 hora 102 45 minutos 104 35 minutos 105 30 minutos 106 25 minutos 108 20 minutos 110 15 minutos 112 10 minutos 114 8 minutos 115 7 minutos Caso sinta necessidade de saber de onde foram retirados os insumos para o desenvolvimento do conteúdo desta apostila, ou tenha interesse em se aprofundar em determinados temas, basta consultar a Bibliografi a ao fi nal de cada capítulo. Ao longo de todo o material, caixas de destaque estão presentes. Cada uma delas tem objetivos distintos. A caixa “Você Sabia” traz curiosidades a respeito do conteúdo abordado de um determinado item do capítulo. “Importante” é um lembrete das questões essenciais do conteúdo tratado no capítulo. 24 Alta Competência 25 Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança CARDOSO ALVES, Paulo Alberto e VIANA, Ronaldo Sá. Aterramento de sistemas elétricos - inspeção e medição da resistência de aterramento. UN-BC/ST/EMI – Elétrica, 2007. COELHO FILHO, Roberto Ferreira. Riscos em instalações e serviços com eletricidade. Curso técnico de segurança do trabalho, 2005. Norma Petrobras N-2222. Projeto de aterramento de segurança em unidades marítimas. Comissão de Normas Técnicas - CONTEC, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5410. Instalações elétricas de baixa tensão. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Brasileira ABNT NBR-5419. Proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. Associação Brasileira de Normas Técnicas, 2005. Norma Regulamentadora NR-10. Segurança em instalações e serviços em eletricidade. Ministério do Trabalho e Emprego, 2004. Disponível em: <http:// www.mte.gov.br/legislacao/normas_regulamentadoras/nr_10.pdf> - Acesso em: 14 mar. 2008. NFPA 780. Standard for the Installation of Lightining Protection Systems. National Fire Protection Association, 2004. Manuais de Cardiologia. Disponível em: <http://www.manuaisdecardiologia.med. br/Arritmia/Fibrilacaoatrial.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Educação. Disponível em: <http://mundoeducacao.uol.com.br/doencas/ parada-cardiorespiratoria.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. Mundo Ciência. Disponível em: <http://www.mundociencia.com.br/fi sica/eletricidade/ choque.htm> - Acesso em: 20 mai. 2008. 1) Que relação podemos estabelecer entre riscos elétricos e aterramento de segurança? O aterramento de segurança é uma das formas de minimizar os riscos decorrentes do uso de equipamentos e sistemas elétricos. 2) Apresentamos, a seguir, trechos de Normas Técnicas que abordam os cuidados e critérios relacionados a riscos elétricos. Correlacione-os aos tipos de riscos, marcando A ou B, conforme, o caso: A) Risco de incêndio e explosão B) Risco de contato ( B ) “Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.” ( A ) “Nas instalações elétricas de áreas classifi cadas (...) devem ser adotados dispositivos de proteção, como alarme e seccionamento automático para prevenir sobretensões, sobrecorrentes, falhas de isolamento, aquecimentos ou outras condições anormais de operação.” ( B ) “Nas partes das instalações elétricas sob tensão, (...) durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário à segurança, devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco.” ( A ) “Os materiais, peças, dispositivos, equipamentos e sistemas destinados à aplicação em instalações elétricas (...) devem ser avaliados quanto à sua conformidade, no âmbito do Sistema Brasileiro de Certifi cação.” 3) Marque V para verdadeiro e F para falso nas alternativas a seguir: ( V ) O contato direto ocorre quando a pessoa toca as partes normalmente energizadas da instalação elétrica. ( F ) Apenas as partes energizadas de um equipamento podem oferecer riscos de choques elétricos. ( V ) Se uma pessoa tocar a parte metálica, não energizada, de um equipamento não aterrado, poderá receber uma descarga elétrica, se houver falha no isolamento desse equipamento. ( V ) Em um choque elétrico, o corpo da pessoa pode atuar como um “fi o terra”. ( F ) A queimadura é o principal efeito fi siológico associado à passagem da corrente elétrica pelo corpo humano. 1.7. Gabarito1.6. Bibliografi a 14 Alta Competência 15 Capítulo 1. Riscos elétricos e o aterramento de segurança É atribuído a Tales de Mileto (624 - 556 a.C.) a primeira observação de um fenômeno relacionado com a eletricidade estática. Ele teria esfregado um fragmento de âmbar com um tecido seco e obtido um comportamento inusitado – o âmbar era capaz de atrair pequenos pedaços de palha. O âmbar é o nome dado à resina produzida por pinheiros que protege a árvore de agressões externas. Após sofrer um processo semelhante à fossilização, ela se torna um material duro e resistente. Os riscos elétricos de uma instalação são divididos em dois grupos principais: 1.1. Riscos de incêndio e explosão Podemos defi nir os riscos de incêndio e explosão da seguinte forma: Situações associadas à presença de sobretensões, sobrecorrentes, fogo no ambiente elétrico e possibilidade de ignição de atmosfera potencialmente explosiva por descarga descontrolada de eletricidade estática. Os riscos de incêndio e explosão estão presentes em qualquer instalação e seu descontrole se traduz principalmente em danos pessoais, materiais e de continuidade operacional. Trazendo este conhecimento para a realidade do E&P, podemos observar alguns pontos que garantirão o controle dos riscos de incêndio e explosão nos níveis defi nidos pelas normas de segurança durante o projeto da instalação, como por exemplo: A escolha do tipo de • aterramento funcional mais adequado ao ambiente; A seleção dos dispositivos de proteção e controle;• A correta manutenção do sistema elétrico.