PESQUISA SOBRE COMPRESSORES, TURBINAS E VÁLVULAS - Documentos Google

Prévia do material em texto

CENTRO UNIVERSITÁRIO VALE DO IPOJUCA 
 UNIFAVIP|WYDEN 
BACHARELADO EM ENGENHARIA QUÍMICA 
TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS 
 
 
 
 
DEYSIANE MAYARA DA SILVA FRANÇA - 182093896 
IARA HELICÔNIA CÂNDIDO - 181096736 
SHIRLEI QUEIROZ DE VASCONCELOS - 161093399 
 
 
 
 
 
PESQUISA SOBRE COMPRESSORES, TURBINAS E VÁLVULAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
CARUARU-PE 
2020 
 
DEYSIANE MAYARA DA SILVA FRANÇA - 182093896 
IARA HELICÔNIA CÂNDIDO - 181096736 
SHIRLEI QUEIROZ DE VASCONCELOS - 161093399 
 
 
 
PESQUISA SOBRE COMPRESSORES, TURBINAS E VÁLVULAS 
 
 
 
Trabalho de Pesquisa apresentado 
ao Prof. Me. Evandro de Souza 
Queiroz, com exigência para a 
obtenção de nota na disciplina de 
Processos de Produção da Química 
Orgânica no Centro Universitário 
Vale do Ipojuca 
UNIFAVIP/WYDEN 
 
 
 
 
ORIENTADOR: PROF. ME. EVANDRO DE SOUZA QUEIROZ 
 
 
 
