Compressores_Vol_eng_2023 2

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1. CONCEITOS 
 
1.1 Compressão 
A palavra compressão, vem do latim compressio, que é a ação e o efeito de comprimir, 
ou reduzir para um menor volume, ou seja, a compressão é o resultado da aplicação de uma 
força de compressão a um material ou fluido, resultando em uma redução em seu volume. 
Este processo aumenta a pressão num sistema pela ação de agentes externos. 
 
 
1.2 Teoria Cinética dos Gases 
Os gases são fluidos compostos de moléculas ou de átomos que apresentam baixa 
interação entre os mesmos, sua forma e o volume é do recipiente que os contém. Alguns 
exemplos de gases moleculares são: 
- O ar que respiramos é constituído em sua maioria de gás nitrogênio (N2) e de gás 
oxigênio (O2); 
 - O gás natural que é constituído basicamente de gás metano (CH4); 
- O gás ozônio (O3) encontrado na estratosfera. 
Agora falando de gases formados por átomos, isso ocorre somente no caso dos gases 
nobres (pertencentes à família 18 da tabela periódica). Entre eles, temos o gás hélio (He) e o 
gás neônio (Ne). 
Visto que não podemos ver as moléculas e os átomos que formam os gases, os 
cientistas criaram um modelo conhecido como teoria cinética dos gases ou teoria do gás 
ideal, que é usado apenas como um modelo para facilitar o estudo da mecânica dos fluidos. 
A Teoria Cinética dos gases inicia-se com o conceito de gás ideal ou perfeito. O 
comportamento dos gases reais aproxima-se, em certas condições, do comportamento dos 
gases ideais, obedecendo à lei dos gases (relação entre pressão, volume e temperatura). 
Segundo essa teoria, os gases são formados por partículas que ficam bem afastadas 
umas das outras e que estão em movimento constante, de forma veloz, livre e desordenada. O 
aumento da temperatura faz com que essas partículas se movimentem com maior velocidade, 
pois há aumento de sua energia cinética média, que é diretamente proporcional à temperatura 
termodinâmica (na escala kelvin), conforme mostra a equação a seguir: 
EC = k . T – Onde o k é a constante. 
 
 2
Além disso, a teoria cinética dos gases considera que os gases ideais possuem as 
seguintes características principais: 
- Movem-se desordenadamente (caos molecular) e apresentam velocidades variáveis, 
cuja média está relacionada com a temperatura do gás. 
- Forças de atração intermolecular: O gás ideal não interage com outros gases. É 
importante lembrar que esse é o comportamento dos gases ideais, e não dos gases reais. Por 
exemplo, os gases reais interagem sim uns com os outros. Apesar disso, gases reais em 
determinadas condições (baixas pressões e altas temperaturas) possuem um comportamento 
bem próximo do ideal. 
- Densidade (massa/volume): os gases apresentam baixa densidade porque, em 
comparação com os líquidos e sólidos, a mesma massa ocupa um volume muito maior. 
- Chocam-se elasticamente entre si e com as paredes do recipiente, não havendo, 
portanto, perda energética nessas colisões. 
- Volume: o volume dos gases não é fixo porque é sempre igual ao volume do 
recipiente que os contém; 
- Forças sobre as paredes do recipiente: a pressão exercida pelo gás é o resultado do 
movimento do choque das moléculas sobre as paredes do recipiente que os contém. Esses 
choques ocorrem de forma elástica, o que significa que não há variação da energia mecânica 
total desde que o gás esteja em equilíbrio com o meio externo, ou seja, a temperatura do gás e 
a do meio externo não podem ser diferentes. O aumento na temperatura faz com que as 
partículas se movimentem com maior velocidade, o que resulta também em um aumento da 
pressão exercida pelo gás (MERLE, 2006). 
 
Os gases reais são todos os gases existentes na natureza, o comportamento dos gases 
reais se aproxima do modelo de um gás ideal quando estão em altas temperaturas e baixas 
pressões, nestes casos são os gases reais considerados ideais para facilitar os cálculos. Em 
oposição aos gases ideais, os gases reais não podem ser explicados e modelados inteiramente 
usando-se a lei dos gases ideais. 
 Um gás, em alta temperatura (alto grau de agitação molecular), exerce baixa pressão, 
de acordo com a condição estabelecida para que o gás real tenha comportamento próximo do 
ideal, devido a pequena quantidade de moléculas no recipiente. 
 
 
 3
O gás real nessa situação se comporta de modo aproximado como ideal porque, 
havendo poucas moléculas em temperatura elevada, a distância média entre as moléculas é 
muito grande, sendo pequena a intensidade das forças de ação entre elas. A quantidade 
pequena de moléculas faz com que o volume próprio delas seja desprezível quando 
comparado com o volume total ocupado pelo gás. 
Os gases nobres, como hélio e o argônio, por serem gases atômicos, não formando 
normalmente moléculas, são mais próximos dos gases ideais, pois suas partículas se 
comportam mais como as características idealizadas e pontuais dos gases ideais (MERLE, 
2006). 
 