• O aterramento funcional do sistema elétrico tem como função permitir o funcionamento confi ável e efi ciente dos dispositivos de proteção, através da sensibilização dos relés de proteção, quando existe uma circulação de corrente para a terra, provocada por anormalidades no sistema elétrico. Observe no diagrama a seguir os principais riscos elétricos associados à ocorrência de incêndio e explosão: Já a caixa de destaque “Resumindo” é uma versão compacta dos principais pontos abordados no capítulo. Em “Atenção” estão destacadas as informações que não devem ser esquecidas. Todos os recursos didáticos presentes nesta apostila têm como objetivo facilitar o aprendizado de seu conteúdo. Aproveite este material para o seu desenvolvimento profi ssional! Uma das principais substâncias removidas em poços de petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar ao da arteriosclerose. VOCÊ SABIA?? É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela! ImpOrTANTE! ATENÇÃO É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quaissão eles. Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig, inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas rESUmINDO... NÍVEL DE RUÍDO DB (A) MÁXIMA EXPOSIÇÃO DIÁRIA PERMISSÍVEL 85 8 horas 86 7 horas 87 6 horas 88 5 horas 89 4 horas e 30 minutos 90 4 horas 91 3 horas e 30 minutos 92 3 horas 93 2 horas e 40 minutos 94 2 horas e 15 minutos 95 2 horas 96 1 hora e 45 minutos 98 1 hora e 15 minutos 100 1 hora 102 45 minutos 104 35 minutos 105 30 minutos 106 25 minutos 108 20 minutos 110 15 minutos 112 10 minutos 114 8 minutos 115 7 minutos Uma das principais substâncias removidas em poços de petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar ao da arteriosclerose. VOCÊ SABIA?? É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela! ImpOrTANTE! ATENÇÃO É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles. Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig, inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas rESUmINDO... NÍVEL DE RUÍDO DB (A) MÁXIMA EXPOSIÇÃO DIÁRIA PERMISSÍVEL 85 8 horas 86 7 horas 87 6 horas 88 5 horas 89 4 horas e 30 minutos 90 4 horas 91 3 horas e 30 minutos 92 3 horas 93 2 horas e 40 minutos 94 2 horas e 15 minutos 95 2 horas 96 1 hora e 45 minutos 98 1 hora e 15 minutos 100 1 hora 102 45 minutos 104 35 minutos 105 30 minutos 106 25 minutos 108 20 minutos 110 15 minutos 112 10 minutos 114 8 minutos 115 7 minutos Uma das principais substâncias removidas em poços de petróleo pelo pig de limpeza é a parafi na. Devido às baixas temperaturas do oceano, a parafi na se acumula nas paredes da tubulação. Com o tempo, a massa pode vir a bloquear o fl uxo de óleo, em um processo similar ao da arteriosclerose. VOCÊ SABIA?? É muito importante que você conheça os tipos de pig de limpeza e de pig instrumentado mais utilizados na sua Unidade. Informe-se junto a ela! ImpOrTANTE! ATENÇÃO É muito importante que você conheça os procedimentos específicos para passagem de pig em poços na sua Unidade. Informe-se e saiba quais são eles. Recomendações gerais • Antes do carregamento do pig, inspecione o interior do lançador; • Após a retirada de um pig, inspecione internamente o recebedor de pigs; • Lançadores e recebedores deverão ter suas rESUmINDO... NÍVEL DE RUÍDO DB (A) MÁXIMA EXPOSIÇÃO DIÁRIA PERMISSÍVEL 85 8 horas 86 7 horas 87 6 horas 88 5 horas 89 4 horas e 30 minutos 90 4 horas 91 3 horas e 30 minutos 92 3 horas 93 2 horas e 40 minutos 94 2 horas e 15 minutos 95 2 horas 96 1 hora e 45 minutos 98 1 hora e 15 minutos 100 1 hora 102 45 minutos 104 35 minutos 105 30 minutos 106 25 minutos 108 20 minutos 110 15 minutos 112 10 minutos 114 8 minutos 115 7 minutos SumárioSumário Introdução 17 Capítulo 1 - Compressores - definição, classificação e aplicação Objetivos 19 1. Compressores - definição, classificação e aplicação 21 1.1. Classificação dos compressores 23 1.2. Aplicação dos compressores 26 1.3. Exercícios 28 1.4. Glossário 30 1.5. Bibliografia 31 1.6. Gabarito 32 Capítulo 2 - Compressores centrífugos Objetivos 33 2. Compressores centrífugos 35 2.1. Princípios de funcionamento 35 2.2. Principais componentes 38 2.3. Sistemas auxiliares de um compressor centrífugo 42 2.3.1. Sistema de proteção 42 2.3.2. Sistema de selagem 43 2.3.3. Sistema de balanceamento axial 45 2.4. Circuitos auxiliares de um compressor centrífugo 47 2.4.1. Circuito de óleo de selagem 47 2.4.2. Circuito de gás de selagem 49 2.4.3. Circuito de óleo lubrificante 53 2.4.4. Circuito de processamento de gás 54 2.4.5. Circuito de controle anti-surge 55 2.4.6. Circuito de controle de capacidade 63 2.5. Operação 66 2.5.1. Preparação do circuito de gás de selagem 67 2.5.2. Preparação e partida do circuito de óleo lubrificante 68 2.5.3. Partida da unidade 69 2.5.4. Shutdown da unidade 70 2.5.5. Verificações rotineiras 70 2.5.6. Temperatura e pressão de operação de óleo – pressão de gás de selagem 72 2.6. Exercícios 73 2.7. Glossário 76 2.8. Bibliografia 79 2.9. Gabarito 80 Capítulo 3 - Compressores axiais Objetivos 83 3. Compressores axiais 85 3.1. Princípio de funcionamento 85 3.2. Principais componentes 88 3.3. Circuito de controle de capacidade 89 3.4. Limites operacionais 89 3.5. Exercícios 94 3.6. Glossário 97 3.7. Bibliografia 98 3.8. Gabarito 99 Capítulo 4 - Compressores de parafuso Objetivos 101 4. Compressores de parafuso 103 4.1. Princípio de funcionamento 103 4.2. Principais componentes 105 4.3. Circuito de controle de capacidade 106 4.4. Circuito de lubrificação 108 4.5. Exercícios 110 4.6. Glossário 113 4.7. Bibliografia 114 4.8. Gabarito 115 Capítulo 5 - Compressores alternativos Objetivos 