Compressor Rotativo de Parafuso

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REPÚBLICA DE ANGOLA 
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO JEAN PIAGET DE BENGUELA 
 
 
TRABALHO DE MÁQUINAS ALTERNATIVAS 
 
TEMA: COMPRESSOR ROTATIVO DE PARAFUSO 
CURSO: ENGENHARIA ELECTROMECÂNICA 
ANO: 3⁰ 
AUTORES: 
Nomes PMS 
Carvalho André Domingos ----------------------------------------------------------------- 315545 
Flávio Joel Camati Leonardo --------------------------------------------------------------- 316912 
Francisco Wacamanda Pungo Dala ------------------------------------------------------ 316350 
Yenique Braulio Santiago de Morais ----------------------------------------------------- 315527 
 
 O DOCENTE 
_________________________ 
 Prof. Eng.⁰ Paulo Balaca 
 
 
 
BENGUELA, MAIO DE 2020 
1 
 
REPÚBLICA DE ANGOLA 
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO JEAN PIAGET DE BENGUELA 
 
 
TRABALHO DE MÁQUINAS ALTERNATIVAS 
 
TEMA: COMPRESSOR ROTATIVO DE PARAFUSO 
CURSO: ENGENHARIA ELECTROMECÂNICA 
ANO: 3⁰ 
AUTORES: 
Nomes PMS 
Carvalho André Domingos ------------------------------------------------------------------- 315545 
Flávio Joel Camati Leonardo ---------------------------------------------------------------- 316912 
Francisco Wacamanda Pungo Dala ------------------------------------------------------- 316350 
Yenique Braulio Santiago De Morais ------------------------------------------------------ 315527 
 
 O DOCENTE 
_________________________ 
 Prof. Eng.⁰ Paulo Balaca 
 
 
 
BENGUELA, MAIO DE 2020 
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AGRADECIMENTOS 
Agradecemos em primeiro lugar a Deus pelo dom da vida. 
De modo especial agradecemos os nossos familiares pelo incansável suporte que têm 
prestado a nossa formação, sempre se mostrando disponíveis perante as nossas 
preocupações. 
Ao Professor Engenheiro Paulo Balaca agradecemos pelos esforços empreendidos 
para nossa instrução acadêmica. 
E para os nossos colegas que estão connosco nessa empreitada, queremos dizer 
obrigado pelo companheirismo e que juntos tudo torna-se mais fácil. 
A todos o nosso muito obrigado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
RESUMO 
Este trabalho discutirá aplicações específicas nas quais compressores de parafuso 
são usados e as vantagens do compressor rotativo de parafuso. Vamos olhar para 
algumas características específicas do compressor de parafuso, que o tornam a 
máquina preferida para muitas aplicações que exigem alta confiabilidade, baixos 
custos de manutenção e um amplo limite operacional. Também daremos uma olhada 
detalhada na parte interna da máquina para entender melhor a operação geral, 
controle de capacidade e as economias de energia associadas que a acompanham. 
Este trabalho fornecerá uma visão detalhada dos compressores de parafuso, onde 
estão aplicados e exatamente como eles operam. Vamos comparar o parafuso rotativo 
com outros tipos de máquinas para aplicações semelhantes e mostrar os benefícios 
do uso desse tipo de máquina. 
Palavras-chaves: Compressor de Parafuso; Funcionamento; Aplicações; 
Vantagens. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
ABSTRACT 
This work will discuss specific applications in which screw compressors are used and 
the advantages of the rotary screw compressor. Let's look at some specific 
characteristics of the screw compressor, which make it the preferred machine for many 
applications that require high reliability, low maintenance costs and a wide operating 
limit. We will also take a detailed look inside the machine to better understand the 
overall operation, capacity control and the associated energy savings that come with 
it. This work will provide a detailed overview of screw compressors, where they are 
applied and exactly how they operate. Let's compare the rotary screw with other types 
of machines for similar applications and show the benefits of using this type of 
machine. 
Key words: Screw Compressor; Operation; Applications; Benefits. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
ÍNDICE 
Páginas 
Agradecimentos ---------------------------------------------------------------------------------------- 2 
Resumo --------------------------------------------------------------------------------------------------- 3 
Abstract --------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 
Índice de Figuras --------------------------------------------------------------------------------------- 6 
Abreviaturas e Siglas ---------------------------------------------------------------------------------- 7 
Capítulo I- Introdução ---------------------------------------------------------------------------------- 8 
Capítulo II- Compressor Rotativo de Parafuso -------------------------------------------------- 9 
2.1- Tipos de Compressores Rotativos de Parafuso --------------------------------- 9 
2.2- Classificação dos Compressores Rotativos de Parafuso --------------------- 9 
2.3- Características Construtivas do Compressor Rotativo de Parafuso ------- 10 
2.4- Princípio de Funcionamento --------------------------------------------------------- 11 
 2.4.1- Sucção ---------------------------------------------------------------------------- 11 
 2.4.2- Compressão --------------------------------------------------------------------- 12 
 2.4.3- Descarga ------------------------------------------------------------------------- 13 
2.5- Partes Constituintes do Compressor Rotativo de Parafuso ---------------- 15 
2.6- Aplicações do Compressor Rotativo de Parafuso ----------------------------- 16 
2.7- Principais Vantagens do Compressor Rotativo de Parafuso ---------------- 16 
 2.7.1- Economia de Energia ---------------------------------------------------------- 16 
 2.7.2- Baixo Nível de Ruído ---------------------------------------------------------- 17 
 2.7.3- Baixo Nível de Vibração ------------------------------------------------------- 17 
 2.7.4- Confiabilidade ------------------------------------------------------------------- 17 
Capítulo III- Relação Entre Volumes Internos ------------------------------------------------- 18 
Capítulo IV- Separação e Resfriamento do Óleo --------------------------------------------- 20 
4.1- Resfriamento a Água ------------------------------------------------------------------ 21 
4.2- Resfriamento por Termosifão ------------------------------------------------------- 21 
4.3- Resfriamento com Injeção de Líquido --------------------------------------------- 22 
Capítulo V- Válvula de Deslizamento ------------------------------------------------------------ 23 
Capítulo VI- Compressor de Parafuso Simples ------------------------------------------------ 24 
Conclusão ---------------------------------------------------------------------------------------------- 26 
Referências Bibliográficas -------------------------------------------------------------------------- 27 
Anexos -------------------------------------------------------------------------------------------------- 28 
Anexo I- Tipos de Compressores Rotativos de Parafuso ------------------------- 28 
Anexo II- Classificação dos Compressores de Parafuso -------------------------- 29 
Anexo III- Unidade Compressora de Parafuso --------------------------------------- 30 
 