 
1.3 Variáveis de Estado 
Quando estudamos um gás, temos que estudar suas três grandezas fundamentais: 
pressão, volume e temperatura. Essas grandezas são chamadas de variáveis de estado de um 
gás ideal, porque elas influenciam grandemente suas propriedades e comportamento 
Qualquer equação que englobe as três variáveis constitui uma equação de estado do 
gás. As equações a seguir relacionam as três transformações gasosas de uma massa fixa de 
gás. 
PV = K – Transformação Isotérmica, temperatura constante (Lei de Boyle). 
V/T = K – Transformação Isobáricas, onde a pressão é constante (Lei de Charles). 
P/T = K – Transformação Isovolumétrica ou Isocórica, volume constante (Lei de Gay 
Lussac). 
Onde: 
P – Pressão; 
V – Volume; 
T – Temperatura; 
K – Constante. 
 
As transformações gasosas podem ser representadas por uma única equação. A 
chamada Equação geral dos gases: 
P1 V1/ T1 = P2 V2/T2 
Através dessa equação podemos descobrir, por exemplo, as alterações do volume de 
um gás em determinadas condições de temperatura e pressão (MERLE, 2006). 
. 
 4
1.4 Equação de Clapeyron 
Conhecida essas três leis (Boyle; Charles e Gay Lussac) o engenheiro, físico francês, 
Benoit Pierre Emile Clapeyron, estabeleceu uma equação chamada de Equação de Clapeyron, 
que relaciona três variáveis (pressão, volume e temperatura) de estado para uma quantidade 
de matéria igual a n, descrevendo totalmente o comportamento de um gás ideal ou perfeito. 
A Equação de Clapeyron é conhecida também como Equação de Estado dos Gases 
Perfeitos e é usada para relacionar as grandezas de estado dos gases com o número de mols, 
desde que não haja variação na massa do gás (MERLE, 2006). 
Conforme a equação de Clapeyron, a compressão de um gás também provoca o 
aumento de sua temperatura. 
A equação de Clapeyron: PV = nRT 
 Onde: 
 P = pressão; 
 V= volume; 
 n = número de mols do gás; 
 R = constante universal dos gases perfeitos que vale 8,314 J·K−1mol−1 (para todos os gases 
perfeitos) 
 T = temperatura. 
 
 
1.5 Fator de Compressibilidade dos Gases Reais (Z) 
 
Um gás real tende a se comportar como ideal quando o fator de compressibilidade (Z) 
tende a um (1), ou seja, quando a pressão é baixa e a temperatura é alta, para que a distância 
entre as moléculas seja a maior possível. Nessas condições, os choques entre as moléculas se 
tornam praticamente elásticos, havendo pouca ou praticamente nenhuma perda de energia 
cinética. 
Analisando a respeito da temperatura alta, a alta energia cinética faz com que os 
choques entre as moléculas sejam quase elásticos, e quando elas se aproximam a interação 
seja por um momento curto e a interação acaba não sendo o suficiente para mudar a trajetória 
das partículas no gás. Já a respeito da baixa pressão, as moléculas estão muito afastadas. E 
como a interação depende fortemente da distância das partículas, grandes distâncias fazem 
com que o efeito de interação seja praticamente desprezível. 
 
 5
Devido a estes fatoresquando a equação de estado dos gases perfeitos não oferece 
precisão satisfatória utilizamos o fator de compressibilidade (Z), definido como sendo a razão 
entre o volume ocupado por um gás e o volume ocupado pelo gás ideal de mesma natureza 
molecular, nas mesmas condições de pressão e temperatura. 
Z = V/Videal 
PV = ZRT – Forma de equação de estado para gases reais 
Para um gás ideal Z = 1, enquanto que o afastamento desse valor fornece uma medida do 
desvio da idealidade apresentado por um gás real. 
 
 
1.6 Fundamentos Termodinâmicos 
A termodinâmica é uma ciência onde são estudados o armazenamento, a conversão e 
a transferência de energia. Estas energias podem ser a energia interna que está associada à 
temperatura, a energia cinética que está associada ao movimento, a energia potencial que está 
associada a altura e a energia química que está associada a composição química. Estas 
energias podem ser convertidas de uma forma para outra e podem ser transferidas através da 
fronteira de um sistema através do calor ou trabalho. 
 Na área da física quando se fala do estudo do movimento é frequentemente empregado 
o conceito de partícula, no sentido de designar uma porção indivisível de matéria. Uma 
partícula seria associada a si duas formas elementares de energia: A cinética e a potencial. A 
energia cinética é em função da velocidade de deslocamento, enquanto a energia potencial 
depende da posição da partícula com relação aos campos de forças que atuam sobre ela. 
A termodinâmica clássica está mais propriamente interessada no conceito de sistema, 
que seria constituído por um número fixo de partículas encerrado em um contorno fisicamente 
definido, ou seja, um sistema termodinâmico é a quantidade fixa de matéria contida dentro de 
um volume fechado. Toda a matéria e o espaço externo ao sistema são chamados de meio ou 
vizinhança (MERLE, 2006). 
Um sistema interage com a sua vizinhança transferindo energia através de sua 
fronteira. Nenhuma matéria cruza a fronteira de um sistema, mas o calor e o trabalho podem 
cruzar a fronteira. A figura 01 mostra um exemplo de um sistema. 
 