117 5. Compressores alternativos 119 5.1. Princípio de funcionamento 120 5.2. Principais componentes 121 5.3. Circuito de controle de capacidade 124 5.3.1. Tipos de controle de capacidade 125 5.3.2. Problemas de partida 131 5.4. Circuito de lubrificação 132 5.5. Exercícios 134 5.6. Glossário 137 5.7. Bibliografia 138 5.8. Gabarito 139 17 Introdução O gás natural ganha cada vez mais destaque na matriz energética do nosso país por ser um combustível limpo e barato. As projeções demonstram a duplicação do suprimento de gás nos próximos cinco anos. Nesse contexto, em que é necessário permitir o escoamento do gás por todo o território nacional, seu transporte ganha notoriedade por ser uma fase fundamental para a logística de aproveitamento deste derivado de petróleo. Os gasodutos proporcionam o escoamento do gás entre a fonte (reservatório) e o usuário. Os dutos são os meios de transporte; entretanto, a condição necessária para o escoamento depende da contrapressão no duto, ou seja, da pressão mínima necessária para que o escoamento ocorra. Logo, a compressão é uma das fases do condicionamento do gás natural que antecede o transporte e a distribuição e que deve proporcionar a pressão necessária ao escoamento. Entre esses dois pontos de escoamento do gás (reservatório e usuário) pode haver uma ou mais estações de compressores. A compressão do gás é um processo físico no qual são utilizados compressores com o objetivo de proporcionar uma elevação de pressão do gás para o seu escoamento. CORPORATIVA CORPORATIVA C ap ít u lo 1 Compressores - definição, classificação e aplicação Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Definir compressores; • Classificar os compressores de acordo com seus tipos e aplicações. CORPORATIVA 20 Alta Competência CORPORATIVA 21 Capítulo 1. Compressores - definição, classificação e aplicação 1. Compressores - definição, classificação e aplicação Os compressores são máquinas que servem para comprimir um gás à pressão desejada. Podem ser requeridos para as mais variadas condições de operação, de modo que toda a sua sistemática de especificação, projeto, operação e manutenção dependem, fundamentalmente, da sua aplicação. Os compressores são máquinas operatrizes projetadas para proporcionar a elevação da pressão de um gás, transferindo para este energia em forma de trabalho, aplicando-se uma força. Um compressor, como qualquer equipamento de fluxo, tem o seu comportamento influenciado pelas características do processo no qual está inserido. No caso dos compressores, toda essa influência pode ser precisamente representada por quatro parâmetros denominados características do processo (ou sistema), que são: Pressão de sucção (P1)• : pressãodo gás na entrada do compressor; Temperatura de sucção (T1)• : temperatura do gás na entrada do compressor; Natureza molecular do gás (composição)• : composição do gás, massa molecular; Pressão de descarga (P2)• : pressão do gás na saída do compressor. sucção descarga Esquema simplificado de um compressor CORPORATIVA 22 Alta Competência Assim, podemos considerar que os valores assumidos por esses parâmetros, instantaneamente, definem todas as demais grandezas associadas ao desempenho do compressor, dentre as quais podemos citar: Vazão de operação (volumétrica ou mássica);• Potência de compressão (N);• Temperatura de descarga (T2);• Eficiência politrópica (eficiência da compressão);• Intensidade dos esforços.• A vazão de operação é o volume requerido para ser deslocado, entre a sucção e a descarga. A temperatura de descarga depende da temperatura de sucção, da relação entre as pressões de descarga e de sucção e do coeficiente politrópico. A potência depende da vazão mássica e do trabalho cedido ao gás durante a compressão. A eficiência politrópica é a relação entre a energia específica útil e a energia específica cedida pelo compressor ao gás. A energia específica é a relação entre a energia e a massa de gás para um volume de controle, sendo calculada por cálculos específicos de head politrópico. Por outro lado, calcula-se a energia específica cedida através da variação da entalpia. Existem vários tipos de compressores, diferenciados para suas aplicações em função dos parâmetros envolvidos, que são: Vazão de operação (Qo);• Razão de compressão (P2 / P1);• CORPORATIVA 23 Capítulo 1. Compressores - definição, classificação e aplicação Composição do gás;• Pressão de descarga.• 1.1. Classificação dos compressores Os projetos de compressores estão fundamentados em dois sistemas conceptivos, no qual se baseiam todos os tipos de compressores de uso industrial, que são: a) Compressores volumétricos; b) Compressores dinâmicos. Observe, no diagrama a seguir, de que forma é organizada a classificação dos compressores: Compressores Volumétricos Alternativos Rotativos Palhetas / Parafusos / Lóbulos Centrífugos Axiais Dinâmicos A seguir, será abordado um pouco mais sobre as características de funcionamento e aplicações que diferenciam esses dois tipos de compressores. CORPORATIVA 24 Alta Competência a) Compressores volumétricos ou de deslocamento positivo: Nos compressores volumétricos, também chamados de compressores de deslocamento positivo, em razão de possuírem apenas um sentido de escoamento para o fluido, a elevação de pressão é conseguida através da redução do volume ocupado pelo gás e pode ser alcançada com a utilização de duas concepções diferentes de operação: em um ciclo de funcionamento ou por escoamento contínuo. Pela concepção de ciclo de funcionamento, há diversas fases para atingir a elevação de pressão e manter o escoamento. Trata-se, pois, de um processo intermitente, no qual