Apostilas de Compressores

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Curso Técnico em Mecânica 
 
Módulo II – Mecânico de Manutenção 
 
MÁQUINAS TÉRMICAS I – 
COMPRESSORES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Educação Profissional 1
SUMÁRIO 
 
1 - CLASSIFICAÇÃO DOS COMPRESSORES 02 
1.1 - INTRODUÇÃO 02 
1.2 - CLASSIFICAÇÃO DOS COMPRESSORES QUANTO ÀS APLICAÇÕES 02 
1.3 - CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE CONCEPÇÃO 03 
1.4 - CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS COMPRESSORES 03 
 
2 - COMPRESSORES ALTERNATIVOS À PISTÃO 09 
2.1 - EMPREGO E CLASSIFICAÇÃO 09 
2.2 - FIGURAS ESQUEMÁTICAS DE COMPRESSORES À PISTÃO 09 
2.3 - ELEMENTOS MECÂNICOS DE UM COMPRESSOR À PISTÃO 12 
2.4 - MECÂNICA DO MECANISMO DE PISTÃO, BIELA E EIXO DE 
MANIVELAS 13 
2.5 - ESPAÇO MORTO OU NOCIVO 15 
2.6 - CICLO TEÓRICO DE COMPRESSÃO (SEM ESPAÇO MORTO) 16 
2.7 - CICLO TEÓRICO DE COMPRESSÃO (COM ESPAÇO MORTO) 18 
2.8 - CICLO REAL DE COMPRESSÃO À PISTÃO 20 
2.9 - COMPRESSÃO EM ESTÁGIO MÚLTIPLOS 22 
2.10 - ASPECTOS CONSTRUTIVOS GERAIS DOS COMPRESSORES À PISTÃO 26 
2.11 - MÉTODOS DE CONTROLE DE CAPACIDADE 31 
2.12 - SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO 36 
2.13 - CAUSAS E CONSEQÜÊNCIAS DE FALHAS EM COMPRESSORES 37 
2.14 - SEPARADORES MECÂNICOS, FILTROS E PURGADORES DE ÓLEO 37 
2.15 - CAUSAS E CONSEQÜÊNCIAS DE FALHAS EM COMPRESSORES 38 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Educação Profissional 2
1 - CLASSIFICAÇÃO DOS COMPRESSORES 
 
 
1.1 INTRODUÇÃO 
 
As máquinas destinadas a promover fluxo gasoso (vazão) com elevação de pressão podem ser 
classificadas em dois grupos principais, os compressores e os sopradores. 
 
1.1.1 Compressores 
 
São utilizados para proporcionar uma elevação da pressão de um gás ou escoamento gasoso. Nos 
processos industriais a elevação de pressão requerida pode variar desde pressões pouco superiores a 
1,0 atm até centenas de atms. 
 
1.1.2 Sopradores 
 
É a denominação utilizada para designar as máquinas que operam com elevação de pressão muito 
pequena. Tais máquinas possuem características de funcionamento típicas dos compressores, mas 
incorporam simplificações de projeto compatíveis com sua utilização. 
 
Observação: Neste texto, estudaremos somente os compressores. 
 
 
1.2 CLASSIFICAÇÃO DOS COMPRESSORES QUANTO ÀS APLICAÇÕES 
 
 
1.2.1 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. 
 
1.2.2 Para sistemas industriais 
 
Destina-se às centrais encarregadas do suprimento de ar em unidades industriais. Embora possam 
chegar a ser máquinas de grande porte e custo aquisitivo e operacional elevado. São oferecidos em 
padrões básicos pelos fabricantes. Isso é possível porque as condições de operação dessas máquinas 
costumam variar pouco de um sistema para o outro, à exceção talvez da vazão. 
 
1.2.3 De gás ou de processo 
 
Podem ser requeridas para as mais variadas condições de operação, de modo que toda a sua 
sistemática de especificação, projeto, operação, manutenção, etc... depende fundamentalmente da 
aplicação. Inclui-se nessa categoria certos sistemas de compressão de ar com características 
anormais. Como exemplo citamos o soprador de ar do forno de craqueamento catalíticos das 
refinarias de petróleo. Trata-se de uma máquina de enorme vazão e potência, que exige concepção 
análoga a de um compressor de gás. 
 
1.2.4 De refrigeração 
 
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Educação Profissional 3
São máquinas desenvolvidas pôr certos fabricantes com vistas a essa aplicação, operando com fluidos 
bastante específicos e em condições de sucção e descarga pouco variáveis, possibilitando a produção 
em série e até mesmo o fornecimento incluindo todos os demais equipamentos do sistema de 
refrigeração. Há casos entretanto em que um compressor de refrigeração é tratado como um 
compressor de processo. Isso ocorre nos sistemas de grande porte em que cada um dos componentes 
é individualmente projetado. É o caso, pôr exemplo, dos sistemas de refrigeração a propano, comuns 
em refinarias. 
 
1.2.5 Serviços de vácuo (ou bombas de vácuo) 
 
São máquinas que trabalham em condições bem peculiares. A pressão de sucção é sub-atmosférica e 
o fluido de trabalho é normalmente o ar. Em face de anormalidade dessas condições de serviço foi 
desenvolvida uma tecnologia própria, fazendo com que as máquinas pertencentes a essa categoria 
apresentem características bastante próprias. 
 
 
1.3 CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO TIPO DE CONCEPÇÃO 
 
1.3.1 Volumétricos ou de deslocamento positivo 
 
A elevação de pressão é conseguida através da redução do volume ocupado pelo gás. Na operação 
dessas máquinas podem ser identificadas diversas fases que constituem o ciclo de funcionamento: 
inicialmente uma certa quantidade de gás é admitida no interior da câmara de compressão que então 
é cerrada e sofre redução de volume. Finalmente a câmara é aberta e o gás libertado para consumo. 
Trata-se, portanto, de um processo intermitente no qual a compressão propriamente dita é efetuada 
em “sistema fechado”, isto é, sem qualquer contato com a sucção e a descarga. Conforme iremos 
constatar adiante pode haver algumas diferenças entre os ciclos de funcionamento das máquinas 
dessa espécie em função das características específicas de cada uma. 
 
1.3.2 Dinâmicos 
 
Possuem dois órgãos principais: “impelidor” e “difusor”. O impelidor é um órgão rotativo munido de 
pás que transfere ao gás a energia recebida de um acionador. Essa transferência de energia se faz 
parte na forma de energia cinética e em parte na forma de entalpia. Posteriormente, o escoamento 
estabelecido no impelidor é recebido pôr um órgão fixo denominado difusor, cuja função é promover 
a transformação de energia cinética do gás em entalpia, com conseqüente ganho de pressão. Os 
compressores dinâmicos efetuam o processo de compressão de maneira contínua e, portanto, 
correspondem exatamente ao que se denomina em termodinâmica um “volume de controle”. 
 
1.4 CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS COMPRESSORES 
 
De forma geral, o esquema abaixo estabelece a classificação dos principais tipos de compressores 
aplicados industrialmente. 
 
 
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Educação Profissional 4




















































Ejetor
Mistos
Axiais
radiaisou sCentrifugo
 Dinâmicos
Lóbulos
líquido Anél
Palhetas
Parafusos
 Rotativos
diafragma
efeito Duplo
efeito Simples
 Pistão
 osAlternativ
 osVolumétric
 esCompressor
 
 
Observação: Os compressores de maior uso na indústria são os alternativos à pistão, os de 
parafusos, os centrífugos. 
 
 
1.4.1 Características operacionais 
 
As características operacionais médias dos compressores mais usados industrialmente são mostradas 
na tabela 1. 
 
 Tabela 1.1 - Características operacionais médias de alguns compressores 
 
Tipos de 
compressores 
Vazão aspirada 
[m3/min] 
P2 MAX. 
[kPa] max.. P
P
1
2 
Alternativo à pistão Até 250 250.000 4 (por cilindro) 
Palhetas 2 a 80 900 4 (por carcaça) 
Parafusos 10 a 700 4.500 4 (por carcaça) 
Centrífugos 50 a 2.800 70.000 10 (por carcaça de 
múltiplos estágios) 
Axiais 1.500 a 25.000 1.000 6 (por carcaça de 
múltiplos estágios) 
 
1.4.2 Figuras esquemáticas dos principais tipos de compressores 
 
A seguir serão apresentadas figuras esquemáticas dos diversos tipos de compressores e seus 
princípios de funcionamento. 
 