 
 
 6
O exemplo mostra um gás comprimido contido em um cilindro, que representa o 
sistema (o fluido de trabalho) e a linha pontilhada mostra a fronteira do sistema. Se este 
conjunto é aquecido, a temperatura do gás amentará e o embolo se eleva, a fronteira do 
sistema se move, o calor e o trabalho cruzam a fronteira, mas não a matéria que compõe o 
sistema. 
 
Figura 01 - Gás comprimido dentro de um cilindro. 
 
 
Fonte: Acervo do autor. 
 
O Sistema Isolado é aquele não é influenciado pela vizinhança, ou seja, calor, 
trabalho e matéria não cruzam a fronteira do sistema. 
 
O estado termodinâmico é a quantificação da massa ou número de moléculas 
existentes no sistema. Se um sistema termodinâmico, estando completamente isolado de suas 
vizinhanças, não apresenta qualquer tendência de variação de suas propriedades, dizemos que 
ele se encontra em equilíbrio termodinâmico. 
A condição de não equilíbrio é inerente a todos os processos, dito que é o desequilíbrio 
ao qual é submetido o sistema que provoca a mudança de estado. A interação de um sistema 
com as vizinhanças ocorre à evolução do estado termodinâmico do sistema, configurando o 
onde denominamos um processo termodinâmico. 
 
O Volume de controle é um volume no espaço para o qual ou do qual uma substância 
escoa, já a superfície de controle é a superfície que envolve totalmente o volume de controle. 
Um compressor, uma turbina, uma bomba e um balão inflado ou esvaziado são exemplos de 
volume de controle. 
 
 
 7
Em uma análise de determinado problema devemos decidir de um sistema deve ser 
empregado ou se um volume de controle é mais útil. Se há fluxo de massa através da 
fronteira, um volume de controle é necessário, caso contrário será um determinado como um 
sistema. 
Então em um volume de controle não possui uma quantidade fixa de massa, pela 
superfície de controle pode fluir energia (calor e trabalho) e matéria (massa). Na figura 02 
mostra um exemplo de volume de controle com o fluxo de fluído (massa) através de um 
compressor. Também neste processo há cruzamento de energia pela superfície de controle, 
entra o trabalho e sai o calor (MERLE, 2006). 
 
Figura 02- Fluxo de fluído através do compressor. 
 
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAhG_sAH/termo-aula-1 (com adaptações). 
 
O Calor (Q) e Trabalho (W), são formas pelas quais a energia interna de um sistema 
pode transferir para as suas vizinhanças 
 
A Entropia (S) tem seu valor aumentado quando há recebimento de calor ou quando 
executa um processo não ideal. E diminui somente quando há rejeição de calor. A entropia 
funciona como uma medida do grau de não idealidade de um processo (MERLE, 2006). 
 
Processo ideal ∆S = 0 
Processo real ∆S > 0 
Processo impossível ∆S < 0 
 
 
 
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1.7 Vazão 
Vazão ou caudal é o volume ou a quantidade de massa de determinado fluido que 
passa por uma determinada seção de um conduto livre ou forçado, por uma unidade de tempo. 
Quanto maior for a vazão maior será a rapidez desta quantidade ou volume deste determinado 
fluido irá escoar. Podemos dividir a vazão em volumétrica e mássica. 
 
A Vazão Volumétrica é definida como sendo a quantidade em volume que escoa 
através de uma seção em um intervalo de tempo considerado. Na medição de vazão 
volumétrica é importante referenciar as condições básicas de pressão e temperatura, 
principalmente para gases e vapor, pois o volume de uma substância depende da pressão e da 
temperatura a que está submetido. 
É representado pela letra Q, ou por Qv, e expressa pela seguinte equação: Qv= V/t 
Onde: 
V = volume 
t = tempo 
As unidades de vazão volumétricas mais utilizadas são: 
- Pés cúbicos por minuto (cfm); 
- Litros por hora (l/h); 
- Litros por minuto (l/min); 
- Galões por minuto (gpm); 
- Metros cúbicos por hora (m³/h). 
 
A Vazão Mássica é definida como sendo a quantidade em massa de um fluido que 
escoa através da seção de uma tubulação ou um canal por unidade de tempo. 
É representado pela letra Q, ou por Qm, e expressa pela seguinte equação: Qm= m/t 
Onde: 
m = massa 
t = tempo 
As unidades de vazão de massa mais utilizadas são: 
- Quilograma por hora (kg/h) 
- Libra por hora (lb/h) 
- Normal metro por hora (Nm3/h) 
 
 
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2. COMPRESSORES 
 
2.1 Introdução 
O compressor é aquilo que comprime (prensa, oprime, reduz para um menor volume). 
O termo é usado para designar qualquer máquina que, graças a um aumento de pressão, é 
capaz de deslocar ou armazenar os fluidos compressíveis (ar, vapor de água, hidrogênio, gás 
natural e outros). Estes tipos de fluidos podem também ser escoados por ejetores, 
ventiladores, sopradores e bombas de vácuo, porém com um aumento de pressão muito 
pequeno. 
 