a compressão, propriamente dita, é efetuada em um sistema fechado, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Nesse caso, destacam-se os compressores alternativos. Na concepção de escoamento contínuo, os rotores empurram o gás, promovendo o seu deslocamento por dentro do compressor, onde é imposta a redução do seu volume, progressivamente, da sucção para a descarga. Em conseqüência, ocorre a elevação de pressão. Nesta categoria, destacam-se os compressores rotativos de palhetas, de parafusos e os de lóbulos. b) Compressores dinâmicos: Os compressores dinâmicos também são chamados de compressores cinéticos ou turbocompressores. Esse tipo de compressor comprime o gás pela ação dinâmica de palhetas ou de impulsores rotativos — os impelidores — que imprimem velocidade e pressão ao gás. Nesses compressores, a elevação de pressão é obtida pela variação de velocidade de um fluxo contínuo de gás. Os compressores dinâmicos são indicados para a movimentação de grandes volumes, à baixa ou média razão de compressão (relação entre a pressão de descarga e a pressão de sucção). Estes compressores operam em alta rotação e são, geralmente, acionados por motores elétricos ou turbinas a gás. O trabalho sobre o gás é efetuado por um rotor provido de palhetas ou impelidores. CORPORATIVA 25 Capítulo 1. Compressores - definição, classificação e aplicação A trajetória do fluxo em relação ao rotor da máquina estabelece, ainda, dois grupos desses compressores, com sensíveis diferenças de projeto e performance: Centrífugos Trajetória radial, ou seja, perpendicular ao eixo. Axiais Trajetória axial, ou seja, paralela ao eixo. ATENÇÃO Os ejetores são mecanismos que podem ser usados como compressores, podendo substituí-los em determinadas aplicações. Entretanto, não são classificados como compressores. Por não possuírem componentes rotativos, seriam considerados como compressores do tipo dinâmicos, mas em uma segunda categoria. Nos ejetores, uma fonte de gás é conectada à entrada de um difusor, por onde se consegue uma pressão bastante baixa através de um fluxo auxiliar, em alta velocidade. A diferença de pressões entre a fonte e esse ponto faz com que o gás se desloque, adquirindo velocidade e, portanto, energia cinética, que é posteriormente convertida em energia de pressão no difusor. Os ejetores são usados, em geral, como bombas de vácuo e são capazes de deslocar fluidos líquidos e/ ou gasosos. CORPORATIVA 26 Alta Competência Fonte de gás PO Fluxo Auxiliar (Vapor d´água) Ar Difusor Ejetor 1.2. Aplicação dos compressores No E&P os compressores centrífugos são empregados para comprimir os volumes maiores de gás natural (acima de 500 mil m3/d por máquina), enquanto os compressores volumétricos (alternativos e rotativos) são empregados para compressão de baixos volumes de gás natural. Nas plataformas de produção, todo o gás natural oriundo do separador de produção primário — gás produzido + gás lift, que processa o petróleo produzido pelos poços — é encaminhado para um depurador de gás para reter e descartar condensado. A partir dessa separação, o gás natural é direcionado para o compressor centrífugo (turbocompressor). O gás natural oriundo do separador do segundo estágio (separador atmosférico) é comprimido pelo compressor volumétrico (alternativo ou rotativo) e, nessa aplicação, é designado de Unidade Recuperadora de Vapor (URV), por causa da baixa vazão de gás nessa fase do processamento de petróleo. O gás natural produzido no separador atmosférico é comprimido pela URV e direcionado para o depurador de gás, juntando-se ao gás natural produzido no separador primário, escoando juntos para serem comprimidos no compressor centrífugo. CORPORATIVA 27 Capítulo 1. Compressores - definição, classificação e aplicação Os compressores axiais não são empregados para a compressão de gás natural, mas equipam as turbinas a gás dos turbocompressores e turbogeradores, onde comprimem o ar com fluido motriz do ciclo termodinâmico. A faixa de aplicação de cada tipo de compressor pode ser verificada na tabela a seguir: Tipos de compressores Grandeza Pd (pressão de descarga) Rc / est. (razão de compressão por estágio) Vazão Unidade bar abs - - - - - - - - mil m3/h Volumé- trico Alterna- tivo 3.500 10 até 8,4 Rotativo 17 10 0,12 a 42 Dinâmico Centrífugo 700 5 3 a 300 Axial 20 20 90 a 2.000 CORPORATIVA 28 Alta Competência 1) Defina compressores: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2) Correlacione a classificação e as características das duas concepções de compressores a seguir: ( a ) Para compressores volumétricos ( b ) Para compressores dinâmicos ( ) São chamados também de compressores cinéticos ou turbocompressores. ( ) Operam em alta rotação e são, geralmente, acionadospor motores elétricos ou turbinas a gás. ( ) São divididos em dois grupos: alternativos ou rotativos. ( ) Comprimem o gás pela ação dinâmica de palhetas ou impelidores. ( ) São subdivididos em dois grupos - centrífugos e axiais - em função da trajetória do fluxo em relação ao rotor. ( ) Os rotores empurram o gás, promovendo seu deslocamen- to por dentro do compressor, onde é imposta a redução do seu volume progressivamente da sucção para descarga e, conseqüentemente, ocorre a elevação de pressão. 