 
1.4.3 Compressores alternativos 
 
a) A pistãoFigura 1.1 – Compressor a pistão 
Compressor à pistão, com seus 
órgãos: 
Eixo de manivelas, êmbolo ou pistão, 
biela e válvulas controladoras 
 
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Figura 1.2 – Compressores de simples e duplo efeito 
 
 
b) Diafragma 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.3 – Compressor de diafragma 
 
 
Figura 1.4 – Compressor de diafragma hidráulico 
 
 
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1.4.4 Compressores rotativos 
 
a) Lóbulos ou roots 
 
 
Figura 1.5 – Compressor de Lóbulos 
 
b) Palhetas 
 
 
 
Figura 1.6 – Compressor de palhetas 
 
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c) Anel líquido 
 
 
 
Figura 1.7 – Compressor de anel líquido 
 
d) Parafusos 
 
 
 
Figura 1.8 – Compressor de Parafusos 
 
1.4.5 Compressores dinâmicos 
 
a) Ejetor 
 
Figura 1.9 - Ejetor 
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b) Centrífugo ou radial 
 
Princípio de funcionamento de um compressor radial de múltiplos estágios ou turbocompressor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.10 – Compressor centrífugo 
 
 
c) Axial 
 
 
Figura 1.11 – Compressor axial 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Educação Profissional 9
2 - COMPRESSORES ALTERNATIVOS A PISTÃO 
 
 
2.1 EMPREGO E CLASSIFICAÇÃO 
 
Os compressores alternativos a pistão, são empregados onde se deseja elevadas pressões com 
vazões relativamente baixas. 
 
Os compressores alternativos a pistão, podem ser classificados de maneira geral, como ilustra o 
esquema abaixo. 


























estágios múltiplos
estágio simples
efeito duplo
estágios múltiplos
estágio simples
efeito simples
 ricospolicilínd
efeito duplo
efeito simples
 ricosmonocilínd
 pistão à esCompressor 
 
 
O significado destes termos é apresentado a seguir: 
 
1. Compressor monocilíndrico: é aquele constituído de um único cilindro ou câmara de 
compressão. 
2. Compressor policilíndrico: é aquele constituído por vários cilindros. 
3. Compressor de simples efeito: quando a compressão do gás é realizada por apenas uma 
das faces do pistão; 
4. Compressor de duplo efeito: quando a compressão do gás é realizada pelas duas faces do 
pistão; 
5. Compressor de simples estágio: quando é possível atingir a pressão de descarga com 
apenas um estágio de compressão; 
6. Compressor de múltiplos estágios: quando é necessário o funcionamento do 
 compressor em dois ou mais estágios para atingir-se a pressão de descarga. 
 
Exemplos: 
 Um compressor à pistão de simples efeito e triplo estágio, pode ser entendido como 
aquele em que a compressão é feita por uma única face do êmbolo e são necessárias três 
fases de compressão (três cilindros diferentes), até ser obtida a pressão desejada. 
 Um compressor policilíndrico de duplo efeito e simples estágio é aquele em que a 
compressão é feita pelas duas faces do êmbolo em uma só fase por vários cilindros iguais 
(paralelos) com mesma pressão de admissão e descarga. 
 
Observação: Normalmente, nos compressores de múltiplos estágios, cada estágio de compressão é 
realizado em cilindros diferentes e de tamanhos decrescentes. 
 
 
2.2 FIGURAS ESQUEMÁTICAS DE COMPRESSORES À PISTÃO 
 
Abaixo, ilustramos os esquemas de alguns tipos de compressores a pistão. 
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a) Simples efeito: Este tipo de compressor possui apenas uma câmara de compressão; nesse caso o 
gás é comprimido apenas pôr uma das faces do pistão; sendo que a outra está articulada à biela, que 
pôr sua vez articula-se ao eixo de manivelas. 
 
 
Figura 2.1 – Funcionamento do compressor de simples efeito 
 
b) Duplo efeito: Este compressor possui duas câmaras de compressão em um mesmo cilindro, uma de 
cada lado do pistão. Nesse caso ambas as faces do pistão realizam a aspiração e compressão do gás. 
O movimento alternativo do pistão e transmitido pela haste que se acha fixada à cruzeta. O 
movimento da cruzeta é garantido pela biela, à qual se acha articulada, que por sua vez se articula ao 
eixo de manivelas. 
 
Figura 2.2 – Funcionamento do compressor de duplo efeito 
 
Na compressão com duplo efeito, dois ciclos são realizados de maneira simultânea, embora defasados 
no interior do cilindro. Os efeitos são conectados a coletores de sucção e descarga comuns, ficando 
assim integrados ao mesmo sistema. 
 
A construção com duplo efeito exige que a conexão da biela com o pistão seja feita através da haste 
e cruzeta, havendo ainda a necessidade de um dispositivo de vedação na passagem da haste pela 
carcaça, um maior número de válvulas e maiores dimensões totais da máquina, daí o maior custo 
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inicial. É adotado, nas instalações de maior porte, em função das seguintes vantagens sobre a 
construção com simples efeito: 
 
 Maior rendimento mecânico do compressor porque a maior potência de compressão por cilindro 
diminui a importância da dissipação de potência em atritos; 
 Maior vazão para um certo volume da câmara de compressão; 
 Maior regularidade da solicitação ao acionador, devido a defasagem dos ciclos efetuados em cada 
um dos efeitos; 
 Menor desgaste dos anéis de segmento e da superfície interna dos cilindros, causada pelo uso da 
biela com cruzeta. 
 
É interessante observar o posicionamento das válvulas no corpo do cilindro, praticamente obrigatório 
nos compressores de duplo efeito por uma questão de simplicidade construtiva. Uma importante 
conseqüência disso, é a liberação das áreas de fundo dos cilindros em contato com o gás durante todo 
o processo de compressão, para que se possa promover o resfriamento da câmara. 
 
c) Simples efeito e simples estágio d) Simples efeito e duplo estágio 
 
 
 
Figura 2.3 – Compressores de simples efeito/estágio e duplo efeito/estágio 
 
e) Duplo efeito e duplo estágio 
 
Figura 2.4 
 
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f) Quatro estágios 
 
 
Figura 2.5 – Compressor de quatro estágios 
 
 
2.3 ELEMENTOS MECÂNICOS DE UM COMPRESSOR A PISTÃO 
 
Os elementos mecânicos básicos que constituem um compressor a pistão são: 
 
Cilindro: Construído em material resistente tanto à ruptura como ao desgaste, dispõe ou não de 
elementos de arrefecimento (aletas ou camisa d’água). 
Cabeçote: De construção igualmente reforçada, mantém, contra o cilindro, perfeita vedação. 
Válvulas: Podem ser de diversos tipos, como de guias, de disco, de canal, de palhetas, etc. 
Pistão: Normalmente oco para ter seu peso reduzido. Construídos em liga de alumínio ou em ferro, 
com ou sem anéis de segmento. 
Biela: Serve de ligação entre o pistão e a manivela . 
Eixo de manivela: Transforma o movimento rotativo do motor de acionamento no movimento 
alternativo do pistão. 
 
Êmbolo ou pistão 
com anéis 
 
Biela 
 
 
Eixo de manivelas 
 
 
 
Os elementos básicos e acessórios de dois compressores, o primeiro de duplo efeito e simples 
estágio e o segundo de simples efeito e simples estágio, podem ser vistos nas próximas duas figuras. 
 
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Figura 2.6 – Elementos básicos de um compressor 
 
Figura 2.7 – Elementos básicos de um compressor 
 
 
2.4 -MECÂNICA DO MECANISMO DE PISTÃO, BIELA E EIXO DE MANIVELAS 
 
As variáveis geométricasque definem as dimensões de um mecanismo de pistão, biela e eixo de 
manivelas (virabrequim) são mostradas na figura a seguir. 
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 Onde: 
 
 D - diâmetro do pistão; 
 L - comprimento do curso do pistão; 
 r - raio do eixo de manivelas; 
 N - rotação do eixo de manivelas. 
 