 
 
 
 
6 
 
ÍNDICE DE FIGURASPáginas 
Figura 2.3- Compressor de Parafuso 4+6 ------------------------------------------------------- 10 
Figura 2.4- Fases de Operação do Compressor ---------------------------------------------- 11 
Figura 2.4.1- Processo de Sucção ---------------------------------------------------------------- 12 
Figura 2.4.2- Processo de Compressão --------------------------------------------------------- 12 
Figura 2.4.2.1- Ponto de Intersecção do Lóbulo do Rotor Macho e da Ranhura do Rotor 
fêmea ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 13 
Figura 2.4.3- Processo de Descarga ------------------------------------------------------------ 14 
Figura 2.4.4- Diagrama de Fluxo de um Compressor Rotativo de Parafuso --------- 14 
Figura 2.5- Partes Constituintes do Compressor de Parafuso ---------------------------- 15 
Figura 3.1- Volume dos Espaços entre os Lóbulos ------------------------------------------ 18 
Figura 3.2- Efeito Sobre-Pressão ----------------------------------------------------------------- 19 
Figura 3.3- Efeito Sob-Pressão -------------------------------------------------------------------- 19 
Figura 4- Separador de Óleo de um Compressor de Parafuso --------------------------- 20 
Figura 4.1- Processo de Resfriamento a Água ------------------------------------------------ 21 
Figura 4.2- Processo de Resfriamento com Termosifão ------------------------------------ 22 
Figura 4.3- Processo de Resfriamento com Injeção de Líquido -------------------------- 22 
Figura 5.1- Válvula de Deslizamento ------------------------------------------------------------ 23 
Figura 5.2- Sistema de Controle de Capacidade --------------------------------------------- 24 
Figura 6- Compressor de Parafuso Simples --------------------------------------------------- 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
ABREVIATURAS E SIGLAS 
Vi- Relação entre volumes internos. 
Vs- Volume de sucção. 
Vd- Volume de descarga. 
Pi- Razão entre pressões. 
Cp- Calor específico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
CAPÍTULO 1- INTRODUÇÃO 
O compressor é uma máquina que actua como o coração dum sistema, accionado por 
electricidade ou por tracção mecânica (correias, polias, etc.). É concebido para 
aumentar a pressão dum fluido, e por sua vez, criar o fluxo do mesmo ao longo dos 
componentes do sistema. Na refrigeração, são desenvolvidos com um objectivo 
particular, promover a compressão do fluido frigorígeno do sistema, necessário para 
manter em funcionamento o ciclo (expansão-compressão). 
Os compressores de parafuso são hoje largamente usados em refrigeração industrial 
para a compressão de amônia e outros gases. Conceitualmente simples, a geometria 
dessas máquinas é de difícil visualização, e muitas pessoas utilizam os compressores 
parafuso, tendo somente uma vaga idéia de como eles realmente operam. Uma 
compreensão dos princípios básicos de sua operação irá contribuir para a sua correta 
utilização, evitando problemas e alcançando um melhor desempenho global da 
instalação. 
 