3) Preencha as lacunas a seguir com o tipo de compressor (axial, cen- trífugo ou de parafuso) de acordo com as suas aplicações: a) Os compressores _______________ comprimem gás do separador atmosférico e são designados de URV. b) Os compressores _______________ são equipados com impelidores e projetados para grandes volumes de gás. c) Os compressores _________________comprimem altos volumes de ar e equipam as turbinas a gás. 1.3. Exercícios CORPORATIVA 29 Capítulo 1. Compressores - definição, classificação e aplicação 4) Nas plataformas, todo o gás oriundo dos poços é comprimido por um: ( ) Compressor volumétrico. ( ) Compressor alternativo. ( ) Compressor rotativo. ( ) Compressor centrífugo. ( ) Compressor axial. CORPORATIVA 30 Alta Competência Ciclo termodinâmico - etapas consecutivas de processos físicos fechando um ciclo. Coeficiente politrópico - coeficiente do processo de compressão. Entalpia - estado energético do gás, basicamente é a soma da energia de pressão e energia de temperatura. Fluido motriz - fluido que faz mover, que imprime movimento motor. Gás lift - método de elevação artificial do petróleo, assim como os diversos tipos de bombeio. Consiste na injeção de gás sob pressão na coluna de produção por meio de válvulas situadas próximas ao intervalo produtor. O gás se mistura ao petróleo, diminuindo sua densidade média, fazendo com que a pressão do reservatório seja suficiente para elevar o petróleo até a superfície. Impelidor - componente do compressor que acelera o gás, mediante a atuação de uma força centrífuga. Lóbulo - parte convexa do rotor macho. Máquina operatriz - máquina acionada por algum tipo de motor. Palheta - lâmina montada no eixo do compressor axial, sendo responsável pela aceleração do gás. Parâmetro - grandeza mensurável que permite apresentar de forma mais simples as características principais de um conjunto estatístico. Turbocompressor - compressor rotativo centrífugo de alta pressão, constituído por uma ou várias rodas com pás, montadas em série em um mesmo eixo e destinado à alimentação de uma rede ou de uma máquina. Turbogerador - gerador elétrico acionado por uma turbina hidráulica, a gás ou a vapor. URV - Unidade Recuperadora de Vapor. Vazão mássica - escoamento de massa por tempo. 1.4. Glossário CORPORATIVA 31 Capítulo 1. Compressores - definição, classificação e aplicação RODRIGUES, Paulo Sérgio B. Compressores Industriais. Rio de Janeiro: Editora Didática e Científica (EDC), 1991. 1.5. Bibliografia CORPORATIVA 32 Alta Competência 1) Defina compressores: São máquinas que servem para comprimir um gás à pressão desejada, projetadas para proporcionar a elevação da pressão de um gás, através da transferência de energia ao gás em forma de trabalho. 2) Correlacione a classificação e as características das duas concepções de compressores a seguir: ( a ) Para compressores volumétricos ( b ) Para compressores dinâmicos ( b ) São chamados também de compressores cinéticos ou turbocompressores. ( b ) Operam em alta rotação e são, geralmente, acionados por motores elétricos ou turbinas a gás. ( a ) São divididos em dois grupos: alternativos ou rotativos. ( b ) Comprimem o gás pela ação dinâmica de palhetas ou impelidores. ( b ) São subdivididos em dois grupos - centrífugos e axiais - em função da trajetória do fluxo em relação ao rotor. ( a ) Os rotores empurram o gás, promovendo seu deslocamento por dentro do compressor, onde é imposta a redução do seu volume progressivamente da sucção para descarga e, conseqüentemente, ocorre a elevação de pressão. 3) Preencha as lacunas a seguir com o tipo de compressor (axial, centrífugo ou de parafuso) de acordo com as suas aplicações: a) Os compressores parafusos comprimem gás do separador atmosférico e são designados de URV. b) Os compressores centrífugos são equipados com impelidores e projetados para grandes volumes de gás. c) Os compressores axiais comprimem altos volumes de ar e equipam as turbinas a gás. 4) Nas plataformas, todo o gás oriundo dos poços é comprimido por um: ( ) Compressor volumétrico. ( ) Compressor alternativo. ( ) Compressor rotativo. ( X ) Compressor centrífugo. ( ) Compressor axial. 1.6. Gabarito CORPORATIVA C ap ít u lo 2 Compressores centrífugos Ao final desse capítulo, o treinando poderá: • Identificar os principais componentes dos compressores centrífugos e seus princípios de funcionamento; • Caracterizar os sistemas auxiliares dos compressores centrífugos. CORPORATIVA 34 Alta Competência CORPORATIVA Capítulo 2. Compressores centrífugos 35 2. Compressores centrífugos Os compressores centrífugos utilizam o princípio da aceleração centrífuga para aumentar a pressão do gás. São chamados também de compressores radiais, porque o fluxo do gás direciona-se radialmente em relação ao eixo, na saída de cada impelidor. Esses compressores, em geral, possuem um ou mais impelidores montados em um eixo e dotados de pás, normalmente encurvadas no sentido inverso ao da rotação do eixo, que se dispõem na direção do raio do impelidor. Para melhor compreensão, observe a ilustração a seguir: Disco Gás Cobertura Olho do impelidor Entrada de gás Fluxo do fluido no rotor Em função dos seus princípios de funcionamento, as características construtivas de um compressor são diferentes. Isso é o que proporciona diferentes aplicações em relação a características como: vazão, pressão de sucção e pressão de descarga. 