CARUARU-PE 
2020 
 
1. Compressores 
1.1. Compressor centrífugo 
O compressor centrífugo, também conhecido como compressor radial, é um 
equipamento pneumático muito utilizado em vários segmentos industriais. Sua principal 
função é fornecer o suprimento de ar comprimido suficiente às atividades das indústrias, 
de acordo com a pressão e vazão necessárias. 
Esse tipo de compressor é classificado entre os turbocompressores, que podem ser 
radiais ou axiais. No caso dos compressores radiais, o ar é impelido para as paredes da 
câmada, depois em direção ao eixo, e finalmente no sentido radial para a próxima 
câmara. Empresas especializadas em ventilação industrial fornecem compressores 
centrífugos de excelência para o mercado. 
Existem muitas aplicações possíveis para o compressor centrífugo, esses equipamentos 
podem ser utilizados em processos de produção como dosador, levantamento de chapas, 
fixador de peças e para jato de areia. 
O compressor é muito útil na indústria gráfica, indústria alimentícia, hospitalar, 
indústria têxtil, pecuária, agricultura, indústria química, psicultura, entre outros setores. 
Seu uso também é muito comum no tratamento de efluentes, limpeza industrial, 
tratamento de superfícies e transporte pneumático por pressão. 
Há inúmeras vantagens em adquirir compressor centrífugo de fornecedores 
especializados. Os compressores radiais são equipamentos conhecidos pela sua 
altíssima capacidade de pressão, e mesmo com design compacto são máquinas muito 
robustas em seu funcionamento. 
1.2. Compressor de Pistão 
O compressor de pistão é um equipamento capaz de gerar ar comprimido para 
impulsionar motores em processos industriais. Seu funcionamento é semelhante ao de 
um motor de combustão interna de pistão, sem a ignição por explosão e alimentação de 
combustível 
O sistema de ar comprimido é fundamental para gerar potência em processos 
industriais, por isso é imprescindível contar com os compressores na linha de produção. 
Ferramentas pneumáticas, instrumentações e máquinas dependem da operação do 
equipamento para atuarem com máximo desempenho. 
O funcionamento do compressor de pistão se dá por meio de pistões fechados em 
cilindros, que geralmente possuem válvulas para entrada e saída de gases. O ar é então 
compactado no interior do cilindro e expelido sob pressão, para ser utilizado em 
diversas aplicações industriais. O ar comprimido pode ser imediatamente utilizado ou 
armazenado em tanques pressurizados específicos. Os modelos de compressores do tipo 
pistão variam muito, dos mais simples com apenas um cilindro aos que possuem 
diversos elementos. 
A utilização do compressor de pistão traz várias vantagens para a produção das 
indústrias. Sua robustez garante a geração de ar comprimido em escala industrial, que 
pode ser armazenado para uso posterior. O equipamento possui longa vida útil, desde 
que receba as manutenções ideais instruídas pelo fabricante. 
1.3. Compressor Rotativo 
O rotativo é o mais econômico e silencioso dos compressores. Sua grande eficiência em 
energia ocorre pelo ar que é comprimido nas espirais internas do equipamento, onde 
mesmo que seu funcionamento aconteça em altíssima rotação, o trabalho é realizado 
com “menos esforço” e consequentemente consumindo menos energia. Ele é usado nos 
modelos janela e split. A tendência é que os fabricantes adotem o compressor rotativo 
em seus aparelhos. 
1.4. Compressor Alternativo 
Ele atua com um sistema similar a um pistão de carro, em que o ar é comprimido. Por 
conta disso, o nível de ruído é elevado e ele consome mais energia. A vida útil também 
é menor. Gradativamente ele está sendo substituído pelo sistema rotativo, hoje em dia já 
é difícil encontrá-lo e com preços acessíveis. É usado nos modelos janela e split. 
1.5. Compressor Scroll 
Este compressor tem duas partes separadas de forma espiral, onde uma permanece fixa, 
enquanto a outra gira contra ela. Os compressores do tipo scroll (caracol excêntrico) 
possuem alta eficiência energética aliado ao baixo nível de ruído, garantindo baixo 
custo de operação e funcionamento suave e progressivo. Eles funcionam 
silenciosamente e são menos propensos a ter vazamentos quando comparados a outros 
tipos de compressores. O compressor scroll é mais utilizado em chillers. 
1.6. Compressores Parafuso 
Neste modelo são usados dois eixos em formato de parafuso interligados que giram em 
direções opostas. O gás refrigerante entra na câmara e é comprimido entre os parafusos. 
O gás é absorvido para dentro da câmara e levado até a condensadora. É mais comum 
vê-los sendo usados para fornecer ar comprimido em estabelecimentos industriais no 
geral. Uma das vantagens desse compressor é que ele oferece um fluxo contínuo de ar. 
1.7. Compressor Centrífugo 
Este modelo é adequado quando o objetivo é trabalhar numa faixa mais ampla de fluxo 
de ar, sem que mude a rotação. Este compressor contém um propulsor de alta 
velocidade, com muitas pás, que giram para alcançar o objetivo do equipamento. Ele 
ainda age como coletor acumulando o ar pressurizado. 
1.8. Compressores de Anel Líquido 
O compressor de anel líquido opera com líquido auxiliar (usualmente água) que 
alternadamente, preenche e abandona os alvéolos do rotor. Nas paredes das placas 
laterais existem aberturas que permitem a comunicação com alvéolos cheios ou vazios, 
respectivamente. 
Assim, enquanto por uma abertura o ar (ou gás) é aspirado, pela outraele é 
descarregado, ocorrendo por compressão o transporte de ar (ou gás) contínuo e regular. 
O grau máximo de compressão alcançável depende da energia adquirida pelo líquido em 
movimento, da natureza do mesmo e da velocidade de rotação dos rotores. 
1.9. Compressores recíprocos 
Um compressor recíproco hermético usa pistões movidos por um eixo com excêntrico 
para fornecer refrigeração em alta pressão do ponto baixo ao ponto alto de um sistema 
de refrigeração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Turbinas 
2.1. Turbinas-bombas 
Turbina-bomba reversível de grande porte que podia ser operada tanto na função de 
turbina, para a geração de energia, como na função de bomba, quando operada no 
sentido contrário. 
Estas máquinas têm se mostrado extremamente confiáveis em operações reais. Em 
alguns casos, essa experiência abrange algumas décadas. Não faz diferença se o cliente 
requer uma turbina-bomba reversível ou uma combinação de turbina e bomba 
projetadas da forma ideal. 
2.2. Turbinas a Vapor de Condensação 
Trata-se de um sistema que pode ser aplicado em várias utilizações dentro da produção 
de energia, seja mecânica ou elétrica para indústrias de pequeno, médio e grande porte 
que demandam máxima eficiência em seus sistemas. 
O vapor gerado na caldeira sob alta pressão e temperatura é injetado na turbinas a vapor 
de condensação , onde toda sua energia térmica será utilizada pelo sistema. O vapor que 
entra na turbina sai sob vácuo e segue para o condensador, onde há troca de calor com 
água fria, proveniente da torre de resfriamento, onde há condensação do vapor. 
Após o vapor ser condensado, retorna para a caldeira, fechando o ciclo. O trabalho 
mecânico da turbinas a vapor de condensação faz com que ela acione o gerador elétrico, 
e este, por sua vez, gera energia elétrica para a indústria. 
2.3. Turbinas de Contrapressão 
A turbina pode ser dimensionada para que o escape de vapor tenha as condições ideias 
para aplicação no processo. Custo de investimento menor quando comparado à turbinas 
de condensação, pois não é necessário condensador. Tamanho menor quando comparada 
à turbinas de condensação. Custo operacional menor. Maior flexibilidade em relação à 
qualidade da água de alimentação da caldeira. A turbinas de contrapressão é aplicada 
em processos de cogeração, onde a energia térmica na turbina é convertida em trabalho 
e o vapor de escape vai para o processo com temperatura e pressão adequadas conforme 
a necessidade do mesmo, seja para cozer, secar, trocar calor, entre outras possibilidades. 
As turbinas de contrapressão são indicadas em processos onde há consumo constante de 
vapor, quando a indústria já possui uma caldeira. Com uma pressão acima da necessária 
no processo, instalando-se as turbinas de contrapressão entre a caldeira e o respectivo 
processo, rebaixa-se a pressão até a pressão necessária através da turbina, sendo 
possível gerar energia térmica e elétrica com o mesmo vapor. Esse processo é chamado 
de cogeração. 
 
