MF Aula 16 - Compressores Centrífugos

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Curso: Engenharia MecânicaCurso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Máquinas de Fluxo
Prof.: Ricardo FariasMáquinas de Fluxo
Curso: Engenharia MecânicaCurso: Engenharia Mecânica
Disciplina: Máquinas de Fluxo
AULA 16
Compressores Centrífugos
Prof.: Ricardo FariasMáquinas de Fluxo
REVISÃO AULA ANTERIOR
Compressores Alternativos
� Como controlar a eficiência volumétrica dos compressores alternativos?
� Cite 03 formas de controlar a capacidade dos compressores alternativos?
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Compressores Centrífugos
Principais Características
� São máquinas que transferem energia por elevação da velocidade do gás;
� Estes equipamentos possuem a capacidade de comprimir grandes volumes, porém com
níveis de pressão inferior aos compressores volumétricos.níveis de pressão inferior aos compressores volumétricos.
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Compressores Centrífugos
Teoria de Funcionamento
Da mesma forma que as bombas centrífugas os compressores transferem energia ao fluido
por meio da aceleração do gás (rotor), para posterior transformação da energia cinética em
energia de pressão (carcaça).energia de pressão (carcaça).
As leis de equacionamento são as mesmas utilizadas para as bombas.
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Compressores Centrífugos
Eficiência
As perdas na transferência de energia estão relacionadas com os seguintes fatores:
� Atrito entre o gás e os componentes do compressor (rotor e carcaça);� Atrito entre o gás e os componentes do compressor (rotor e carcaça);
� Pouca influência nas perdas devido a baixa viscosidade dos gases
� Turbulência e separação das linhas de fluxo devido as mudanças de direção no processo
de compressão.
� Maior influência já que está relacionada com o ponto de melhor eficiência da
conjunção entre rotor e carcaça.
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conjunção entre rotor e carcaça.
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Eficiência
r (relação de compressão real), rt (relação de compressão teórica).
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Compressores Centrífugos
Curvas de Performance
As curvas de performance possuem a mesma forma daquelas vista para as bombas
centrífugas.
A diferença entre as curvas das bombas para os compressores é que o head na última nãoA diferença entre as curvas das bombas para os compressores é que o head na última não
traduz a pressão ou altura manométrica e sim o trabalho transferido por unidade de massa.
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Compressores Centrífugos
Limites Operacionais
Restrições impostas ao funcionamento dos compressores centrífugos sob determinadas
circunstâncias que acabam por delimitar uma área útil de operação sobre um conjunto de
curvas características. Estes limites são:curvas características. Estes limites são:
� Rotação (inferior e superior);
� Surge;
� Stonewall;
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Limites Operacionais - Rotação
� A máxima rotação contínua de operação é definida em função dos esforços a que é
submetido o conjunto rotativo.
� Já o valor mínimo de rotação deve estar acima da primeira velocidade crítica de vibração.
� A API-617 define que estes limites são 105% da maior e 85% da menor rotação de
operação para atender as condições de operação.
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Limites Operacionais - Surge
� O surge é um fenômeno caracterizado pela instabilidade do ponto de operação;
� Ocorre quando a vazão que o sistema se mostra capaz de absorver é inferior ao valor
mínimo do equipamento;mínimo do equipamento;
� A ocorrência do surge se manifesta através da oscilação de vazão e pressão de descarga,
tendo como conseqüência vibração e ruído excessivo.
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Limites Operacionais - Stonewall
� Compressores centrífugos industriais são projetados para funcionar com um regime de
escoamento subsônico;
� Se a vazão de operação se elevar de tal forma que a velocidade atinja o valor sônico a� Se a vazão de operação se elevar de tal forma que a velocidade atinja o valor sônico a
conseqüência será a limitação do escoamento do fluido em algum ponto no interior do
equipamento;
� Ao contrário do Surge o Stonewall não representa ameaça a integridade física do
equipamento, impactando a eficiência de compressão.
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Compressores Centrífugos
Controle da Capacidade
O controle de capacidade é empregado para manter uma variável de processo constante,
por meio da atuação no compressor. Os métodos mais comuns de atuação são:
� Variação da rotação;
� Estrangulamento da sucção;
� Mudança dos ângulos das pás.
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Compressores Centrífugos
Controle da Capacidade - Rotação
� Possui uma grande sensibilidade da variação da vazão com pequenas mudanças na
rotação;
� É o método mais empregado na indústria devido sua facilidade de implantação e eficiência� É o método mais empregado na indústria devido sua facilidade de implantação e eficiência
do processo de controle e redução no trabalho realizado.
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Compressores Centrífugos
Controle da Capacidade - Estrangulamento
� Esse método é o mais empregado quando o acionador apresenta dificuldade no controle
de rotação (motores elétricos);
� A introdução de uma perda de carga na entrada do compressor reduz a pressão de� A introdução de uma perda de carga na entrada do compressor reduz a pressão de
sucção elevando assim a relação de compressão e head termodinâmico, tendo como
conseqüência a redução da vazão.
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Compressores Centrífugos
Controle da Capacidade - Ângulo de Pás
� Dispositivo de pás fixas, na entrada do primeiro estágio, com ângulo de orientação
variável;
� Produz uma pré rotação do escoamento e obtém variação na capacidade;� Produz uma pré rotação do escoamento e obtém variação na capacidade;
� Sistema pouco utilizado devido complexidade e investimento no sistema de
posicionamento das pás. de compressão e head termodinâmico, tendo como
conseqüência a redução da vazão.
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Compressores Centrífugos
Curvas Características
H
e
a
d
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Referências Bibliográficas
� De FALCO, R., MATTOS E. E, "Bombas industriais", Editora Mcklausen, 1992.
� MACACINTYRE, A. J., "Máquinas Motrizes Hidráulicas", Editora Guanabara Dois, 1983.
� LIMA, EPAMINONDAS PIO C. “Mecânica das Bombas”, 2ª ed, Rio de Janeiro: Editora� LIMA, EPAMINONDAS PIO C. “Mecânica das Bombas”, 2ª ed, Rio de Janeiro: Editora
Interciencia, Petrobrás, 2003.
� SILVA, JAIRO TORRES DA “Bombas Centrífugas Passo a Passo: Manual prático de
manutenção e operação” , 1ª ed, Salvador: Turbotech Engenharia Ltda, 1999.
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