9 
 
CAPÍTULO 2- COMPRESSOR ROTATIVO DE PARAFUSO. 
2.1- Tipos de Compressores Rotativos de Parafuso. 
Os tipos principais de compressores rotativos de parafuso são os de parafuso duplo e 
simples. O primeiro tem sido largamente usado na indústria de refrigeração nas 
últimas décadas, encontrando, na actualidade, um mercado comparável ao dos seus 
mais directos competidores: os compressores alternativo e centrífugo. Quanto ao 
segundo tipo, sua aplicação é relativamente recente. Como o compressor de parafuso 
duplo é aquele de maior penetração, será designado simplesmente por compressor 
de parafuso. O seu desenvolvimento data da década de 30, tendo-se popularizado na 
Europa, para aplicações frigoríficas, nas décadas de 50 e 60. 
2.2- Classificação dos Compressores Rotativos de Parafuso. 
No sistema de refrigeração e climatização o compressor é considerado o coração do 
sistema, fazendo com que o fluido refrigerante circule por todo o sistema. É 
responsável pela alteração da temperatura do ar, seja no aquecimento ou 
resfriamento de um ambiente fechado. Estes são classificados como mostraremos a 
seguir: 
 Compressor Aberto; 
 Compressor Hermético; 
 Compressor Semi-hermético. 
No compressor aberto não existe nenhuma interligação entre as carcaças do sistema 
mecânico e a do acionador, com exceção do eixo, que pode ser um motor elétrico, 
uma turbina ou um motor de combustão, caso comum em sistemas de transporte de 
produtos resfriados. Este é o compressor mais utilizado na refrigeração industrial pela 
sua facilidade de reparo e por ser um equipamento mais robusto e de maiores 
capacidades com relação aos demais. 
No compressor hermético, o sistema de compressão é interligado ao motor eléctrico 
de tal forma que permite o compartilhamento de componentes dos sistemas eléctrico 
e mecânico. Neste caso, todos os componentes são vedados do ambiente externo por 
uma carcaça de aço sem a possibilidade de uma eventual manutenção (na verdade a 
manutenção é possível, mas não recomendada). O vapor do refrigerante, proveniente 
do evaporador, é aspirado pelo compressor, entrando em sua carcaça. Esse processo 
serve para resfriar o motor do compressor. Somente depois de entrar na carcaça do 
compressor o vapor é aspirado pela câmara de compressão. 
No compressor semi-hermético, apesar de também compartilhar a mesma carcaça 
com o motor eléctrico, existem acessos que permitem reparos de seus componentes 
internos. 
 
10 
 
2.3- Características Construtivas do Compressor Rotativo de Parafuso. 
Um compressor parafuso típico, é uma máquina de deslocamento positivo com 
dispositivo de redução de volume, que possui dois rotores acoplados, montados em 
mancais (pontos de apoio das extremidades dos parafusos) para serem fixados nas 
suas posições na câmara de trabalho com uma tolerância pequena em relação à 
cavidade cilíndrica. O rotor macho tem um perfil convexo (curvatura para fora), ao 
contrário do rotor fêmea, que possui um perfil côncavo (curvatura para dentro - 
garganta, reentrâncias). A forma básica dos rotores é semelhante a um parafuso sem-
fim, com diferentes números de lóbulos em cada rotor. Normalmente, nos rotores 
machos existem 4 lóbulos e nos rotores fêmea existem 6 reentrâncias (4+6). Havendo 
compressores de tecnologia mais recente, que possuem uma configuração 5 lóbulos 
e 7 reentrâncias (5+7). 
O acoplamento dos rotores nunca é simultâneo, mas qualquer um dos dois pode ser 
impulsionado (individualmente) pelo motor. 
 