 Lembrando que o comprimento do 
curso do pistão é igual a 
 
 L = 2r (2.1) 
 
 
A partir da figura anterior podemos definir uma série de características geométricas e mecânicas do 
mecanismo. Assim: 
 
A área do pistão é 
 
 4
. 2DA  (2.2) 
 
 
O volume útil do cilindro ou a cilindrada é 
 
 L
DV .
4
. 2
 (2.3) 
 
A velocidade linear do pistão é 
 
 NL..2 (2.4) 
 
A capacidade volumétrica ou vazão de um compressor ideal é expressa por 
 
 







efeito duplo se2,x
efeito simples se1,x
 xNVV .. (2.5) 
 
A pressão média no interior do cilindro de um compressor ideal durante a compressão é 
 V
p compressão de olitrópicopm

 (2.6) 
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A potência a ser fornecida a um compressor ideal é 
 
 ..ApPot m (2.7) 
ou 
 

 VpPot m . (2.8) 
 
 
2.5 - ESPAÇO MORTO OU NOCIVO 
 
Todos os compressores reais, possuem um espaço livre entre o final do curso do pistão e cabeçote 
(fundo do cilindro). Esta característica construtiva, visa dar maior segurança a estrutura, pois na 
falha da válvula de descarga, ainda há um volume suficiente para o gás se acomodar. Este espaço livre 
é chamado de espaço morto ou nocivo. 
 
Apesar de ser muito importante para assegurar o equipamento quanto as possíveis falhas, o espaço 
morto influi negativamente no desempenho dos compressores. A próxima figura o ilustra. 
 
 
 
A folga f, como regra possui pode ser calculada pela seguinte expressão 
 
 mmLf 5,0.005,0  (2.9) 
 
assim o volume do espaço morto será 
 
 
4
...
2DfAfVo

 (2.10) 
 
Os principais efeitos do espaço morto são: 
 
 Aumenta o tamanho do cilindro; 
 Reduz o desempenho do compressor à pistão; 
 Não influi na força motriz. 
 
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2.6 - CICLO TEÓRICO DE COMPRESSÃO (SEM ESPAÇO MORTO) 
 
O esquema teórico de compressão de um gás através de um compressor a pistão sem espaço morto 
pode ser visto no gráfico 2.1, mostrado a seguir. 
 
 
 
 Gráfico 2.1 - Esquema teórico 
 de compressão à 
 pistão sem espaço 
 morto 
 
 O gás é aspirado pelo 
compressor através do processo 
4-1, logo a seguir ele é comprimido 
durante o processo 1-2. Por fim, 
ele é descarregado pelo processo 
2-3. 
 
 Note que não há um ciclo 
termodinâmico de compressão. O 
ciclo é somente mecânico 
constituído de processos. 
 
 Os processos 4-1 e 2-3 são 
isobáricos. 
 
O processo 1-2, teoricamente, pode ser suposto como um dentre os três tipos, a saber: adiabático 
(sem troca de calor ou isoentrópico), isotérmico (temperatura constante) e politrópico (mais próximo 
do processo real de compressão). Veja o gráfico 2.2. 
 
 
 
 
 Gráfico 2.2 - Processos de 
 compressão teóricos 
 
 
 O processo politrópico é intermediário 
ao isotérmico e o adiabático. 
 
O trabalho realizado durante a compressão de um volume de gás pelos compressores alternativos a 
pistão pode ser teoricamente calculado supondo-se três tipos ideais de processos, a saber: 
 
 
 
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Educação Profissional 17
a) Processo adiabático ou isoentrópica (compressão na qual o gás não troca calor) 
 



















1
1
1
1
2
11




p
pVp
 (2.11) 
 
b) Processo isotérmico (compressão na qual o gás permanece a temperatura constante) 
 
 












2
1
11
1
2
11 ln.ln. V
VVp
p
pVp (2.12) 
 
 
c) Processo politrópico ou real (compressão intermediária entre a adiabática e a térmica) 
 



















1
1
1
1
2
11
n
n
p
pVp
n
n
 (2.13) 
 
onde p1 é a pressão inicial, V1 é o volume de gás absorvido pelo compressor, p2 é a pressão final na 
descarga, V2 é o volume de gás descarregado pelo compressor,  é o expoente adiabático e n é o 
expoente politrópico. 
 
 
Exercícios propostos 
 
1. Calcular a potência teórica em HP a fornecer-se a um compressor sem espaço morto, para que ele 
aspire 50 m3 de ar por minuto, à pressão atmosférica e comprimi-lo a 7 kgf/cm2, nos seguintes 
casos: 
 
a) Compressão isotérmica; 
b) Compressão adiabática (dado que =1,4 para o ar); 
c) Compressão politrópica com n=1,2. 
 
Depois de resolvido o exercício 1, podemos concluir que a compressão isotérmica é a que apresenta 
um funcionamento mais eficiente do compressor. 
 
Pode reduzir-se o valor de “n” e, portanto, o do trabalho a fornecer-se ao compressor, resfriando-se 
o cilindro e sua tampa, pôr intermédio de uma circulação de água ou lançando mão de uma corrente de 
ar a escoar-se pela superfície externa do cilindro. 
 
É na parte final do curso do êmbolo, isto é, no fim da compressão que ocorrem as temperaturas mais 
elevadas no cilindro do compressor. Pôr isso, deve resfriar-se principalmente a tampa do cilindro pôr 
meio de circulação de água. Pôr esse motivo convém ressaltar a importância do uso de óleo 
lubrificante com ponto de fulgor acima de 400 °C na lubrificação dos cilindros. 
 
 
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2. Calcular as dimensões de um cilindro de um compressor de ar de simples efeito e simples estágio 
sem espaço morto, cuja a potência indicada é de 40 CV, sendo dados: 
 
P1 = 1 kgf/cm2 
P2 = 10 kgf/cm2 
n = 1,2 
Número de rotações por minuto do motor que aciona o compressor: 200 rpm 
Velocidade média do pistão: 160 m/min 
 
 
2.7 - CICLO TEÓRICO DE COMPRESSÃO (COM ESPAÇO MORTO) 
 
O esquema teórico ou ideal de compressão com espaço morto, pode ser visto no gráfico 2.3. 
 
 
 
 
 Gráfico 2.3 - Esquema teórico de 
 compressão com 
 espaço morto 
 
 3-4 - expansão do gás contido 
no interior do espaço morto; 
 4-1 - admissão do gás provindo 
do exterior do compressor; 
 1-2 - compressão do gás; 
 4-1 - descarga. 
 
 
 
O estabelecimento de um padrão de idealidade para o comportamento de um compressor é o ponto de 
partida para discussão de uma série de aspectos relativos ao seu funcionamento. Para isso 
formularemos as seguintes hipóteses: 
 
 O fluido em evolução é um gás perfeito; 
 Os processos de compressão e expansão do gás são ideais e adiabáticos, obedecendo a 
relação 
.. cteVp  
 Os processos de admissão e descarga se fazem isobaricamente. 
 
 
2.7.1 Rendimento volumétrico no ciclo ideal 
 
Uma das principais variáveis que determinam a eficiência de um compressor à pistão é o rendimento 
volumétrico. Quanto maior o rendimento volumétrico, melhor será o desempenho do compressor. 
 A seguir, listamos uma série de elementos (variáveis) e características de funcionamento associados 
ao compressor alternativo ideal com espaço morto. 
 
 D - diâmetro do cilindro; 
 L - comprimento do curso do pistão; 
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 N - rotação do eixo; 
 V1 - volume do cilindro; 
 V0 - volume do espaço morto (coincide com V3); 
 Vp - volume deslocado pelo pistão, Vp = V1 - V0; 
 Vasp - volume aspirado, capitado da admissão ou Vasp = V1 - V4; 
 C - clearance, definido pela razão 
pV
V
C 0 ; 
 r - razão característica das condições de compressão, 
1
2
p
p
r  ; 
  - expoente adiabático; 
 n - expoente politrópico. 
 
 
O rendimento volumétrico é definido pela equação 2.14, ou 
 
 
p
asp
vol V
V
 (2.14) 
 
Para um processo reversível adiabático ou politrópico, a equação 2.14 toma a forma das equações 2.15 
e 2.16, respectivamente. 
 