Os Compressores podem ser requeridos para as mais variadas condições de operação, 
de modo para a sua especificação, o projeto que ele estará inserido, sua operação, sua 
manutenção e fundamental saber sua aplicação. 
 
Um compressor, como outro equipamento de fluxo, tem seu comportamento 
influenciado pelas características do processo no qual está inserido. 
Está influência nos compressores podem ser representadas por quatro parâmetros: 
- Pressão de sucção (Ps) 
- Temperatura de sucção (Ts) 
- Natureza molecular de gás (composição) 
- Pressão de descarga (Pd) 
 
Assim, é possível considerar que os valores instantaneamente assumidos por estes 
parâmetros definem todas as grandezas associadas ao desempenho do compressor, dentre as 
quais podemos citar: 
- Vazão de operação (mássica m ou volumétrica Vm) 
- Potência de compressão (W) 
- Temperatura de descarga (Td) 
- Eficiência 
- Intensidade de esforços 
 
 
 
 
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2.2 Controle de Capacidade em um Sistema de Compressão 
A capacidade de um compressor deve ser regulada parase adaptar ao sistema de 
demanda real, pois em uma planta industrial pode operar em situações muito diversas e as 
razões mais comuns são: 
- Variação do nível de produção ou do objetivo de produção de uma unidade 
industrial. 
- Mudança das características da carga, dos insumos (matéria prima) ou do meio 
ambiente. 
Para minimizar os efeitos das mudanças operacionais acima mencionadas, evitando 
que o processo seja levado a uma condição inaceitável de operação utilizamos o controle 
automático denominado de controle de capacidade (RODRIGUES, 1995). 
Este controle visa modular o fluxo do fluido (gás) de modo a manter constante umas 
das seguintes grandezas: 
- Pressão de sucção 
- Pressão de descarga 
- Vazão. 
O tipo de controle depende da característica do compressor, do acionador e do 
processo que este equipamento precisa atender. O controle de um compressor pode ainda ser 
pela a variação da velocidade ou através do sistema de liga-desliga. 
 
2.3 Classificação Quanto ao Princípio de Concepção 
Conforme Paulo Sérgio Rodrigues (1995), a compressão pode ser concebida de 
maneira Volumétrica ou Dinâmica. 
 
- Compressão volumétrica 
A compressão volumétrica, também conhecida por deslocamento positivo, onde 
resulta na redução de um volume. Neste tipo de processo podemos ter o fluxo intermitente ou 
contínuo. 
 
- Compressão dinâmica 
Compressores dinâmicos ou turbocompressores neste caso, a elevação da pressão é 
obtida pela transformação de energia cinética em pressão, ou seja, é cedida a energia para 
movimentar o fluido e quando este fluido desacelera a pressão aumenta (efeito difusor). Neste 
caso o fluxo é sempre contínuo. 
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2.4 Tipos de Compressores 
Os compressores podem ser classificados em função do princípio de concepção e do 
princípio construtivo. A figura 03 mostra alguns tipos de compressores. 
 
Figura 03 – Tipos de compressores. 
 
Fonte: http://principo.org/pneumtica-tipos-de-compressores-de-palhetas.html (com 
adaptações). 
 
 
2.5 Características e Limitações. 
Cada tipo de compressor tem suas características e limitações, dependendo da 
aplicação um tipo de compressor deve ser selecionado. A tabela 01 mostra o comparativo 
entre pressão, vazão e a relação de compressão por estágio de alguns equipamentos. 
 
Tabela 01 – Características dos compressores 
 
Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAELAAF/compressores (com adaptações). 
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2.6 Classificação Quanto as Aplicações 
De acordo com as características construtivas dos compressores os mesmos são 
classificados de acordo com sua aplicação. Normalmente eles são classificados da seguinte 
maneira: 
 
 - Compressores de ar para serviços ordinários 
São fabricados em série visando baixo custo inicial de investimento. Destinam-se, 
normalmente, a serviços de jateamento e acionamento de pequenas máquinas pneumáticas, 
limpeza, pinturas e outros; 
 
- Compressores de ar para serviços industriais 
Encarregadas do suprimento do ar em unidades industriais. São máquinas de grande 
porte e de custo aquisitivo e operacional elevado; 
 
- Compressores de refrigeração 
São desenvolvidos para operar com fluidos bastante específicos e em condições de 
sucção e descarga pouco variáveis; 
 
- Compressores de gás ou de processo 
São máquinas de enorme vazão e potência, podem ser requeridos para as mais variadas 
condições de operação. Sua especificação, projeto, operação, manutenção depende da sua 
aplicação; 
 
 - Serviços de vácuo (ou bomba de vácuo) 
Trabalham em condições bem peculiares. A pressão de sucção é subatmosférica e o 
fluido de trabalho é normalmente o ar (RODRIGUES, 1995). 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3 COMPRESSORES VOLUMÉTRICOS ROTATIVOS 
 