 
Figura 2.3- Compressor de Parafuso 4+6 
NOTA: A maior parte dos compressores são construídos para que o rotor macho 
(accionamento no parafuso macho) transmite movimento ao rotor fêmea. Mas alguns 
são construídos de forma que o motor seja ligado ao rotor fêmea (accionamento no 
parafuso fêmea) o que resulta num aumento de 50% de velocidade do rotor para a 
mesma velocidade do motor. 
Todos os compressores de parafuso utilizados na refrigeração usam injecção de óleo 
na câmara de compressão para lubrificação, vedação e arrefecimento. 
A vedação entre os diferentes níveis de pressão abrange uma estreita faixa entre as 
engrenagens dos rotores e a periferia dos mesmos na câmara de compressão. O óleo 
injectado na câmara de compressão numa quantidade suficiente minimiza a fuga e 
arrefece o fluido. Já que a maioria do calor da compressão é transferido para o óleo 
durante a compressão, esta energia será removida por um sistema de refrigeração do 
óleo e também separado posteriormente por um separador de óleo (este conjunto de 
componentes, chamado de unidades de compressão, estão incorporado nos 
compressores de grande potência). 
11 
 
Por exemplo, operando numa razão de compressão 20:1 em simples estágio com 
amônia sem injeção de óleo, a temperatura de descarga pode chegar a 340ºC. Com 
oresfriamento de óleo, esta mesma temperatura não excede 90ºC. 
2.4- Princípio de Funcionamento. 
Um compressor de parafuso pode ser descrito como uma máquina de deslocamento 
positivo com dispositivo de redução de volume. Esta acção é análoga à de um 
compressor alternativo. 
É útil referir-se ao processo equivalente efetuado por um compressor alternativo, para 
se entender melhor como funciona a compressão em um compressor de parafuso. O 
gás é comprimido simplesmente pela rotação dos rotores acoplados. Este gás 
percorre o espaço entre os lóbulos enquanto é transferido axialmente da sucção para 
a descarga. 
O ciclo de operação possui três fases distintas: 
 Sucção; 
 Compressão; 
 Descarga. 
 
 
Figura 2.4- Fases de Operação do Compressor 
2.4.1- Sucção 
Quando os rotores giram, os espaços entre os lóbulos se abrem e aumentam de 
volume. O gás então é succionado através da entrada e preenche o espaço entre os 
lóbulos. Quando os espaços entre os lóbulos alcançam o volume máximo, a entrada 
é fechada 
Este processo é análogo à descida do pistão num compressor alternativo. O 
refrigerante admitido na sucção fica armazenado em duas cavidades helicoidais 
formadas pelos lóbulos e a câmara onde os rotores giram. O volume armazenado em 
12 
 
ambos os lados e ao longo de todo o comprimento dos rotores é definido como volume 
de sucção (Vs). 
Figura 2.4.1- Processo é análogo à descida do pistão num compressor alternativo. 
Na analogia com o compressor alternativo, o pistão alcança o fundo do cilindro e a 
válvula de sucção fecha, definindo o volume de sucção Vs. 
O deslocamento volumétrico do compressor alternativo é definido em termos do 
volume da sucção, pela multiplicação da área da cavidade pelo percurso do cilindro e 
pelo número deles. No caso do compressor parafuso, este deslocamento é dado pelo 
volume da sucção por fio, vezes o número de lóbulos do motor acionado. 
2.4.2- Compressão 
Os lóbulos do rotor macho começarão a encaixar-se nas ranhuras do rotor fêmea no 
fim da sucção, localizada na traseira do compressor. Os gases provenientes de cada 
rotor são unidos numa cunha em forma de “V”, com a ponta desse “V” situada na 
intersecção dos fios, no fim da sucção. 
Figura 2.4.2- Compressão. Processo análogo num compressor alternativo. 
13 
 
Posteriormente, em função da rotação do compressor, inicia-se a redução do volume 
no “V”, ocorrendo a compressão do gás. O ponto de intersecção do lóbulo do rotor 
macho e da ranhura do rotor fêmea é análogo à compressão do gás pelo pistão em 
um compressor alternativo. 
 
Figura 2.4.2.1 - O ponto de intersecção do lóbulo do rotor macho e da ranhura do rotor fêmea é 
análogo à compressão do gás pelo pistão num compressor alternativo. 
2.4.3- Descarga 
Em um compressor alternativo, este processo começa quando da abertura da primeira 
válvula de descarga. Como a pressão no cilindro excede a pressão acima da válvula, 
esta se abre, permitindo que o gás comprimido seja empurrado para a descarga. O 
compressor parafuso não possui válvulas para determinar quando a compressão 
termina: a localização da câmara de descarga é que determina quando isto acontece. 
O volume do gás nos espaços entre os lóbulos na porta de descarga é definido como 
volume de descarga (Vd). 
São utilizadas duas aberturas: uma para descarga radial na saída final da válvula de 
deslizamento e uma para descarga axial na parede de final da descarga. Estas duas 
acarretam uma liberação do gás comprimido internamente, permitindo que seja jogado 
na região de descarga do compressor. O posicionamento da descarga é muito 
importante pois controla a compressão, uma vez que determina a razão entre volumes 
internos (Vi). Para se atingir a maior eficiência possível, a razão entre volumes deve 
possuir uma relação com a razão entre pressões. 
Em um compressor alternativo, o processo de descarga é finalizado quando o pistão 
alcança o ponto superior da câmara de compressão e a válvula de descarga se fecha. 
No compressor parafuso, isto ocorre quando o espaço antes ocupado pelo gás é 
tomado pelo lóbulo do rotor macho. 
14 
 