2.1. Princípios de funcionamento Sob o efeito da rotação, forma-se uma corrente de gás, aspirado pela parte central do impelidor e projetado para a periferia, na direção do raio, pela ação da força centrífuga, alcançando os difusores. CORPORATIVA 36 Alta Competência CONJUNTO ROTOR Conjunto rotor Os difusores são um conjunto de condutos estacionários que envolvem o rotor, conduzindo o gás em uma trajetória radial e espiral para a periferia. Dessa maneira, a área de passagem é aumentada gradativamente, pois o escoamento é de dentro para fora. Isso faz com que o gás, ao atravessá-lo, sofra uma desaceleração que resulta em um aumento de pressão, chamado efeito difusor. Normalmente, os difusores são compostos por: Difusor principal Situado logo em seguida ao impelidor. Diafragmas Componente estacionário do compressor centrífugo, onde se tem os condutos para o escoamento do gás. Voluta de forma espiral Espaço interno do compressor centrífugo que serve para orientar o gás do bocal de sucção para o olhal do primeiro impelidor e na descarga serve para orientar o gás da saída do último estágio de compressão para o bocal de descarga. Nos compressores centrífugos, o gás é acelerado no impelidor e sua velocidade é, então, convertida em pressão adicional por desaceleração gradual no difusor, ou seja: o impelidor transfere energia ao gás e o difusor converte a energia de velocidade em pressão. Os compressores centrífugos são idênticos às bombas centrífugas, possuindo ambas as mesmas partes básicas. Contudo, pode-se distinguir uma bomba de um compressor centrífugo de vários estágios pela variação de espessura dos impelidores dos compressores, ao passo que os impelidores das bombas têm a mesma espessura em todos os estágios. Os gases, contrariamente aos líquidos, são compressíveis, portanto, sofrem uma redução de volume a cada pressurização. CORPORATIVA Capítulo 2. Compressores centrífugos 37 Na ilustraçãoa seguir há um esquema que ilustra a trajetória do gás no interior de um compressor centrífugo de múltiplos estágios. Bocal de descarga Canal de retorno Curva de retorno Difusor Bocal de sucção Impelidor Impelidores (Volutas de entrada e saída - bolsas laterais) Fluxo do gás no compressor Compressor centrífugo de múltiplos estágios Instrumentação Selos Mancais Mancais Carcaça Diafragma Bocais Flanges Selos O gás aspirado através do bocal de sucção do compressor desloca- se radialmente até a entrada do primeiro impelidor. Nele, o gás é acelerado e expelido, também radialmente, de volta ao difusor, que é uma passagem anular, de largura normalmente constante, na qual o escoamento continua a se processar - só que agora livremente e não mais impulsionado - em uma trajetória espiralada que lhe propiciará certa desaceleração, com conseqüente ganho de pressão. CORPORATIVA 38 Alta Competência Ao atingir as partes mais externas da máquina, o escoamento é captado pela curva de retorno, que o conduz ao canal de retorno e, deste, ao próximo estágio de compressão. Naturalmente, a curva e o canal de retorno nunca poderão apresentar seção transversal (área) decrescente, para não anular o processo de difusão. O canal de retorno possui um aumento progressivo da seção transversal de passagem do gás para compensar o efeito bocal que ocorre durante o escoamento de fora para dentro e que, conseqüentemente, aumentaria a velocidade do gás, ou seja, pelo projeto compensa-se o efeito bocal do escoamento do gás, em razão da sua trajetória, por uma difusão por aumento da área de passagem do gás. 2.2. Principais componentes Os compressores centrífugos são constituídos por componentes estacionários e rotativos. O grupo estacionário é constituído pela carcaça, bocais de sucção, descarga e diafragma, sendo este último composto de condutos como o difusor, curva de retorno e canal de retorno. O grupo rotativo é constituído pelos impelidores, eixo, pistão de balanceamento e anel de escora. Na ilustração a seguir é possível observar detalhes dos componentes internos de um compressor centrífugo: Impelidor e zona de sucção Diafragma de entrada Difusor Canal de retorno Luva Selo de labirinto Paleta do impelidor Diafragma intermediário Diafragma de sucção Selo de labirinto Voluta interna Selo de labirinto Eixo Paleta do impelidor Cobertura Chaveta Componentes internos de um compressor centrífugo CORPORATIVA Capítulo 2. Compressores centrífugos 39 Na próxima ilustração, pode-se distinguir detalhes de um impelidor: Impelidor e zona de sucção Diafragma de entrada Difusor Canal de retorno Luva Selo de labirinto Paleta do impelidor Diafragma intermediário Diafragma de sucção Selo de labirinto Voluta interna Selo de labirinto Eixo Paleta do impelidor Cobertura Chaveta Impelidor e zona de sucção A carcaça nada mais é do que uma “casca” envoltória para o compressor, na qual são inseridas peças semicirculares denominadas diafragmas. Os difusores são formados pelas superfícies laterais de cada par de diafragmas vizinhos. As curvas de retorno são efetuadas nos espaços existentes entre a borda dos diafragmas e a carcaça, enquanto os canais de retorno ocupam propriamente o interior dos diafragmas. Na ilustração a seguir tem-se uma visão geral dos componentes de um compressor centrífugo: Componentes de um compressor centrífugo Bocal de descarga Canal de retorno Diafragma Difusor Curva de retorno Selagem externa Mancais Carcaça Bocal de sucçãoImpelidor CORPORATIVA 40 Alta Competência Na circunferência interna dos diafragmas são instalados anéis de pás guias. Esses anéis são conjuntos de pás fixas que captam, através de sua periferia, o escoamento proveniente dos canais de retorno, defletindo-o de maneira suave para a direção axial. O eixo do compressor e os diversos impelidores a ele montados constituem a parte móvel da máquina, denominada conjunto rotativo ou rotor. O rotor é apoiado radialmente nas suas extremidades por meio de mancais radiais e é apoiado axialmente no lado da sucção por um mancal axial ou de escora. Mancais• : Os mancais são estruturas que apóiam radialmente e axialmente o conjunto rotativo e suportam os respectivos esforços radiais e axiais. Mancais radiais• : O conjunto rotativo é sustentado nas duas extremidades por mancais radiais do tipo de deslizamento. Há duas configurações usadas: limão e segmentado. Devido aos