3.1 Compressor de Lóbulos ou Roots 
O compressor chamado Roots ou Lóbulos é um tipo especial de compressor de 
engrenagem, estas engrenagens são especiais que normalmente são dois dentes ou três dentes. 
O compressor de lóbulos, para alguns fabricantes (como por exemplo a Omel) é 
considerado como soprador roots, embora seja classificado como compressor volumétrico, 
este tipo de compressor não possui compressão interna. Os rotores apenas deslocam o gás de 
uma região de baixa pressão para uma região de alta pressão. Oferece elevações muito 
pequenas de pressão. É um equipamento de baixo custo e que pode suportar longa duração de 
funcionamento sem cuidados com de manutenção (RODRIGUES, 1995). 
Os lóbulos giram em sentidos diferentes no interior de uma carcaça, aprisionando o 
fluido na câmara formada entre o rotor e a carcaça. O fluido é conduzido rumo à descarga da 
máquina, onde é pressurizado pelas resistências opostas ao escoamento e encontrará uma 
contrapressão esta contrapressão será a pressão do sistema. Na figura 04 mostra o fluxo do 
fluido por um compressor de lóbulos de dois dentes e na figura 05 o de três dentes. 
 
Figura 04 - Funcionamento do compressor de lóbulos com dois dentes 
 
Fonte: https://www.pdblowers.com/c9-universal-rai-roots-blower-urai.php 
 
Figura 05 - Funcionamento do compressor de lóbulos com três dentes 
 
Fonte: Omel. 
 
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3.2 Compressor de Dentes (Engrenagens) 
Os compressores de engrenagens são constituídos de duas rodas dentadas que giram 
no interior de uma carcaça estanque. A figura 06 mostra um do fabricante Atlas Copco. 
 
Figura 06 – Compressor de dentes do fabricante Atlas Copco 
 
Fonte: Atlascopco 
 
O princípio de funcionamento é baseado no movimento das engrenagens que aspira o 
fluido no lado em que os dentes se afastam e descarrega no lado em que os dentes se 
aproximam. A figura 07 mostra o princípio de trabalho dos dentes rotatórios. 
1. O ar atmosférico é aspirado através da entrada a câmara de compressão como resultado da 
ação de rotação dos rotores dos dentes. 
2. O ar é preso entre os dentes dos rotores macho e fêmea. 
3. Etapa onde a compressão ocorre. A rotação do rotor macho e fêmea um para o outro, 
diminuindo o espaço livre, resultando em um aumento na pressão. 
4. O rotor fêmea expõe a porta de saída e o fluido é entregue ao sistema. 
 
Figura 07 – O princípio de trabalho dos dentes rotatórios 
 
Fonte: Atlascopco 
 
 
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3.3 Compressor de Palhetas 
São constituídos por uma carcaça cilíndrica dentro da qual gira um tambor excêntrico, 
ranhurado e provido de palhetas radiais. Quando o rotor o gira as palhetas são pressionadas 
contra as paredes do estator (carcaça), pela força centrífuga, pois o rotor é provido de palhetas 
especiais, que deslizam nas ranhuras. Geralmente o material utilizado para fabricação destas 
palhetas são o bronze, carvão ou grafite. 
Conforme Rodrigues (1995) o princípio de funcionamento deste tipo de compressor se 
se aplica da seguinte forma, o fluido admitido é introduzido no espaço entre as palhetas na sua 
posição mais excêntrica (afastada) onde o volume é maior, o volume do fluido é reduzido até 
a descarga devido o espaço ente o rotor e o estator diminuírem. Está redução de espaço é 
alcançada conforme as palhetas se aproxima do centro do rotor, que é realizada pela própria 
parede do estator. A figura 08 mostra o percurso do fluido em um compressor de palhetas. 
 
Figura 08 – O percurso do fluido em um compressor de palhetas 
 
Fonte: https://image.slidesharecdn.com/elementosdeneumticaehidrulica-121201171422-
phpapp01/95/elementos-de-neumtica-e-hidrulica-13-638.jpg?cb=1354382140 
 
Figura 09 – Rotor com as palhetas deslizantes 
 
Fonte: http://www.signotec.com.br/palhetas_grafite.html 
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3.4 Compressor Espiral ou Scroll 
Este tipo de compressor possui um princípio de funcionamento inovador e de extrema 
simplicidade. Compreende de uma espiral fixa (presa à carcaça) e outra orbitante (móvel) e a 
compressão do fluido processa-se pela interação destas duas espiras na figura 10 mostra a 
espiral fixa e a orbital (móvel), a sucção e descarga deste tipo de compressor. 
 
Figura 10 – A espiralfixa e a orbital (móvel), os pontos de sucção e descarga 
 
Fonte: http://avti-online.com/wp-content/uploads/2014/01/fig_2_65.jpg (com adaptações). 
 
O caminho do fluido pelo compressor espiral prossegue sendo admitido pela câmara 
de compressão no lado de fora do elemento orbitante, em seguida esse fluido se situa no 
interior da câmara, a espiral móvel veda a abertura de entrada, com seu movimento orbitante o 
espaço entre ambas (fixa e móvel) diminui, produzindo uma vazão contínua de fluido 
comprimido isento pulsações, que sai do elemento através de uma abertura de descarga 
situada no centro da espiral fixa. A figura 11 mostra o caminho do fluido através das espirais. 
 