 
Figura 2.4.3- Processo de descarga em um compressor de parafuso. 
Os compressores alternativos sempre têm uma pequena quantidade de gás (espaço 
morto) que é deixado no topo do cilindro de compressão e se expande no próximo 
ciclo, desta forma, ocupando um espaço que poderia ser utilizado para aumentar a 
massa de refrigerante succionado. No final da descarga de um compressor parafuso, 
nenhum volume “nocivo” permanece no interior da câmara de compressão, ou seja, 
todo o gás é jogado para fora. Esta é uma razão que faz com que os compressores 
parafuso sejam capazes de operar com razões de compressão mais altas do que os 
compressores alternativos. 
 
Figura 2.4.4- Diagrama de fluxo de um compressor rotativo de parafuso. 
15 
 
2.5- Partes Constituintes do Compressor Rotativo de Parafuso. 
 
(a) 
(b) 
Figura 2.5- Partes constituintes do compressor de parafuso. (a) Secção longitudinal vertical; (b) 
Secção longitudinal horizontal. 
16 
 
2.6- Aplicações do Compressor Rotativo de Parafuso. 
Os compressores rotativos de parafuso são geralmente usados para fornecer ar 
comprimido para aplicações industriais de maiores dimensões. Eles são melhor 
aplicados em aplicações que têm uma demanda de ar contínua, tais como plantas de 
embalagem de alimentos e sistemas de produção automatizados. Em instalações 
maiores, que podem ter apenas aplicações intermitentes, a média de uso entre as 
muitas estações de trabalho vai colocar uma demanda contínua no compressor. Além 
das unidades fixas, os compressores rotativos de parafuso são geralmente montados 
sobre reboques de reboque por trás e alimentado com motores diesel pequenos. 
Estes sistemas de compressão portáteis são geralmente referidos como 
compressores de construção. Compressores de construção são usados para fornecer 
ar comprimido para jack martelos, ferramentas de rebitagem, bombas pneumáticas, 
operações de jato de areia e sistemas de pintura industrial. 
 
2.7- Principais Vantagens do Compressor Rotativo de Parafuso. 
2.7.1- Economia de energia. 
Os compressores de parafuso produzem mais ar por kW de energia absorvida da rede 
elétrica, comparando-os com outros tipos de compressores, exceto os turbos 
compressores axiais, atualmente com preços proibitivos e fabricados apenas em 
maiores potências e vazões. 
A economia de energia é resultante do desempenho mecânico do compressor, que 
por não possuir altos atritos como os compressores de pistão e a compressão dar-se 
de forma contínua e não intermitente, oferece um saldo de potência líquida para 
comprimir o ar superior. Além do mais o tipo de compressão dos compressores de 
parafuso é isotérmica, que é superior ao sistema de compressão dos compressores a 
pistão, predominantemente adiabática. 
Na compressão adiabática, o calor desenvolvido para comprimir o gás não é trocado 
com o meio exterior, sendo atenuado este efeito com ventilação forçada para dissipar 
o calor transmitido as aletas no caso dos compressores a pistão, porém sem muita 
eficiência. 
O resultado é a dilatação do ar, ocupando um maior volume na câmara de 
compressão. Na compressão isotérmica o calor gerado na compressão, é absorvido 
por algum meio refrigerante presente no interior da câmara de compressão, no caso 
dos compressores de parafuso o próprio óleo lubrificante, permitindo que o volume de 
ar varie de acordo com a pressão, e não por aumento de temperatura decorrente do 
processo de compressão, senão aquela resultante do esforço para efetivamente 
produzir trabalho. 
 