 )1.(1 /1   rCvol (2.15) 
 
 )1.(1 /1  nvol rC (2.16) 
 
Quanto à influência desses parâmetros sobre o rendimento volumétrico, destacamos: 
 
 rendimento volumétrico varia inversamente ao clearance. Por essa razão não devemos aumentar 
desnecessariamente esses valores no projeto do compressor. 
 rendimento volumétrico varia diretamente com o valor de “k”. Gases de alto peso molecular ou 
constituídos por cadeias moleculares complexas apresentam baixos valores de “k” ocorrendo o 
contrário com gases leves e simples. 
 rendimento volumétrico varia inversamente à relação de compressão do sistema. O valor de “r” 
não pode elevar-se além de certos limites sob pena de o compressor tornar-se inoperante. 
n
CC
r 




 




  1111.max

 (2.17) 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.8 - CICLO REAL DE COMPRESSÃO A PISTÃO 
 
A seguir mostramos o gráfico 2.4, representativo dos ciclos reais de compressão a pistão. 
 
 
 Gráfico 2.4 - ciclo real de 
 compressão a 
 pistão 
 
 
 O propósito de apresentar-se 
o diagrama ao lado é salientar os 
seguintes detalhes conseqüentes 
da diferença de pressões 
necessária à abertura das válvulas 
de aspiração e descarga. 
 
 
Assim podemos concluir: 
 
 A pressão de aspiração é inferior à do qual se retira o gás; 
 A pressão de descarga é superior à do meio que recebe o gás; 
 As linhas de aspiração e de descarga refletem vibrações das válvulas respectivas. 
 
A expressão 2.3 só leva em conta a influência do espaço morto no rendimento volumétrico, o qual 
depende também da queda de pressão do gás ao passar pela válvula de aspiração. Da temperatura das 
paredes aquecidas do cilindro e das fugas de ar durante a compressão. 
 
Efetuando-se as correções necessárias, temos: 
 
  
1
1/1 .)1.(1
Tp
TprC
m
mn
vol  (2.18) 
 
onde pm e Tm são a pressão e a temperatura do meio em que o gás é aspirado. 
 
Os volumes do espaço morto variam de 1% nos compressores de grande porte, de projeto esmerado, 
a 10% ou mais nos outros, sendo comumente encontrados os valores variando entre 6% e 8%. 
 
Conclui-se da expressão do rendimento volumétrico que seu valor decresce quando cresce o espaço 
morto ou quando aumenta a razão das pressões extremas do gás. Há compressores que dispõe de uma 
câmara que se comunica automaticamente com o espaço morto com o propósito de reduzir-se a 
capacidade do compressor sem alterar-se a velocidade do motor que o aciona. 
 
 
 
 
 
 
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Educação Profissional 21
2.8.1 Trabalho de compressão no ciclo real 
 
 
 Gráfico 2.5 - Trabalho no ciclo 
 real de compressão 
 
 
 O trabalho de compressão no 
ciclo real é expresso pela equação 
2.19, a primeira representativa de 
um processo adiabático e a segunda 
de um politrópico. Deve-se ressaltar 
que ele eqüivale a área hachurada 
interna ao ciclo. 
 
 
 
Processo politrópico 




















1)(
1
1
1
2
411
n
n
pVVp
n
n
 (2.19) 
 
Sendo que, esta expressão calcula o trabalho para cada ciclo de compressão. 
 
 
2.8.2 Capacidade volumétrica no ciclo real 
 
A capacidade volumétrica ou vazão de um compressor real é expressa pela equação 2.20. 
 







efeito duplo se2,x
efeito simples se1,x
 xNVV vdesl ... (2.20) 
 
Onde a vazão representa o volume aspirado por unidade de tempo por um compressor real. 
 
Observação: Para um compressor ideal ou teórico sem espaço morto, o rendimento volumétrico é 
igual a 1. 
 
Exercício proposto 
 
1. Um compressor de duplo efeito e simples estágio aspira 17 m3/min de ar na pressão de 1,03 
kgf/cm2 e temperatura de 16 oC. No fim da aspiração a temperatura e a pressão do ar são de 32 
oC e 0,97 kgf/cm2, respectivamente. A pressão de descarga é de 6,5 kgf/cm2 e o grau das 
politrópicas é n = 1,3. O espaço morto corresponde a 5% do volume útil e o compressor funciona 
a 300 rpm. 
 
Calcule: a) O volume útil ou deslocado; 
 b) A potência teórica. 
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Educação Profissional 22
 
2.9 - COMPRESSÃO EM ESTÁGIO MÚLTIPLOS 
 
Quando se necessita de elevado valor de pressão de descarga é conveniente a utilização de 
compressor de múltiplos estágios. 
 
Compressores alternativos de múltiplos estágios são encontrados com grande freqüência em 
instalações industriais. São máquinas dotadas de vários cilindros com as respectivas partes móveis 
acionadas por um único eixo. O gás passa sucessivamente pelos diversos cilindros recebendo 
acréscimos progressivos de pressão. Em geral cada par de cilindros é intercalado por um trocador de 
calor intermediário (inter-cooler), havendo ainda um trocador de calor posterior (after-cooler), após 
o ultimo cilindro. 
 
No trocador intermediário o gás comprimido no cilindro antecedente perde parte do calor ocorrendo 
um decréscimo de temperatura e, consequentemente, uma redução de volume. Tanto no trocador 
intermediário quanto no posterior ocorre a condensação de umidade por ventura contida no gás, 
sendo providenciada sua drenagem para que não afetem os equipamentos que recebem esse gás e, no 
caso do ar comprimido, não causem danos às máquinas operatrizes. 
 
O esquema composto por trocadores de calor (inter-cooler e after-cooler) para cilindros de baixa 
pressão (B.P.) e alta pressão (A.P.), está mostrado abaixo. 
 
 
 
 
2.9.1 Vantagens da compressão em estágios 
 
A realização da compressão em estágios, acompanhada de resfriamento intermediário apresenta 
algumas vantagens, mencionadas a seguir: 
 
a) Aumento do rendimento volumétrico da instalação 
O rendimento volumétrico de um compressor alternativo varia em sentido inverso ao da relação de 
compressão. Por isso, o rendimento de cada um dos cilindros de um compressor de múltiplos estágios 
é maior que o de um único cilindro usado para efetuar o mesmo serviço. Esse é também um efeito 
cuja ocorrência independe da existência de resfriamento intermediário. 
 
b) Redução da Temperatura de Descarga. 
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Educação Profissional 23
 
Essa é uma obvia conseqüência do resfriamento intermediário. 
 
c) Redução da Potência Total do Compressor. 
É o resfriamento intermediário que propicia esse efeito através do abaixamento da temperatura de 
admissão do gás na entrada de cada estágio subsequente ao primeiro. O trabalho de compressão por 
unidade de massa consumido em cada estágio é proporcional a essa temperatura, reduzindo-se 
portanto, e contribuindo para a redução da potencial total. 
 
Convém, no entanto, lembrar que há uma perda de carga no escoamento do gás através dos 
resfriadores, provocando aumento da relação de compressão. Isso tende a contrapor-se ao efeito de 
reduçãode potência à medida que cresce o número de estágios. 
 
Observe o gráfico a seguir. 
 
 
 Gráfico 2.6 - Compressão em 
 múltiplos estágios 
 
 Pode se notar, que o trabalho de 
compressão realizado por um 
compressor de múltiplos estágios é 
menor que a de um compressor de 
simples estágio. A área 1''-1'-2-2' é 
uma diminuição no trabalho de 
compressão, e portanto um redução na 
potência exigida para a compressão. 
 
Mostremos com o auxílio do diagrama p x V acima, de um compressor sem espaço morto, como se 
depende menor trabalho em comprimir o gás em dois estágios, do que em efetuar de uma só vez tal 
compressão. Desta forma o gás é aspirado segundo depois da compressão 1-1', é descarregado 
(isobárica 1'-p' ) no resfriador intermediário onde tem um decréscimo de temperatura, cuja 
conseqüência é a redução do volume, representada pelo segmento estágio, realizada na temperatura 
em que se efetuou essa operação no primeiro estágio. 
 