Figura 11 – O caminho do fluido (gás) através das espirais 
 
Fonte: http://www.ambientegelado.com.br/v21/images/texto_compres_emerson_02.gif 
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A espiral orbitante está acoplada ao virabrequim e orbita em vez de girar. O 
movimento de órbita cria uma série de bolsões com o gás que viajam entre as duas espirais. 
Na parte externa das espirais, os bolsos aspiram gás e depois passam para o centro da espiral, 
onde o gás é descarregado. À medida que o gás se movimenta para os bolsos internos cada 
vez menores, a temperatura e a pressão aumentam até a pressão de descarga desejada. Este 
processo ocorre sem ou com a presença de óleo, devido seus elementos metálicos das espirais 
de compressão não entrarem em contato entre si (RODRIGUES, 1995). 
 
Algumas vantagens do compressor do tipo Espiral podem ser descritas como: 
- Nível de ruído extremamente baixo 
A baixa velocidade dos elementos compressores de espiral garante que os 
compressores de espiral são extremamente silenciosos. 
Podendo ser utilizados em ambientes fechados como por exemplo em uma sala ou em 
um laboratório como é mostrado na figura 12. 
 
Figura 12 - Compressor de ar do fabricante Atlas Copco 
 
Fonte: https://www.atlascopco.com/content/dam/atlas-copco/compressor-technique/industrial-
air/documents/brochures/air-compressors/oil-free-compressors/SF1-22_leaflet_EN.pdf 
 
 
 
 
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- Fluido (gás/ar) puro, isento de óleo 
Este tipo de compressor pode ser usado para compressão de fluidos que precisam ser 
isentos de óleo, devido seus elementos metálicos das espirais de compressão não entrarem em 
contato entre si, com isso, não é necessário lubrificar a câmara de compressão com óleo. Por 
isso, o princípio da compressão com espiral garante fluido isento de óleo de elevada 
qualidade. Também pode ser utilizado com óleo é o caso dos compressores usados em 
processo de refrigeração. Como por exemplo o compressor espiral do fabricante da Emerson 
mostrado na figura 13. 
 
Figura 13 – Compressor espiral do fabricante da Emerson usado em refrigeração 
 
Fonte: http://www.emersonclimate.com/pt-LA/Products/Compressors/Scroll_Compressors 
/copeland_scroll_residential/Pages/CopelandScrollZRK5Compressor.aspx 
 
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3.5 Compressor Parafuso 
O compressor parafuso emprega uma ação rotativa para comprimir e ejetar o fluido. A 
parte principal consiste de dois parafusos em formato helicoidais misturados apoiados em 
suas extremidades por mancais. Estes rotores em forma de parafusos giram em sentido 
contrário mantendo entre si uma condição de engrenamento, um dos rotores normalmente que 
tem quatro lóbulos convexos é denominado rotor macho e o que tem normalmente seis 
lóbulos côncavos é denominado rotor fêmea (RODRIGUES, 1995). 
 A figura 14 mostra um compressor parafuso em corte do fabricante Adijabata e a 
figura 15 um conjunto de rotores macho e fêmea. 
 
Figura 14 – Compressor parafuso conjunto de rotores macho e fêmea. 
 
Fonte: http://www.adijabata.com/ 
 
Figura 15 – Conjunto de rotores macho fêmea para compressores parafusos 
 
Fonte: http://kobelcocompressors.com/index.php/screw_compressor/ 
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A conexão do compressor com o processo se faz através das aberturas de sucção e 
descarga diametralmente opostas, onde o fluido aspirado é comprimido entre os rotores e 
respectivos compartimentos. A figura 16 mostra os bocais. 
 
Figura 16 – Os bocais de sucção de descarga de um compressor parafuso 
 
Fonte: http://mixmanutencao.com.br/compressores/manutencao-compressor (com adptações) 
 
A figura 17 mostra o processo de compressão em um compressor parafuso, onde o 
fluido primeiramente penetra pela abertura de sucção e ocupa os intervalos entre os filetes dos 
rotores. A partir do momento em que há engrenamento de um determinado filete, o gás nele 
contido fica enclausurado entre o rotor e as paredes da carcaça. A rotação faz então que o 
ponto de engrenamento vá se deslocando para frente, reduzindo o espaço disponível para o 
gás e provocando sua compressão. Até chegar a abertura de descarga onde o gás é liberado . 
 
Figura 17 – Processo de compressão no compressor parafuso 
 
1° Etapa – O fluido (gás) penetra pela abertura de sucção e 
ocupa os intervalos entre os filetes dos rotores. 
 
2° Etapa – A partir do momento em que há engrenamento de 
um determinado filete, o gás nele contido fica enclausurado 
entre o rotor e as paredes da carcaça. 
 
3° Etapa – A rotação faz então que o ponto de engrenamento 
vá se deslocando para frente, reduzindo o espaço disponível 
para o gás e provocando sua compressão. 
 
 
4° Etapa – O gás comprimido sai pela descarga. 
 