problemas de dinâmica do rotor, a seleção adequada do mancal se torna de grande importância. O tipo limão possui o corpo de aço de um revestimento interno (casquilho) de metal macio, chamado de metal patente ou babbit. O conjunto é bipartido para facilitar a desmontagem. Os mancais com pastilhas deslizantes, pivotadas assimetricamente, externamente, formando um apoio oscilante contra a caixa do mancal, permitem uma compensação para pequenos desvios angulares do rotor, além de prevenirem a circulação da cunha de óleo ao redor do eixo fenômeno conhecido como “instabilidade de óleo”, que provoca falha dos mancais e vibração. É o tipo mais usado para compressores de alta rotação (mais de 8.000 RPM) ou compressores em que a carga dos mancais é pequena, ou quando comprimidos gases de alto peso molecular. Modernamente, nas máquinas de grande porte, o mancal com pastilhas deslizantes tem uso generalizado. As pastilhas são feitas em aço, revestidas externamente de metal patente. O conjunto é formado por cinco pastilhas, sendo arranjada de tal maneira que o eixo, quando estacionado, repousa sobre uma delas, isto é, há duas pastilhas na metade superior e três na metade inferior. CORPORATIVA Capítulo 2. Compressores centrífugos 41 1 - Corpo do mancal 2 - Pastilha 3 e 4 - Anel de retenção de óleo 1 2 3 4 Mancal radial do tipo pastilhas deslizantes Mancais• axiais: O posicionamento axial do rotor é mantido pelo mancal de escora ou mancal axial. O mancal de escora é do tipo de deslizamento, sendo formado por um estojo de aço bipartido, para permitir a desmontagem, provido internamente de pastilhas pivotadas para tolerar pequenos desvios angulares. As pastilhas têm revestimento, em sua face, de “metal patente”, uma liga metálica macia e de baixo coeficiente de atrito. Normalmente, é usado mancal axial de dupla ação, ou seja, o colar axial, fixo ao eixo, trabalha entre duas superfícies de empuxo axial nas partidas e paradas ou quando o compressor, indevidamente, entra em surge. Na maioria dos casos o mancal de escora é combinado com o mancal radial. CORPORATIVA 42 Alta Competência 1. Corpo do mancal 2. Anel de retenção 3. Pastilhas do mancal axial 4. Anéis de apoio 5. Parafuso regulador 6. Anel de retenção do óleo (anel radial) 7. Pastilhas do mancal radial 1 7 6 2 3 4 5 Mancal combinado (radial e axial) tipo pastilhas deslizantes 2.3. Sistemas auxiliares de um compressor centrífugo Os sistemas auxiliares de um compressor centrífugo são constituídos de componentes acessórios do compressor, que proporcionam o seu monitoramento e segurança. Os seguintes sistemas auxiliam na operação de um compressor centrífugo: proteção, selagem e balanceamento axial. 2.3.1. Sistema de proteção O sistema de proteção tem a finalidade de monitorar e proteger o compressor quanto às vibrações e temperaturas altas nos mancais. CORPORATIVA Capítulo 2. Compressores centrífugos 43 O conjunto rotor é apoiado radialmente e axialmente por mancais do tipo pastilhas deslizantes. Nesses mancais são instalados sensores de temperatura tipo RTDs (TEs), vibração radial (VEs) e deslocamento axial (ZEs). 2.3.2. Sistema de selagem O sistema de selagem tem a finalidade de minimizar as fugas de gás interna e externamente ao compressor entre as partes móveis (rotor) e estáticas (diafragma e carcaça). Esse sistema se divide em: Selagem interna;• Selagem externa.• As fugas internas provocam a queda da eficiência de compressão devido à recirculaçãodo gás nos impelidores, enquanto as fugas externas podem acarretar desequilíbrio no pistão de balanceamento, acesso de gás aos mancais e fuga para atmosfera local. A selagem interna de um compressor centrífugo compreende dois pontos por impelidor. As fugas ocorrem onde o gás, procurando sempre as regiões de menor pressão, tenta passar pelas pequenas folgas entre o conjunto rotativo e as partes estacionárias. CORPORATIVA 44 Alta Competência Selo de labirinto Impelidor Diagrama de sucção Selagem interna de um compressor centrífugo Os dispositivos utilizados com essa finalidade são os anéis de labirintos, constituídos por uma superfície filetada que minimiza o vazamento do gás pela sucessão de mudanças de direção que lhe são impostas. Os anéis de labirintos são encaixados nas extremidades dos diafragmas e servem também para efetuar a vedação do pistão de balanceamento. São fabricados em metal macio, usualmente o alumínio, que se deforma ao menor contato com o eixo, de modo a não introduzir carregamento transversal sobre o mesmo. A selagem externa tem como finalidade impedir o vazamento do gás através da passagem entre a periferia do eixo e as partes estacionárias nas extremidades dos compressores, evitando, assim, a fuga do gás para o meio externo (atmosfera). O dispositivo de selagem do lado do bocal de sucção atua sujeito à pressão e à temperatura de sucção do sistema. Enquanto isso, do lado da descarga, verifica-se uma pressão ligeiramente superior à de sucção em razão da linha de balanceamento e uma temperatura próxima da temperatura de descarga do compressor. Esses parâmetros, além da natureza do gás comprimido, definem as características da selagem a ser utilizada. Há quatro tipos de selagem externa para compressores centrífugos. São elas: Selo de labirintos;• Selo de anéis de carvão;• CORPORATIVA Capítulo 2. Compressores centrífugos 45 Selo de anéis flutuantes ou de filme de óleo;• Selo seco.• Atualmente, os compressores centrífugos do E&P utilizam selos externos do tipo seco. Nesses selos, é utilizado gás com a finalidade de promover o resfriamento das superfícies de contato do selo, portanto, é necessário que o gás seja condicionado, isto é, isento de impurezas e umidade. 