Depois de comprimido pelo êmbolo do cilindro de alta pressão A.P. (politrópica 1''-2') é 
descarregado no reservatório ou em um resfriador (isobárica p2) para ser utilizado. 
 
No caso apresentado, tem-se o resfriamento perfeito, obtido no resfriador ideal, do qual o fluido a 
resfriar-se sai na temperatura do de resfriamento. 
 
As linhas 1-1'-2 e 1-1''-2'' representam, respectivamente, transformações politrópica e 
isotérmica do gás que seja comprimido em um só estágio. Portanto, a área 1''-1'-2-2' mostra 
o trabalho que se economiza substituindo-se a compressão politrópica em um só estágio pela 
compressão em dois estágios com resfriamento intermediário. E as pequenas áreas 1''-2'-2'' e 1-
1'-1'' representam a diferença entre o trabalho exigido pelo compressor ideal de duplo estágio a 
comprimir politropicamente o gás e o que efetuasse de modo isotérmico a compressão. 
 
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Educação Profissional 24
d) Redução dos esforços de compressão 
 
A resultante dos esforços transmitidos a um compressor dos esforços transmitidos a um compressor 
alternativo devido a compressão de gás decorre da diferença entre as pressões de descarga e de 
admissão. Utilizando múltiplos estágios essa diferença resultante para cada cilindro é inferior à que 
estaria submetido um único cilindro que efetuasse o mesmo P. Embora não seja imprescindível para 
a consecução desse benefício, resfriamento intermediário o acentua de à redução do volume dos 
cilindros e conseqüentemente da área de atuação das forças de pressão. 
 
 
2.9.2 A decisão pelo uso de compressores de múltiplos estágios 
 
De um modo geral a opção pelo uso do compressor de múltiplos estágios visa a obtenção de todas as 
vantagens desse tipo de instalação. É uma decisão que depende da ponderação de todos os aspectos 
anteriormente mencionados e que envolve a escolha do número de estágios a ser empregado na 
compressão ou, o que vem a ser o mesmo, a máxima relação de compressão aceitável por estágio. 
 
A prática sugere como indicação de caráter geral que a máxima relação de compressão por estágio se 
situe em torno de 4. E esse limite se mostra recomendável porque: 
 
a) Costuma assegurar um razoável balanço custo inicial X custo operacional da instalação, com 
economia de potência compensando o aumento de custo causado pela adoção de múltiplos 
estágios. 
b) Impõe moderada elevação e temperatura ao gás aspirado. Relações de compressão superiores 
levariam a uma temperatura de descarga do gás incompatível com o projeto de compressores de 
porte médio. 
c) Acarreta valores aceitáveis para o rendimento volumétrico e para os esforços de compressão em 
cada estágio. 
 
Em certas situações pode haver dúvidas quanto ao número de estágios a ser adotado. Por exemplo, 
para uma relação de compressão do sistema igual a 20 é possível empregar 3 cilindros com relação de 
compressão inferior a 4 ou 2 cilindros com relação de compressão um pouco superior a 4. O tipo de 
serviço (intermitente ou contínuo) e a magnitude da potência envolvida estão entre os fatores a 
serem considerados. No entanto, compressores de único estágio chegam a apresentar uma pressão 
de descarga próxima de 7,0 kgf/cm2. Nos compressores de duplo estágio a pressão de descarga não 
ultrapassa 35 kgf/cm2 e os de triplo estágio apresentam um valor máximo não superior a 85 kgf/cm2 
para a pressão de descarga. Os compressores de quádruplo estágio são utilizados para a pressão de 
descarga superior a 85kgf/cm2. 
 
 
2.9.3 Definição dos níveis intermediários de pressão 
Tendo sido determinado o número de estágios de um compressor alternativo é preciso ainda definir 
os níveis desejáveis de pressão entre eles, além de criar condições para que tais níveis se 
estabeleçam. 
 
No caso da existência de resfriamento intermediário é possível demonstrar analiticamente que o 
menor consumo de potência será alcançado quando as relações de compressão de todos os estágios 
forem idênticas, ou seja: 
 
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Educação Profissional 25
 
m rQr .' (2.21) 
onde: 
r' - relação de compressão por estágio 
r - relação de compressão do sistema 
m - número de estágios 
Q - coeficiente empírico (cujo valor se situa abaixo de aproximadamente 1,05) e serve para 
compensar as perdas de cargas nos resfriadores intermediários. 
 
 
2.9.4 Trabalho a ser fornecido ao compressor de múltiplos estágios 
 
É claro que se obtém o trabalho a fornecer-se ao compressor ideal de múltiplos estágios somando-se 
os trabalhos fornecidos ao gás nos diversos cilindros da máquina. Será mínimo o valor do trabalho a 
fornecer-se ao compressor de múltiplos estágios quando a relação de compressão de cada cilindro é o 
mesmo, ou 
 
Dois estágios 




















1)(
1
2
1
1
2
411
n
n
pVVp
n
n
 (2.22) 
 
Três estágios 




















1)(
1
3
1
1
2
411
n
n
pVVp
n
n
 (2.23) 
 
 e assim sucessivamente. 
 
 
Exercícios Propostos 
 
1) Calcular a razão entre os diâmetros dos cilindros de um compressor de dois estágios, bem como a 
potência mínima ao fornecer 1Kg de ar por minuto, sabendo-se: 
 
 As pressões de aspiração e descarga são: 
 asp.=1 Kgf/cm2 
 desc.=25 Kgf/cm2 
 a temperatura do ar no resfriador intermediário é igual à de admissão no cilindro de BP 
(170C) 
 n=1,3 
 os êmbolos têm cursos iguais. 
 
2) Calcular as pressões de descarga e sucção de cada estágio de um compressor que aspira o ar nas 
condições ambientes (p=1 atm, t=260C) e o descarrega num reservatório cuja pressão é de 
40Kgf/cm2, passando pôr resfriadores intermediários e posterior; sendo Q=1,04. Calcular 
também a potência desenvolvida, sendo de 100Kg/mim a capacidade do sistema é n=1,25 para 
todos os estágios. 
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2.10 -ASPECTOS CONSTRUTIVOS GERAIS DOS COMPRESSORES A PISTÃO 
 
2.10.1 Lay-out geral 
A classificação mais comum para os compressores à pistão é que foi mostrada anteriormente. 


























estágios múltiplos
estágio simples
efeito duplo
estágios múltiplos
estágio simples
efeito simples
 ricospolicilínd
efeito duplo
efeito simples
 ricosmonocilínd
 pistão à esCompressor 
 
No entanto, há características geométricas destes compressores, especialmente sobre a disposição 
dos cilindros e seu número, que são usadas para uma outra forma de classificação, a saber: 
 
 Verticais, quando constituídos de um único cilindro na vertical; Em linha, quando constituídos de vários cilindros verticais; 
 Horizontais, com um ou mais cilindros; 
 Opostos verticais. Quando em número par de cilindros verticais, estes são dispostos, uns em 
oposição aos outros em relação ao eixo de manivelas; 
 Opostos horizontais, Quando em número par de cilindros horizontais, estes são dispostos, 
uns em oposição aos outros em relação ao eixo de manivelas; 
 Em L; quando de dois cilindros, um é vertical e outro horizontal; 
 Em V; 
 Em W; 
 Em estrela. 
 
Deve se ressaltar, que os motores a combustão interna, também são usualmente classificados de 
acordo com o número de cilindros e respectiva disposição, ou seja, segundo esta classificação. 
 
 
 
 
 Cilindros opostos (simples efeito) Cilindros opostos (duplo efeito) 
 
 
Cilindros em linha (tipo tandem) 
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Educação Profissional 27
 
 
 Cilindros em L Cilindros em W Cilindros em V 
 
Uma outra forma de classificação dos compressores à pistão é quanto à pressão de trabalho atingida 
pelo gás, veja: 
 Baixa pressão, até 1kgf/cm²; 
 Média pressão, de 1 a 10 kgf/cm²; 
 Alta pressão, para pressões superiores a 10 kgf/cm². 
 