3. Válvula 
Existe uma grande variedade de tipos de válvulas, algumas para uso geral, e outras para 
finalidades específicas. São os seguintes tipos mais importantes de válvulas: 
3.1. Válvulas de bloqueio ( block-valves) 
- válvulas de gaveta (gate valves) 
- válvulas de macho (plug, cock valves). 
- válvulas de esfera (ball vaves) 
-valvulas de comporta (side, blast valves) 
 
Denomina-se válvulas de bloqueio as válvulas que tem como função apenas a 
estabelecer ou interromper o fluxo, isto é devem funcionar completamente 
abertas ou completamente fechadas. Elas costumam ser sempre do mesmo 
diâmetro nominal da tubulação e tem abertura de passagem de fluido com 
secção transversal comparável com a da própria tubulação. 
 
3.2. Válvulas de regulagens ( throttling valves) 
- válvulas de globo (globe valves) 
- válvulas de agulha (needle valves) 
- válvulas de controle (control valves). 
- válvulas de borboleta ( butterfly valves). 
- válvulas de diafragma ( diaphagram valves). 
 
As válvulas de regulagens são destinadas especificamente para regular o fluxo. 
As válvulas de borboleta e de diagrama embora sejam válvulas de regulagens 
também pode trabalhar como válvulas de bloqueio. 
Essas válvulas tem geralmente diâmetro nominal menor que a tubulação. 
 
3.3. Válvulas que permitem o fluxo em um só sentido. 
- válvulas de retenção (check válvulas) 
- válvulas de retenção e fechamento (stop check válvulas) 
- válvulas de pé (foot valves). 
 
3.4. Válvulas que controlam a pressão de montante 
- válvulas de segurança e de alivio ( safety, relief valves). 
- válvulas de excesso de vazão (excesso flow valves). 
- válvulas de contrapressão (back-pressure valves). 
 
 
 
3.5. Válvulas que controlam a pressão de jusante. 
-válvulas redutoras e reguladoras de pressão. 
- válvulas de quebra-vácuo (ventosas) 
 