17 
 
2.7.2- Baixo nível de ruído. 
Os compressores de parafuso são fornecidos com cabines acústicas revestidas com 
materiais que absorvem o ruído atenuando a sua propagação, além de terem um baixo 
nível de atrito, e não possuir válvulas de funcionamento intermitente. 
2.7.3- Baixonível de vibração. 
Sendo o sistema de compressão de forma contínua, e não intermitente como no caso 
dos compressores de pistão, a potência do motor é absorvida de forma linear, isto 
considerando-se um giro de 360 graus do eixo, que aliada a inexistência do 
desbalanceamento de massas típico do sistema virabrequim/biela/pistão, 
proporcionam um baixo nível de vibração. 
2.7.4- Confiabilidade. 
Os compressores de parafuso possuem como peças móveis apenas os rolamentos 
dianteiros e traseiros combinados para absorverem esforços radiais e axiais, e os 
rotores macho e fêmea. Estes por sua vez, funcionam em sincronismo perfeito sem 
atrito metal/metal. Onde existe o toque para que o parafuso acionado por potência 
conduza o seu par a girar, um filme de óleo lubrificante executa a função de absorver 
o esforço. 
Não tendo desgaste por atrito, a vida útil de um compressor de parafuso esta 
diretamente relacionada a vida útil dos rolamentos, dimensionados para suportarem 
20.000 horas de trabalho em condições normais de operação. 
As válvulas que comandam a operacionalidade do sistema quando o compressor está 
bem dimensionado para o trabalho, atuam de forma estática, isto é; ficam abertas 
durante todo o processo diminuindo o desgaste típico dos acionamentos com 
intermitência muito frequente. 
O sistema de monitoramento e proteção é dotado de dispositivos que desligam o 
compressor por sobrecarga nos motores da ventilação e do compressor; e também 
por alta temperatura ou alta pressão. 
Para monitoramento e manutenção possuem indicadores tais como: manômetro 
indicador de restrição do filtro de óleo e elemento separador; indicador de manutenção 
do filtro de ar; termômetro indicador da temperatura da descarga, e totalizador de 
horas para monitorar o programa de manutenção rotineira e preventiva. 
 
 
 
 
18 
 
CAPÍTULO 3- RELAÇÃO ENTRE VOLUMES INTERNOS. 
Como esse compressor não possui válvulas de descarga, a localização da porta de 
descarga determina a máxima pressão de descarga que será atingida antes do vapor 
comprimido ser empurrado para a tubulação de descarga. Com essa ideia, define-se 
um parâmetro chamado de relação entre volumes internos, Vi, que é uma 
característica de projeto dos compressores tipo parafuso, uma vez que esse 
compressor é essencialmente um dispositivo de redução de volume. 
Assim, relação entre volumes internos é a razão entre o volume preso na sucção, Vs, 
e o volume de vapor preso remanescente na câmara de compressão quando a porta 
de descarga abre, Vd. 
Vi= Vs/Vd (1) 
A relação entre volumes internos, Vi, determina a relação entre as pressões internas 
do compressor, Pi, e a relação entre esses dois termos pode ser aproximada a: 
Pi= Vi×Cp (2) 
Onde: 
Pi- Razão entre pressões; 
Cp- Calor específico do gás. 
O nível da pressão interna no volume de vapor preso antes da abertura da porta de 
descarga é determinado com a pressão de sucção e com a relação entre volumes 
internos. No entanto, em qualquer sistema, as pressões de sucção e descarga são 
determinadas pela necessidade do processo e não pelo compressor. 
Figura 3.1- Volume dos espaços entre os lóbulos. 
Se a relação entre volumes internos do compressor for muito elevada para uma dada 
condição de operação, o vapor na descarga permanecerá excessivamente preso no 
espaço de compressão e sua pressão de descarga interna subirá acima da pressão 
da tubulação de descarga. 
19 
 
Esse efeito é chamado de sobre pressão e é representado no diagrama pressão vs. 
 
Figura 3.2- Efeito da sobre pressão no final da descarga do compressor parafuso. 
Nessa situação, o vapor é comprimido além da pressão de descarga e, quando a porta 
de descarga abre, acontece uma expansão brusca desse vapor na linha de descarga. 
Assim, há um consumo de energia desnecessário se comparado com o caso no qual 
a pressão interna fosse igual à pressão de descarga. 
Quando a relações entre volumes internos do compressor for muito baixa para as 
condições de operação do sistema, acontece o efeito chamado de sob pressão. 
Figura 3.4- Efeito da sob pressão no final da descarga do compressor parafuso. 
Nessa situação, a abertura da porta de descarga acontece antes que a pressão interna 
de descarga do volume de vapor preso tenha alcançado o nível de pressão de 
descarga do sistema. A maior pressão na linha de descarga cria um fluxo reverso de 
20 
 