 
2.10.2 Válvulas e suas características 
 
Como já comentamos, as válvulas usadas nos compressores à pistão podem ser de diversos tipos, 
como de guias, de disco, de canal, de palhetas, etc. 
 
As válvulas de guias assemelham-se às usadas nos motores a combustão. Atualmente seu uso é 
bastante restrito. 
 
 
 
As válvulas de canal e de disco, usadas pelos mais afamados fabricantes de compressores de grande 
potência, são bastante simples e opõem pequena resistência à passagem do fluido que circula pelo 
compressor. Observe as figuras ilustrativas. 
 
Válvula de canal 
 
Válvula de disco 
 
 
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As válvulas de palhetas são usadas normalmente em compressores de pequena potência, e tem a 
forma apresentada a seguir. 
 
As válvulas são os componentes mais delicados dentre os mecanismos que constituem um compressor 
a pistão. O bom funcionamento deste mecanismo é da maior importância para os compressores 
alternativos. Suas principais características são: 
 
 Devem Ter abertura suficientemente grande para promover o rápido escoamento do gás, 
impondo-lhe pequena perda de carga, mas ao mesmo tempo não podem ocupar grandes 
áreas do cilindro, nem exigir espaço morto muito grande; 
 Devem apresentar máxima estanqueidade quando fechada; 
 Devem possuir alta resistência mecânica, para suportar tanto esforços provenientes do 
fluxo do gás quanto dos choques inerentes; 
 Devem resistir a abrasão para evitar o desgaste de sua superfície; 
 Devem possuir absoluta resistência à corrosão; 
 
As válvulas podem ser classificadas como de sucção ou de descarga: 
 
Válvula de Sucção: Quando o êmbolo se desloca no interior do cilindro faz com que a pressão 
diminua por causa do aumento no espaçamento médio das moléculas, desta forma, a pressão externa 
fica maior do que a interna do cilindro, com isso a abertura da válvula de admissão. A válvula de 
admissão fecha ao final do curso do êmbolo quando a pressão interna, mais a da mola ou molas, da 
válvula se igualam a de alimentação. 
 
Válvula de Descarga: Quando o êmbolo se desloca em direção ao cabeçote do cilindro, a pressão 
interna se eleva até que se seja pouco maior que a pressão na linha, desta forma abrindo a válvula de 
descarga e expulsando o ar ou gás. 
 
A próxima figura ilustra um esquema simplificador, que caracteriza os elementos básicos de uma 
válvula, observe. 
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Educação Profissional 29
 
 O obturador é o elemento de vedação da válvula, cujas faces são submetidas às pressões 
internas e externa do cilindro; 
 A sede é a parte da válvula na qual o obturador se apóia para efetuar o bloqueio do gás; 
 O encosto é um elemento estrutural cuja finalidade é limitar o curso do obturador e 
sustentar a sede; 
 A mola é o elemento regulador de pressão e fluxo, pois o obturador está conectado à ela, 
de tal modo, que este casamento é fundamental nas válvulas mecânicas. 
 
 
2.10.3 Características de refrigeração 
 
Todo processo de compressão volumétrico, faz com que o gás aumente sua energia interna e de 
maneira mais direta a sua temperatura. Para evitar superaquecimento do gás e do cilindro, 
principalmente do cabeçote, se procura nos casos mais graves refrigerar o compressor. 
 
A fim de garantir um funcionamento eficiente, os compressores de êmbolo dispõem, na maior parte 
dos casos, de elementos especiais para esfriamento. 
 
É necessário escolher o tipo de refrigeração mais adequado, conforme o grau de temperatura no 
compressor. 
Os compressores pequenos, são aletados para aumentar a superfície de troca de calor e melhorar a 
dissipação. 
Compressores maiores além de aletados são equipados com um ventilador. 
 
Tratando-se de estação de compressores com uma potência de acionamento de mais de 30 KW (40 
HP), a refrigeração a ar não é suficiente. 
Os compressores, então, devem ser equipados com refrigeração a água circulante ou água corrente 
contínua. 
Freqüentemente não se considera a instalação de uma torre de refrigeração, devido ao seu alto 
custo. 
Porém, uma refrigeração adequada prolonga em muito a vida útil do compressor e produz um ar 
melhor refrigerado, o que reduz a necessidade de uma refrigeração posterior, ou a torna mesmo 
desnecessária. 
 
 
2.10.3 Características de acoplamento com o motor 
 
Quanto ao tipo de acoplamento com o motor, os compressores a pistão podem ser: 
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a) Aberto: Nesse caso, o motor comanda o compressor através de polias e correias. O eixo do 
compressor atravessa sua carcaça e um selo de vedação (mais conhecido como sanfona) impede 
que o gás e o óleo vazem através da passagem do eixo. Esse tipo de acoplamento foi muito usado 
no passado, mesmo em refrigeração doméstica. Ele cedeu lugar para os compressores 
herméticos. 
 
Suas desvantagens, em relação aos compressores herméticos são: 
 
 maior peso para a mesma potência; 
 maior custo de fabricação; 
 maior custo de manutenção; 
 problema de alinhamento do eixo; 
 mais ruídos; 
 mais sujeitos a vazamento (pelo selo de vedação). 
 
 
 
 
 Compressor aberto 
 
b) Semi-herméticos: É acionado pelo motor, acoplado diretamente no seu eixo, ficando o conjunto 
motor e compressor, encerrados em uma só carcaça; porém essa possui tampas de acesso ao 
motor e ao compressor, vedadas por gaxetas especiais e parafusadas à carcaça, para facilitar 
eventuais reparos, no local da instalação. 
 
 
 
 Compressor semi-hermético 
 
 
 
c) Hermérticos ou selados: O conjunto motor e compressor fica encerrados em uma só carcaça 
fechada por solda. 
 
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 Compressor hermético 
 
A vantagens deste tipo de compressor, são no sentido de se reduzir: 
 
 custo de fabricação; 
 custo de manutenção (já conseguida em parte com os compressores semi-herméticos); 
 ruído; 
 tamanho. 
 
Além disso, melhorou sua aparência. As instalações de baixa potência dão preferência, hoje, aos 
compressores herméticos. O motor elétrico, como nos compressores semi-herméticos, é acoplado 
diretamente ao compressor e o conjunto é montado no interior de uma carcaça cujo fechamento é 
feito com solda, não permitindo qualquer acesso, às suas partes internas, no local da instalação. 
 
 
2.10.4 Características de controle no trabalho de compressão 
 
O controle no trabalhopor compressão, é realizado de duas formas principais, a saber: 
 
Por pressostato: O pressostato é uma espécie de chave elétrica que funciona ligando ou desligando 
o motor que aciona o compressor em dois pontos de pressão pré-determinadas (setpoint). Quando 
usado em um compressor, é regulado para desligar em uma pressão máxima e religar em uma pressão 
mínima. 
 
Por termostato: Espécie de chave elétrica que funciona ligando ou desligando o motor que aciona o 
compressor, geralmente usados em refrigeração, em dois pontos de temperaturas pré-determinadas 
(setpoint). É regulado para desligar em uma temperatura mínima e religar em uma temperatura 
máxima. 
 
2.11 Métodos de controle de capacidade 
 
De modo geral, em determinadas instalações das industrias, o consumo é variável. Surge, então, o 
problema de se adequar o compressor para a demanda real, ocasionando as necessidades de 
regulagens em sua capacidade. 
 
Denomina-se controle da capacidade, a atuação que é feita sobre o compressor no sentido de manter 
constante uma determinada variável de processo. Estudaremos os mecanismos de atuação sobre os 
compressores alternativos à pistão. Especialmente em relação a este tipo de compressor é 
importante classificar as forma de controle em dois grupos, a saber: 
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Educação Profissional 32
 Regulagem contínua - Pela qual o compressor pode ter sua capacidade ajustada em 
qualquer valor entre 0 e 100% da capacidade nominal; 
 Regulagem em degraus (ou steps) - Pela qual o compressor pode operar com 
determinados valores entre 0 e 100% de sua capacidade. 
 
Geralmente, as variáveis a serem controladas são a pressão de descarga e o fluxo (produção de gás). 
O tipo de regulagem dependerá das características do compressor, do método de acionamento, da 
rede de distribuição, etc. 
 