2.3.3. Sistema de balanceamento axial Nos compressores centrífugos, o gás descarregado pelos impelidores ocupa o espaço existente entre os próprios impelidores e os diafragmas, gerando um campo de pressões. A distribuição das pressões resulta em uma força axial no sentido da descarga para a sucção do compressor. O somatório das forças atuantes sobre cada impelidor corresponde ao que é denominado empuxo axial. Observe a ilustração a seguir: Empuxo axial Pressão de descarga EixoOlhal do impelidor Pressão de sucção Resultante das forças: empuxo axial O posicionamento axial do conjunto rotativo é mantido pelo mancal de escora. O bom funcionamento desse dispositivo exige que o empuxo axial seja moderado, pois, caso contrário, teríamos um rápido desgaste das pastilhas e uma elevada dissipação de energia em perdas mecânicas. Para contornar isso, os projetistas dos compressores devem optar por um dos seguintes recursos: CORPORATIVA 46 Alta Competência Uso de pistão ou tambor de balanceamento e linha de • balanceamento; Uso de fluxo em duplo sentido.• O pistão de balanceamento é uma peça cilíndrica, fixada ao conjunto rotativo logo após o último impelidor, com a finalidade de gerar uma força contrária ao empuxo axial. A face interna do pistão de balanceamento fica naturalmente exposta à pressão de descarga, enquanto a outra face fica submetida à pressão de sucção através de uma câmara ligada à sucção do compressor por uma tubulação externa denominada linha de balanceamento. Pistão de balanceamento Linha de balanceamento para sucçãoPara descarga Tendo uma das faces expostas à pressão de descarga e a outra à pressão de sucção, é gerada uma força contrária e de aproximadamente mesma intensidade ao empuxo axial, promovendo o deslocamento do eixo no sentido da sucção para a descarga, balanceando o conjunto rotor axialmente. Por meio da determinação da área transversal do pistão de balanceamento, o projetista pode compensar o empuxo axial na medida desejada. O outro recurso consiste em estabelecer dois conjuntos de impelidores no mesmo eixo, de modo que eles sejam percorridos em sentidos opostos pelo gás (back to back). Nesse caso, a anulação do empuxo axial não é absoluta, tornando-se necessária a instalação do pistão de balanceamento de menor porte, em relação ao emprego anteriormente citado. CORPORATIVA Capítulo 2. Compressores centrífugos 47 2.4. Circuitos auxiliares de um compressor centrífugo Os circuitos auxiliares de um compressor centrífugo atuam com componentes externos ao compressor com a finalidade de proporcionar a partida, a operação e a parada do equipamento de forma segura. Os principais circuitos estão explicados a seguir. 2.4.1. Circuito de óleo de selagem O objetivo do circuito de óleo de selagem é efetuar a selagem das fugas de gás através dos selos de anéis flutuantes ou anéis de carvão (carbono sintético) localizados nas extremidades dos eixos dos compressores na parte externa, durante a seqüência de partida, operação normal e parada. Dessa maneira, evita-se o vazamento de gás dos selos externos para os mancais e para a atmosfera, o que acarretaria sérios riscos operacionais. Observe, nas ilustrações a seguir, os dois tipos diferentes de selagem: Selo de carvão Injeção gás de selagem Selo de carvão Injeção óleo de selagem Injeção óleo lubrificante Ps Mancal radialÓleo selagem + Óleo lubrificante para o Tg Óleo + Gás para tratamento Gás Gás Rotor Eixo CORPORATIVA 48 Alta Competência 48 C E G ás d e re fe rê n ci a P/ r es er va tó ri o PDCV Retorno de óleo contaminado para separador Alívio para atmosferaP/ tanques elevados P/ tanques elevados Alívio para atmosfera Ar de sepa ração Supri ment o de óleo de se lagem Equa lizaçã o da selag em Linha de balan ceam ento B D D B E A N C T P/ reservatório Retorn o de ól eo não co ntamin ado Retorn o de ól eo para c ontrole de pre ssão Retorno de óleo contaminado para separador Selo de anéis flutuantes O circuito de óleo de selagem utiliza óleo mineral (normalmente o TR-32), e tem a finalidade de suprir óleo limpo e isento de gás a uma temperatura determinada e com pressão superior ao gás de referência. Esse circuito é equipado com: Reservatório (armazenar o óleo);• Bombas CA (bombeamento do óleo);• Resfriadores dúplex (resfriam o óleo);• Filtros dúplex (filtram o óleo); • Válvulas controladoras de pressão diferencial (controlam a • pressão do óleo); Controladora de temperatura (controlam a temperatura • do óleo); CORPORATIVA Capítulo 2. Compressores centrífugos 4949 Válvulas de segurança (protegem os equipamentos quanto • à sobrepressão); Tanques elevados - • overheads ou rundown (tanques que proporcionam o diferencial de pressão de óleo); Tanque desgaseificador com resistência de aquecimento • (proporcionam a liberação do gás); Sensores de pressão diferencial, de temperatura e de nível • (protegem o compressor). 2.4.2. Circuito de gás de selagem O circuito de gás de selagem tem a finalidade de suprir gás limpo e seco a uma pressão acima do gás de referência – ou seja, no ponto em que tem que ser selado – para a pressurização do selo. O consumo de gás é muito pequeno, pois passa entre os dois discos afastados 3 milionésimos de milímetro. Esse gás é encaminhado para o circuito de queima de gás da unidade passando pelo vent primário. O selo seco é composto por dois discos, um rotativo e outro estacionário. Para compressores de alta pressão são empregados selos secos duplos, que consistem de dois selos secos em série, conforme ilustrados a seguir: Vent Secundário Vent Primário Lado do mancal Selo de gás secundário
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