 
3.6. Válvulas de gaveta 
 
As válvulas de gavetas são válvulas de bloqueio de líquidos por excelência, empregada 
em quaisquer diâmetros, na maioria das tubulações de agua, óleo e líquidos em geral, 
desde que não sejam muito corrosivos nem deixem muitos sedimentos ou tenham 
grande quantidade de sólidos em suspensão. São empregadas também em diâmetros 
acima de 8’’, para bloqueio em tubulações de ar e de vapor. Em qualquer um desses 
serviços, as válvulas gavetas são usadas para quaisquer temperatura e pressão. 
As válvulas de gaveta não são recomendadas para velocidades de escoamento muito 
altas, isto é, muito acima dos valores usuais, nem para tubulações sujeitas a fortes e 
constantes vibrações, que podem fazer movimentar a gaveta. Essas válvulas também 
não são apropriadas para trabalho com líquidos com sedimentos ou sólidos em 
suspensão, que podem se depositar no sulco de sede da gaveta, dificultando ou 
impedindo o fechamento da válvula. 
3.7. Variantes das válvulas gaveta 
3.7.1. Válvulas de compota ou de guilhotina 
São válvulas em que a gaveta é uma comporta que desliza livremente entre guias 
paralelas. 
3.7.2. Válvulas de fecho rápido 
Nessas válvulas a gaveta é manobrada por uma alavanca externa fechando-se com um 
movimento único de alavanca. 
3.7.3. Válvulas de passagem plena 
As válvulas de passagem plenas, muito empregadas em oleodutos,tem uma gaveta 
volumosa e contendo um orifício do mesmo diâmetro externo da tubulação. 
 
 
 
 
 
 
3.7.4. Válvulas de macho 
 
As válvulas de macho aplicam-se principalmente nos serviços de bloqueio de gases ( em 
quaisquer diâmetros, temperatura e pressões), e também no bloqueio rápido de agua, 
vapor e líquidos em geral (em pequenos diâmetros e baixas pressões). As válvulas de 
macho são recomendadas também para serviços com líquidos que deixem sedimentos 
ou tenham sólidos em suspensão. Uma das vantagens dessas válvulas sobre as de 
gaveta, é o espaço ocupado muito menor. Além disso, as válvulas de macho só devem 
ser usadas como válvulas de bloqueio. Isto é, não devem funcionar em posições de 
fechamento parcial. Quando totalmente abertas, a perda de carga causada é bastante 
pequena, porque a trajetória do fluido é reta e livre. 
3.8. Variantes das válvulas de macho 
3.8.1. Válvulas de esfera 
 
O macho nessas válvulas é uma esfera, que gira sobre um diâmetro, deslizando entre 
anéis retentores de material resiliente não-metálico (materiais plásticos, borrachas, 
neoprene). 
3.8.2. Válvulas de 3 ou 4 vias ( three and four way valves) 
 
O macho nessas válvulas é furado em “T”, EM “L” ou em cruz, dispondo a válvula de 
3 ou 4 bocais para ligação as tubulações. Essas válvulas de 3 e 4 vias são fabricadas e 
empregadas apenas em diâmetros pequenos de até 4’’. 
3.8.3. Válvulas de globo 
 
As válvulas de globo podem trabalhar não só em posição aberta e fechada, como em 
qualquer posição intermediária de fechamento, isto é, são válvulas de regulagem. 
Causam, entretanto, em qualquer posição, fortes perdas de carga (comprimento 
equivalente de 300 a 400 diâmetros do tudo, quando completamente abertas), devido as 
mudanças de direção e tubirlhonamentos do fluido dentro das válvulas. 
As válvulas de globo são usadas basicamente para serviço regulagem em linhas de 
aguas, óleos, líquidos em geral (não muitos corrosivos), bem como para vapor, ar e 
outros gases. Empregam-se também válvulas de globo para bloqueio em linhas de 
vapor, para diâmetro de até 8” e em muitos casos para o fechamento estanquem linha de 
gases em geral. 
Para todos esses serviços as válvulas de globo são empregadas para quaisquer pressões 
e temperatura s, em diâmetros até 8”. Não é usual o emprego de válvulas de globo em 
diâmetros maiores, porque seriam muito caras e dificilmente dariam uma boa vedação . 
3.9. variantes das válvulas de globo 
3.9.1. Válvulas angulares (angle valves) 
 
As válvulas angulares tem bocais da entrada e de saída a 90º, um com o outro, dando 
por isso uma perda de carga bem menor que as válvulas de globo normais. Essas 
válvulas tem pouco uso em tubulações industriais porque uma válvula, em principio, 
não deve sofrer os esforços aos quais as curvas e joelhos estão geralmente submetidos. 
Por essa razão só devem usar válvulas angulares, quando localizadas em uma 
extremidade livre da linha, principalmente tratando-se de linhas quentes. 
3.9.2. Válvulas em “Y” 
Essas válvulas tem a haste a 45º com o corpo, de modo que a trajetória da corrente 
fluida fica quase retilínea, com um mínimo de perda de carga. Essas válvulas são muito 
usadas para bloqueio e regulagem de vapor, e preferidas também para serviços 
corrosivos e erosivos, e também para tubulações com presença de detritos e sedimentos. 
3.9.3. Válvulas de agulha (needle valves) 
 