Fonte: http://principo.org/pneumtica-tipos-de-compressores-de-palhetas.html (com adaptações). 
 21
Alguns tipos de compressores parafusos trabalham isento de óleo no processo de 
compressão, outros tipos utilizam o óleo no processo de compressão. Para estes tipos de 
compressores que trabalham com óleo injetado no processo de compressão este óleo que tem 
as seguintes finalidades: 
- Lubrificar os rotores (eixos parafusos) e mancais; 
- Vedação do espaço livre entre os rotores e o alojamento (carcaça); 
- Ajudar no resfriamento do gás comprimido. 
 
A figura 18 mostra um fluxograma de forma simplificada do trajeto de um gás que 
está sendo comprimido por um compressor do tipo parafuso com adição de óleo ao processo 
de compressão. 
Analisando o este processo a partir da sucção do compressor, inicialmente teremos o 
somente o gás, em seguida já no interior do compressor logo no seu início o gás recebe adição 
de óleo, após o gás com óleo ser comprimido segue para vaso separador, onde será separado o 
gás do óleo, depois ambos seguem caminhos diferentes com destino aos seus permutadores, 
depois o gás segue seu destino e o óleo retorna para ser reutilizado novamente na compressão 
(RODRIGUES, 1995). 
 
Figura 18 – Fluxograma mostrando o caminho do gás e do óleo utilizado na compressão 
 
Fonte: https://i.ytimg.com/vi/NYN-UZizg28/maxresdefault.jpg (com adaptações). 
 
 
 
 
 22
3.6 Compressor de Anel Líquido 
É um tipo de compressor que consiste de uma estrutura que é parcialmente cheia com 
líquido e um impulsor ou rotor com pás ou palhetas fixas. São normalmente utilizados para 
recuperação de gases ou vapores em aplicações industriais. Seu Impulsor é montado de forma 
excêntrica em relação à carcaça, de modo que o fluido a ser comprimido transite de uma área 
maior para a menor, ocorrendo à redução o seu volume. 
O líquido geralmente utilizado é água, que tem contato direto com o fluido (gás) que 
está sendo comprimido. Isto gera um efeito de resfriamento direto, fazendo com que a 
temperatura do gás aumente muito pouco. O compressor pode ser recarregado com líquido 
novo ou o líquido que é resfriado e reciclado. 
 
A figura 19 mostra o fluxograma simplificado de um processo de compressão com um 
compressor de anel líquido. Primeiramente entra somente o fluido (gás) na sucção do 
compressor, depois no interior do compressor o gás recebe fluido refrigerante (em azul), em 
seguida o gás já comprimido com fluido refrigerante (em vermelho) sai pela descarga do 
compressor, depois segue para o vaso separador onde ocorre a separação do gás do fluido 
refrigerante, o gás segueseu destino e o fluido refrigerante passa por um processo de 
resfriamento para ser reutilizado (NASH, 2017). 
 
Figura 19 – Fluxograma simplificado de um processo de 
compressão utilizando um compressor de anel líquido 
 
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=1UQYbo-ZFLU (com adaptações) 
 23
O caminho que o fluido percorre em um compressor de anel líquido pode ser resumido 
em seis etapas a figura 20 mostra estas etapas em um compressor do fabricante NASH. 
1- O ar ou gás representado pelos pontos amarelos, entrando pela sucção. 
2 - O gás atravessa uma passagem interna até as câmaras do rotor pelo movimento do 
anel líquido. 
3- Conforme o rotor gira, as câmaras se enchem de gás. Note que o gás está confinado 
nas câmaras do rotor entre o cone e anel líquido formado pela rotação do líquido (água) 
4- O gás é comprimido à medida que o anel líquido se aproxima do cone. 
5- Quando cada câmara chega até a janela de descarga o gás é expulso. 
6- Os pontos amarelos agrupados indicam uma pressão mais alta saída do compressor. 
 
Figura 20 – O caminho do fluido através do compressor de anel líquido do fabricante NASH 
 
 
 
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=Y99ulE85e8Q (com adaptações) 
 
 
 
 24
4. COMPRESSORES VOLUMÉTRICOS ALTERNATIVOS 
 
 
4.1 Compressor de Membrana ou Diafragma 
O compressor de diafragma é do tipo alternativo, de deslocamento positivo, pode 
possuir um pistão alternativo dentro de um cilindro, onde é empregada uma membrana 
flexível ou um diafragma. 
O diafragma pode ser acionado tanto mecanicamente como hidraulicamente. O 
acionamento mecânico o diafragma é conectado ao pistão, que é fixado a uma biela e esta é 
interligada ao eixo de comando do compressor. A figura 21 mostra um compressor de 
membrana de pequeno porte acionado mecanicamente. 
No acionamento hidráulico o diafragma é movimentado por uma pressão hidráulica 
alternativa no lado oposto ao fluido que está sendo comprimido. A pressão hidráulica é 
produzida geralmente por um pistão. O pistão gerador de pressão é acionado por meio de uma 
haste conectada a uma cruzeta, que está ligada a biela que por sua fez está interligada ao eixo 
do compressor. Este sistema pode ser visto na figura 22 e na figura 23 um tipo de compressor 
de diafragma de médio porte. 
Os compressores de diafragma acionados mecanicamente são fabricados normalmente 
para pequenas capacidades e pressões moderadas, já as unidades acionadas hidraulicamente 
são mais utilizadas para a obtenção de pressões elevadas. 
Como as partes moveis fica separado da câmara de compressão devido a membrana, 
ou seja, o fluido não tem contato com as partes lubrificadas, o fluido fica isento óleo, devido a 
este fato estes compressores são utilizados na indústria alimentícia, farmacêutica e química 
(RODRIGUES, 1995). 
 