Entre os métodos de regulagem da capacidade destacam-se: 
 
 Parada e partida do acionador (motor elétrico); 
 Recirculação; 
 Variação da rotação do acionador; 
 Estrangulamento na sucção; 
 Alívio das válvulas de sucção; 
 Variação do volume morto; 
 Métodos combinados; 
 
A seguir comentaremos brevemente cada um dos métodos de regulagem de capacidade. 
 
a) Parada e partida do acionador 
 
Este método estabelece uma faixa de variação permissível para a descarga, sendo que o compressor 
é ligado quando o limite inferior fosse atingido e desligado quando o limite superior ocorre. 
 
O principio de funcionamento deste método é: o reservatório de ar é conectado a um pressostato, de 
modo que a pressão ao alcançar um valor pré-fixado aciona o pressostato, o qual desliga a chave 
magnética é ligada automaticamente, permitindo nova marcha do compressor. 
 
Trata-se de um método satisfatório apenas para sistemas que apresentam demanda intermitente ou 
muito baixa e admitem uma variação relativamente ampla da pressão de descarga. Ele deve ser usado 
quando forem necessárias partidas freqüentes, pois poderia acarretar superaquecimento do motor e 
dos componentes elétricos, bem como sobrecarga na rede elétrica. 
 
Por fim, este método não tem muita aplicação industrial, pois não há controle fino da pressão de 
descarga. O uso deste tipo de controle é freqüente em instalações de pequeno porte. 
 
A figura abaixo ilustra este tipo de controle. 
 
 
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Educação Profissional 33
b) Recirculação (By-pass) 
 
Nesse caso, o esquema proposto seria o apresentado na figura a seguir, no qual a vazão que excede à 
demanda do sistema é resfriada e reconduzida à sucção através de uma linha de reciclo. Não há, na 
verdade, alteração da vazão efetiva do compressor, mas sim um desvio de uma parcela dessa vazão, 
que passa a não mais ser oferecida. 
 
 
A recirculação é o método de controle de maior custo, posto que há um desperdício completo de 
potência. Desta forma, a recirculação é raramente utilizada sozinha, mas apresenta boa aplicação 
quando método auxiliar, empregado em conjunto com outros métodos. 
 
c) Variação da rotação 
 
Sendo a vazão do compressor alternativo diretamente proporcional à rotação, a variação deste 
parâmetro resultaria obviamente num método de controle da capacidade. Podemos acrescentar 
também que a implementação dessa forma de controle é relativamente simples e conduziria a 
satisfatórios resultados de economia, para qualquer tipo de acionador, à exceção apenas dos motores 
elétricos de corrente alternada. 
 
Os motores que permitem variação na rotação são: 
 
 Motores de corrente contínua: a variação é facilmente conseguida, porém dificilmente se usam 
estes motores, devido à dificuldade de obtenção de energia elétrica. 
 
 Motores a combustão (gasolina): sob o aspecto econômico, a possibilidade de variação é pequena 
( 1000 a 1500 rpm ). 
 
 Motor Diesel - é possível variar sua velocidade numa faixa relativamente grande, sem prejuízo 
da economia. 
 
 Motores de corrente alternada - os motores de indução com rotor em gaiola não permitem 
variação de rotação. Os rotores bobinados (de anéis) permitem variação da rotação, porém seu 
custo é elevado. 
 
 Turbinas a gás ou a vapor- prestam-se bem a grandes variações de velocidade. 
 
Com a variação da rotação do motor de acionamento ocorre variação na capacidade de produção. 
 
Há contudo uma série de desvantagens neste método: 
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Educação Profissional 34
 Possibilidade de operar numa rotação que excite um dos modos de vibração, torcional do 
eixo; 
 Possibilidade de operar numa rotação que induza vibrações de natureza acústica na 
freqüência de ressonância correspondente a um elemento qualquer da instalação; 
 Alto conjugado, requerido para aumentar a rotação do acionador e simultaneamente 
comprimir o gás. 
 
 
d) Estrangulamento na sucção 
 
Pouco utilizado por apresentar dois grandes inconvenientes: 
 
 A relação de compressão passa a ser muito elevada, causando o aumento da temperatura, 
criando o perigo de ultrapassar o ponto de fulgor do óleo lubrificante. 
 Devido a um vácuo formado nos cilindros, existe grande consumo de óleo lubrificante, 
havendo perigo da queima do mesmo. 
 
Colocando-se uma válvula na linha de sucção, podemos controlar o fluxo de admissão do ar provocando 
um aumento no diferencial de pressão existente entre a atmosfera e o interior do cilindro, a cada 
fechamento que se faça na válvula. Reduz-se a pressão (interna) de admissão, sem afetar a pressão 
de descarga, o que provoca um aumento na razão de compressão, tendendo a reduzir o trabalho de 
compressão e por conseqüência a solicitação de potência sobre o acionador. 
 
Porém, restringindo-se a admissão reduz-se também a eficiência volumétrica, reduzindo a capacidade 
do compressor. Com a diminuição da capacidade, o compressor exige menos potência do acionador. 
 
O controle por estrangulamento deve ser usado somente em condição temporária pela ineficiência 
que apresenta, tais como: resíduos de carbono pela oxidação do óleo lubrificante. Sempre, pois, 
que a vazão for controlada via estrangulamento da sucção, deve-se controlar a temperatura máxima 
de descarga e se não houver o controle adequado, aumenta-se a potência requerida. 
 
 
e) Alívio das válvulas de sucção 
 
É o sistema mais empregado, quase universal. Esse método se baseia na ação mecânica sobre os 
obturadores. Ao ser atingida certa pressão, as válvulas de admissão de ar são mantidas abertas por 
meio de uma garra acionada por comando pneumático (piloto). O ar admitido na câmara de 
compressão é expulso para a atmosfera, sem que haja compressão, pois a válvula de admissão 
permanece aberta quando não houver demanda de ar e a pressão estiver estabilizada. Quando a 
pressão diminui, o trabalho de compressão é reiniciado.f) Variação do volume morto 
 
Baseia-se o sistema no princípio de ação sobre o volume morto ou espaço nocivo. Este método cria 
uma variação artificial do clearence do compressor. Durante a fabricação do cabeçote do 
compressor, este é construído de modo a permitir a colocação de uma caixa de folga, com maior 
volume morto que o normal. A caixa de folga permite um controle por redução da vazão, já que 
durante a sucção o êmbolo obrigatoriamente tem que se deslocar mais para que a pressão de 
alimentação acione a válvula de admissão devido um aumento, através da caixa, do ar residual. 
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Educação Profissional 35
A eficiência volumétrica diminui sem que o compressor exija mais potência. Durante a compressão o 
trabalho desprendido é maior em função da massa de ar residual. No entanto durante o curso para a 
alimentação de ar (admissão), a expansão do ar residual auxilia entregando trabalho ao êmbolo. Logo 
a caixa de folga permite reduzir a capacidade real do compressor e ao mesmo tempo a potência 
requerida. 
 
Os volumes externos adicionais podem ser fixos ou variáveis. No primeiro caso, através de um certo 
número de câmaras de dimensões fixas, podemos originar uma forma de regulagem em degraus 
(steps). Utilizando por exemplo quatro câmaras convenientemente dimensionadas, dispostas 
conforme a figura a seguir, seria possível operar a 100, 75, 50, 25 ou 0% da capacidade nominal. 
 
A outra alternativa é a instalação de uma 
câmara única, cujo volume possa ser variado 
através do posicionamento de um pistão 
conforme o esquema da figura ao lado. 
 
 Esse arranjo, isoladamente, é muito menos 
empregado do que o anterior, por causa de 
problemas construtivos. Normalmente ele é usado 
em combinação com outros métodos. 
 
 
g) Método combinado: partida do motor com válvulas em alívio 
 
Quando ocorrem períodos prolongados sem consumo de ar, é anti-econômico deixar o compressor 
trabalhar com as válvulas de admissão aliviadas (Sistema de alívio nas válvulas de admissão), 
considerando-se o consumo de energia. 
 
Por outro lado, se o compressor é sempre desligado e tem o consumo de ar cessado por um longo ou 
curto intervalo de tempo, existirá o risco de partidas e paradas freqüentes quando houver variações 
de consumo. Isto acarretará, em relação aos equipamentos elétricos, inconvenientes já mencionados. 
 