vapor para dentro do compressor. O compressor tem então que bombear esse vapor 
contra até a pressão do sistema, consumindo mais energia. 
Em ambos os casos o compressor opera normalmente e o mesmo volume de vapor 
será movimentado, mas sempre utilizando um consumo de energia adicional que seria 
desnecessário caso a porta de descarga estivesse perfeitamente localizada para 
atender as condições de pressão do sistema. Compressores com relação entre 
volumes internos variáveis automaticamente podem ser utilizados para a localização 
da porta de descarga, minimizando a potência necessária do compressor. 
CAPÍTULO 4- SEPARAÇÃO E RESFRIAMENTO DO ÓLEO. 
A maioria dos compressores parafuso usados atualmente usa a injeção de óleo da 
região de compressão para lubrificação, vedação entre os parafusos durante a 
compressão e resfriamento. A quantidade de óleo injetado pode variar entre 38 a 75 
L/min por cada 75 kW de potência do compressor. Dessa forma, a maior parte do calor 
resultante do processo de compressão é transferido para o óleo, fazendo com que a 
temperatura de descarga seja bastante reduzida mesmo em altas relações de 
compressão. 
Entretanto, esse óleo é indesejável nas outras partes do processo, principalmente nos 
trocadores de calor, onde funciona como um fator de incrustação, exigindo o uso de 
separadores de óleo. Um tipo de separador de óleo muito utilizado é apresentado na 
Fig. 4. 
Figura 4- Separador de óleo em um compressor parafuso. 
A mistura vapor do refrigerante + óleo é dirigida da descarga do compressor para um 
tanque separador, onde sobre uma mudança de direção e grande redução de 
velocidade. As partículas maiores de óleo caem por gravidade no reservatório 
enquanto as menores passam por um filtro coalescente. Além da remoção de óleo do 
fluxo vapor + óleo, o separador também permite que eventuais quantidades de 
refrigerante condensado possam absorver calor e vaporizar, melhorando a qualidade 
do óleo restante para reinjeção no compressor. 
21 
 
O calor transferido para o óleo durante a compressão deve ser removido através de 
um sistema de resfriamento. As três formas mais comuns de resfriamento de óleo são: 
resfriamento a água, resfriamento por termosifão ou injeção de líquido. 
4.1- Resfriamento a água. 
Utilizando a Fig. 4.1 como referencia, o óleo quente deixa o separador de óleo 
passando por um filtro de peneira, dirigindo-se até a bomba de óleo. O óleo é então 
bombeado para um trocador de calor, casco e tubo ou a placas, onde o calor é 
rejeitado para uma corrente de água ou outro fluido secundário. O óleo frio passa por 
um filtro e retorna ao compressor enquanto a água ou outro fluido secundário são 
resfriados. No caso da água, utiliza-se uma torre de arrefecimento. 
Figura 4.1- Processo de resfriamento a água. 
Esse método apresenta algumas desvantagens, tais como: custo inicial e de 
manutenção do sistema água-trocador de calor-torre de arrefecimento e de eventuais 
rupturas dos tubos de água ou de refrigerante. 
4.2- Termosifão. 
O sistema de termosifão é similar ao sistema de resfriamento com água, exceto que 
a água é substituída pela vaporização do refrigerante, no lado do tubo, no trocador de 
calor do óleo. O sistema é basicamente um evaporador inundado, alimentando por 
gravidade desde um reservatório de líquido situado acima do trocador de calor. O óleo 
circula pelo lado do casco enquanto o refrigerante vaporiza no interior dos tubos do 
trocador. O vapor formado durante a ebulição do refrigerante retorna ao reservatório 
delíquido. O vapor produzido durante esse processo é conduzido de volta ao 
condensador, onde cede calor ao ambiente, voltando como líquido. A temperatura 
vaporização é definida pela pressão do condensador. 
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Esse tipo de sistema é bastante utilizado uma vez que, geralmente, não necessita 
manutenção e não degrada o desempenho do compressor. 
Figura 4.2- Processo de resfriamento com termosifão. 
4.3- Resfriamento com injeção de líquido. 
A injeção de líquido resfria o óleo através de injeção direta de refrigerante líquido 
condensado, proveniente do reservatório de líquido. A taxa com que o refrigerante é 
injetado no compressor é regulada por uma válvula de expansão termostática, 
controlada pelo superaquecimento do vapor na descarga do compressor. Um 
esquema representando esse tipo de sistema é mostrado na Fig. 4.3. 
Figura 4.3- Processo de resfriamento com injeção de líquido. 
23 
 
A conveniência desse esquema de resfriamento é muito discutível uma vez que parte 
do refrigerante injetado permanece na fase líquida e sua expansão poderia influir na 
diminuição da capacidade do compressor. 
CAPÍTULO 5- VÁLVULA DE DESLIZAMENTO. 
A válvula de deslizamento é o dispositivo mais comum utilizado para o controle de 
capacidade. Oferece um controle para ajuste da capacidade de forma contínua, 
geralmente entre 10 e 100%. Está posicionada na parte inferior dos parafusos, entre 
eles e a carcaça, sendo acionada hidraulicamente. 
 