Figura 21 – Compressor de membrana de pequeno porte do fabricante Schulz 
 
Fonte: http://lojaschulz.com.br/home/61-compressor-schulz-ar-direto-modelo-jet-master.html 
 25
Figura 22 – Compressor de membrana de acionamento hidráulico em corte 
 
Fonte: https://www.howden.com/en-gb/products-and-services/compressors/diaphragm-
compressor (com adaptações). 
 
Figura 23 – Compressor de diafragma de médio porte 
 
Fonte: http://i00.i.aliimg.com/img/pb/198/720/650/650720198_608.jpg 
 26
4.2 Compressor Alternativo de Pistão 
Os compressores alternativos de pistão são compressores do tipo volumétrico, que 
conseguem elevar a pressão de um fluido gasoso através da redução de seu volume. Está 
redução é realizada pelo movimento alternativo de um pistão em uma câmara (cilindro). 
Neste tipo de compressor utiliza-se um sistema biela-manivela para converter o 
movimento rotativo de um eixo em movimento de translação. Assim, cada rotação do 
acionador, o pistão efetua um percurso de ida e outro de vinda na direção do cabeçote, 
caracterizando o ciclo de operação. A figura 24 mostra o sistema construtivo de um 
compressor alternativo de pequeno porte. 
 
Figura 24 – Sistema construtivo de um compressor alternativo de pequeno porte 
 
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=Ytl5kjNCVY0 (com adaptações). 
 
Outro aspecto importante no projeto é o uso de cilindros lubrificados ou não, sendo 
estes últimos utilizados para a compressão de ar ou gases onde seja essencial que não ocorra 
sua contaminação por óleo lubrificante. Nestes casos, o fabricante prevê que o cilindro seja 
projetado com anéis de grafite ou outro material resistente ao desgaste de modo a manter a 
vedação e eficiência durante a operação . 
 27
No caso de compressores não lubrificados, a seleção apropriada do material das 
válvulas também é essencial para prevenir seu desgaste excessivo. 
A lubrificação dos compressores alternativos possui de um modo geral, dois sistemas 
de lubrificação completamente distintos. Um deles refere-se à lubrificação dos mancais, dos 
elementos de acionamento, isto é eixo, biela e outros componentes moveis. O outro se destina 
a lubrificação dos anéis de selagem no interior da câmara de compressão. 
Os compressores alternativos (volumétricos ou de deslocamento positivo) 
diferenciam-se dos compressores dinâmicos por serem capazes de atingir taxas de compressão 
muito elevadas, mas contrapartida possui uma vazão limitada (RODRIGUES, 1995). 
 
 
4.2.1 Controle de Pulsação do Gás nos Alternativos 
A pulsação é um fenômeno inerente ao modo de trabalho de um compressor 
alternativo dado que as válvulas de sucção e descarga permanecem abertas durante apenas 
parte do ciclo. Este fenômeno é prejudicial ao processo de compressão, para isso a pulsação 
deve ser controlada de modo a: 
- Manter um fluxo de fluido (gás) suave; 
- Prevenir a ocorrência de sobrecargas; 
- Reduzir a vibração global do sistema. 
Normalmente o problema é controlado através do uso de um vaso de pressão 
dimensionado adequadamente para amortecer a pulsação montado próximo dos cilindros de 
sucção e/ou descarga. Estes vasos são chamados de Amortecedores de Pulsações ou 
Garrafas de pulsação (RODRIGUES, 1995). 
A figura 25 ilustra a instalação de uma garrafa de pulsação. 
 
Figura 25 - Garrafas de pulsação. 
 
Fonte: Acervo do autor 
 28
A pulsação que se caracteriza na sucção como na descarga provoca flutuações de 
pressão ao longo de suas tubulações. Estas flutuações geram transtornos e estes amortecedores 
tem a finalidade de evitar que ocorra os seguintes problemas: 
- Vibrações nas tubulações conectadas ao compressor. Este fenômeno vibratório 
decorrente da pulsação se agrava quando as linhas são longas. 
- Instabilidade e erros de medições de pressão e vazão. 
- Perda de performance no compressor. Queda da vazão e aumento do consumo de 
energia. 
Para obter melhores resultados as garrafas de pulsação devem ser montadas próximas 
aos cilindros e de preferência na região central. A Figura 26 mostra um compressor de pistão, 
do fabricante Atlas Copco com suas garrafas de pulsação. 
 
Figura 26 - Compressor de pistão do fabricante Atlas Copco com suas garrafas de pulsação 
 
Fonte: Atlascopco (com adaptações). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 29
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