O tampão nessas válvulas é substituído por uma peça cônica, a agulha, permitindo um 
controle de precisão do fluxo. São válvulas usadas para regulagem fina de líquidos e 
gases, em diâmetros até 2” em principio , a precisão da regulagem será tanto maior 
quanto mais agudo for o ângulo da vértice do tampão e maior o seu comprimento. 
3.9.4. Válvulas de retenção 
Essas válvulas permitem a passagem do fluido em um sentido apenas, fechando-se 
automaticamente por diferença de pressões, exercidas pelo fluido em consequência do 
próprio escoamento, se houver tendência à inversão no sentido do fluxo. São, portanto, 
válvulas de operação automática. 
4. variações das válvulas de retenção 
4.1. Válvulas de pé (foot valves) 
São válvulas de retenção especiais para manter a escorva nas linhas de sucção de 
bombas. Essas válvulas são semelhantes as válvulas de retenção de pistão, tendo 
geralmente no tampão um disco de material resiliente(plástico, borracha), para uma 
melhor vedação. 
4.2. Válvulas de retenção e fechamento ( stop – check valves) 
São semelhantes as válvulas de globo, sendo o tampão capaz de deslizar a haste. Na 
posição aberta funcionam como válvulas de retenção de pistão, já na posição fechada 
funcionam como válvulas de bloqueio. 
4.3. Válvulas de segurança e de alivio 
Essas válvulas controlam a pressão a montante abrindo-se automaticamente, quando 
essa pressão ultrapassar um determinado valor para o qual a válvula foi calibrada, e que 
se denomina “pressão de abertura” da válvula (setpressure). A válvula fecha-se em 
seguida, também automaticamente, quando a pressão cair abaixo da pressão de abertura. 
Essas válvulas são empregadas principalmente para a proteção de tubulações de grande 
diâmetro e pequena espessura, nas quais a formação acidental de um vácuo pode causar 
o colapso em consequência da pressão atmosférica. 
4.4. Válvulas de controle 
Válvula de controle é um nome genérico para designar uma grande variedade de 
válvulas usadas em combinação com instrumentos automáticos, e comandadas a 
distancia por esses instrumentos, para controlar a vazão ou a pressão de um fluido. 
Válvula tem sempre um atuador (pneumático, hidráulico, elétrico)que comanda 
diretamente a peça de fechamento da válvula, e que por sua vez é comandado por um 
sinal (pressão de ar comprimido) enviado por um instrumento que está medindo a 
grandeza que se deseja controlar. 
4.5. Válvulas de borboletas 
 
As válvulas borboletas são basicamente válvulas de regulagem, mas também podem 
trabalhar como válvulas de bloqueio. 
São muito apropriadas para a aplicação de revestimento anticorrosivos, tanto no corpo 
como no eixo e no disco de fechamento, podendo assim ser usadas em serviços de alta 
corrosão. 
As válvulas de borboletas são empregadasprincipalmente para tubulações de grande 
diâmetro, baixas pressões e temperaturas moderadas, tanto para líquidos como para 
gases inclusive para líquidos sujos ou contendo sólidos em suspensão, bem como para 
serviços corrosivos. Algumas válvulas de borboletas podem causar turbilhonamento e 
cavitação quando em posição ligeiramente aberta. 
4.6. Válvulas de diafragma 
 
São válvulas sem engaxetamento, desenvolvidas especialmente para bloqueio e 
regulagem de regulagem de fluidos corrosivos, tóxicos, ou perigosos de modo geral, 
bem como para fluidos voláteis, ou que exijam total segurança contra vazamentos. 
5. Válvulas de excesso de fluxo 
São válvulas pequenas que fecham-se automaticamente, interrompendo o fluxo na 
tubulação, quando a vazão (ou a velocidade) do fluido ultrapassa um determinado 
limite. O principio de funcionamento é semelhante ao das válvulas de segurança, com a 
diferença que a mola serve para manter a válvula aberta, quando a vazão é baixa. O 
fechamento se dá por efeito da pressão do próprio fluido, contra o tampão, contrariando 
a ação da mola.