É então, interessante combinar-se o sistema de alívio nas válvulas de admissão com dispositivos para 
parada e partida do motor. 
 
Basicamente, através de relê de tempo e outros componentes, o motor é parado sempre que o 
compressor permanecer aliviado certo período; isto evita paradas freqüentes. O motor é novamente 
posto em marcha quando a pressão do reservatório cair abaixo de certo valor. 
 
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2.12 Sistema de lubrificação 
 
Os compressores alternativos possuem 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 gaxeta. O outro se destina à lubrificação dos anéis de selagem da 
do interior da câmara de compressão. 
 
O sistema de lubrificação dos elementos de acionamento empregam uma bomba rotativa que aspira o 
óleo armazenado no fundo da própria carcaça do compressor, o faz passar por processos de 
filtragem e resfriamento e executa finalmente a distribuição para os mancais de forma abundante. O 
escorrimento do óleo para dentro da própria carcaça fecha o ciclo. 
 
Para lubrificação da câmara de compressão é utilizada uma bomba alternativa dotada de múltiplos 
pequenos cilindros, cada qual suprindo independentemente um ponto de lubrificação com uma 
quantidade de óleo muito bem dosada, da ordem de algumas gotas por minuto. Esse sistema não tem 
retorno e o óleo sai arrastado pelo gás a ser comprimido. 
 
A separação do dois sistemas é necessária por razões diversas, mas a principal delas é a limitação em 
níveis muito baixos da quantidade de óleo que pode ser introduzida na câmara de compressão. O teor 
de contaminação do gás comprimido pelo óleo lubrificante é uma das causas dessa limitação. Se essa 
contaminação é absolutamente intolerável, e apenas nesse caso, recomenda-se o emprego de 
compressores alternativos sem lubrificação na câmara de compressão. O outro sistema de 
lubrificação, destinado aos elementos de acionamento, continua a funcionar normalmente, é obvio. 
 
Enquanto, nos compressores do tipo lubrificado é possível a utilização de anéis metálicos de menor 
custo, confeccionados em bronze, ferro fundido e outros metais e ligas de bom acabamento 
superficial, os compressores alternativos não lubrificados necessitam de anéis confeccionados em 
materiais especiais auto lubrificantes de maior custo, como as ligas de teflon. 
 
Observação: Há uma tendência cada vez maior, dos fabricantes de compressores em utilizar anéis 
especiais auto lubrificantes, mesmo se a câmara de compressão for lubrificada, pois apesar do maior 
custo, o desgaste dos elementos é reduzido. 
 
Observe a figura ilustrativa abaixo. 
 
 
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Educação Profissional 37
2.13 Causas e conseqüências de falhas em compressores 
 
A) COMPRESSOR FALHA NA PARTIDA 
 Falta de energia; 
 Bobina magnética do dispositivo de arranque não ativada devido ao circuito do controle 
aberto; 
 Pressostato de óleo ficou desligado; 
 Pressostato de baixa ficou desligado; 
 Pressostato de alta ficou desligado; 
 Defeitos do motor. 
 
B) COMPRESSOR ARRANCA E PÁRA FREQÜENTEMENTE 
 Controle de alta pressão ficou desligado; 
 Dispositivo de controle de baixa pressão desliga numa pressão de sucção 
 demasiadamente baixa; 
 Diferencial do controle de pressão ajustado numa gama muito estreita; 
 Capacidade do compressor muito elevada; 
 Vazamento pelas válvulas de descarga do compressor; 
 Filtro na linha de sucção entupido; 
 Vazamento pela sucção solenóide da linha de líquido. 
 
C) COMPRESSOR ARRANCA E PÁRA IMEDIATAMENTE 
 Carga de óleo insuficiente; 
 Pressão de óleo baixa devido a presença de espuma no óleo; 
 Defeito no pressostato de óleo; 
 Pressostato de baixa pressão de óleo desliga-se; 
 Dispositivo de arranque do motor desliga-se. 
 
 
2.14 Separadores mecânicos, filtros e purgadores de óleo 
 
Nos compressores alternativos com pistões lubrificados há o arraste do óleo pelo gás a ser 
comprimido. Isto faz com que, seja necessária uma separação posterior do óleo contido no gás já 
comprimido. 
 
Para esta tarefa, normalmente são utilizados três tipos de equipamentos, a saber: 
 
 Separadores mecânicos de óleo: Consistem num dos modos de mais baixo custo de fazer 
separação do óleo contido no gás comprimido. Seu princípio de funcionamento, 
geralmente, é obrigar a passagem da mistura dutos curvilíneos de pequeno diâmetro ou 
placas constituídas de pequenos furos, fazendo com que o óleo agarre as paredes e 
decante por gravidade ou centrifugação (processo menos comum); 
 
 Filtros de óleo: Podem ser mecânicos ou químicos (menos usados). Consiste na passagem 
forçosa da mistura através de um elemento filtrante inerte (no caso do filtro mecânico) 
ou reativo (no caso do químico); 
 
 Purgadores de óleo: Os purgadores são válvulas automáticas para drenar a água e o óleo 
nas instalações de ar. Em linhas de ar comprimido devem realizar-se drenagens de linha (a 
cada 50m), pontos baixos e finais de linha (somente circuitos abertos). As drenagens 
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Educação Profissional 38
eliminam o acumulo de condensado prevenindo o arraste deste para equipamentos e 
ferramentas pneumáticas.. 
 
 
 
Separador mecânico de óleoFiltro de óleo 
 
 
2.15 Sistemas de Segurança em compressores 
 
É costume dizermos que o compressor alternativo é um suicida por natureza, isto é capaz de criar 
condições de operação em um sistema que comprometam a sua integridade. É o que ocorre, por 
exemplo, quando há um bloqueio da linha de descarga. O compressor descarrega cada vez em pressão 
mais elevada, contribuído assim ele próprio para essa elevação de pressão até que, se nada for feito 
de modo à evitá-lo, ele sofre uma falha mecânica. 
 
Em vista desse comportamento, o compressor alternativo é particularmente dependente de um 
eficaz sistema de proteção. Esse sistema, inclui normalmente as seguintes providências: 
 
 Alarme sonoro e luminoso; 
 Desligamento emergencial (shut-down); 
 Combinações dos dois primeiros métodos. 
 
Além disso, válvulas de segurança devem ser instaladas nos circuitos de óleo, água e gás para 
prevenir contra situações extremas de pressurização. Embora não haja um consenso absoluto a 
respeito, é possível indicar, de um modo geral, o nível de interferência recomendado em função da 
variável a ser monitorada. 
 
Situações de falhas são mostradas na tabela abaixo, assim como as medidas de proteção a serem 
adotadas. 
 
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Educação Profissional 39
Falhas Medidas de proteção 
 Queda de pressão no circuito de lubrificação dos 
elementos de acionamento; 
 Falta de óleo nos condutos de lubrificação do cilindro; 
 Vibração excessiva; 
 Falta de água de resfriamento. 
 
 
 
 Alarme e imediato shut-down 
 Baixo nível de óleo nos reservatórios; 
 Alta temperatura da água na entrada das camisas; 
 Alta temperatura da água na descarga do gás; 
 Alta temperatura do óleo na saída do circuito de 
lubrificação dos elementos de acionamento; 
 Alto nível de pressão de descarga do gás; 
 Baixo nível de pressão de sucção do gás; 
 Alto nível de pressão no circuito de lubrificação dos 
elementos de acionamento. 
 
 
 
 
 
 Alarme com posterior shut-down 
 
Essas são, como foi dito, precauções de caráter geral. Há contudo, outras variáveis a serem 
monitoradas, relacionadas com particularidades de alguns sistemas. Por exemplo: 
 
 Alto nível e baixo nível de pressão intermediária, no caso de compressores de múltiplos 
estágios; 
 Baixa temperatura de entrada da água, nas camisas dos cilindros, no caso de presença de 
substâncias no gás comprimido; 
 Alto nível de líquido nos separadores de condensado, ou resfriadores, também no caso de 
presença de condensáveis no gás comprimido. 
 
 
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