Figura 5.1- Válvula de deslizamento (slide valve) de um compressor parafuso para controle de sua 
capacidade. 
Essa válvula operada abrindo uma passagem para a recirculação de parte do vapor 
situado na região onde deveria iniciar o processo de compressão, de volta para a 
extremidade de sucção. É um método bastante efetivo para operações em carga 
parcial uma vez que, quando a válvula se desloca da sua posição axial, a porta de 
descarga radial também se move. Como o volume na sucção diminui, a abertura da 
porta de descarga é atrasada, mantendo aproximadamente a mesma relação entre 
volumes internos em cargas parciais como em plena carga. 
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Figura 5.2- Sistema de controle de capacidade em um compressor rotativo de parafuso. 
CAPÍTULO 6- COMPRESSOR DE PARAFUSO SIMPLES. 
O compressor de parafuso simples foi desenvolvido pelo físico-engenheiro francês 
Bernard Zimmern durante a década de 60. Patentes americanas e francesas desse 
tipo de compressor foram aprovadas em 1964-1965. As primeiras aplicações no 
mercado americano foram na compressão de ar, tendo sido aplicados a seguir em 
instalações frigoríficas. 
O compressor de parafuso simples consiste de um elemento cilíndrico com ranhuras 
helicoidais, constituindo o fuso propriamente dito. Acompanham o parafuso duas 
rodas dispostas transversalmente, que giram em sentidos opostos, denominadas de 
“satélites”. O plano de rotação dessas rodas contém o eixo do parafuso. A carcaça 
envolve o parafuso e os dois satélites. O parafuso gira com uma certa folga no interior 
da carcaça composta de uma cavidade cilíndrica. Esta contém duas cavidades laterais 
onde se alojam as rodas satélites. O acionamento é feito pelo eixo do fuso, que aciona 
as rodas “satélite”. O controle de capacidade se faz pela região de início de 
compressão, esquema parecido ao do compressor de parafuso duplo. O processo de 
compressão ocorre tanto na parte superior quanto na inferior do compressor. Essa 
acção combinada alivia a carga radial sobre os mancais, de modo que a única carga 
que actua sobre os mesmos, além da resultante do próprio peso, é a que actua sobre 
os eixos dos “satélites”, resultante da pressão do gás nos seus dentes durante o 
engrenamento. Este tipo, a exemplo do compressor de parafuso duplo, apresenta 
poucas partes móveis. Os fabricantes estão dirigindo esforços no sentido de estender 
as razoáveis eficiências de compressão a unidades de pequena capacidade, inferiores 
até às do compressor de parafuso duplo. Além disso, se as tentativas que estão sendo 
feitas no sentido de vedar as aberturas com refrigerante líquido, ao invés de óleo, 
tiverem êxito, a eliminação do separador e do resfriador de óleo poderá resultar em 
unidades de menor porte e, acima de tudo, de custo inferior às actuais. 
 
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Figura 6- Compressor de parafuso simples. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CONCLUSÃO 
Após análise do trabalho apresentado, cabe-nos dizer que, os capítulos abordados 
permitem adquirir uma visão geral acerca da estrutura e funcionamento do 
compressor bem como dos diferentes processos à que o gás é submetido até ser 
vazado na descarga. 
Concluímos então que, o compressor de parafuso vem se mostrado como uma 
alternativa viável, para sistemas em que a combinação dos aspectos: economia de 
energia, baixo nível de ruído e confiabilidade, apresentam-se como preponderantes 
ao sistema desejado. 
Os dois principais tipos de compressores em operação na refrigeração industrial são 
os alternativos e os de parafuso. Nas últimas décadas, estes últimos têm adquirido 
maior importância, competindo com os alternativos, principalmente em instalações de 
grande capacidade. Acima de tudo, o compressor de parafuso tem mostrado ser uma 
máquina confiável, capaz de operar durante anos seguidos sem manutenção, embora 
sejam recomendáveis inspeções visuais e testes de mancais uma vez por ano. Uma 
curva comparativa do custo inicial desses dois tipos de compressores é mostrada na 
figura. A taxa de deslocamento limite, acima da qual o custo do compressor de 
parafuso se torna inferior ao do alternativo é da ordem de 0.25 a 0.35 m³/s. O 
compressor de parafuso é vantajoso para grandes capacidades. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
(Stoecker, W.F., Sainz Jabardo, J.M.), Refrigeração industrial. Ed. Edgard Blücher, 
2002. 
(Gosney, W.B.), Principles of refrigeration. Cambridge University Press, 1982. 
(Bitzer)- Boletim de Engenheira - Características sobre Compressores de Parafuso. 
Osvaldo Bueno - Curso de Refrigeração e de Ar Condicionado. 
(Pillis, J.W., 1999), Basics of operation and application of oil flooded Rotary screw 
compressor. Proceedings of the 28th. Turbomachinery Symposium. Turbomachinery 
Laboratories. The Texas A&M University, College Station. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ANEXOS 
Anexo I- Tipos de compressores rotativos de parafuso. 
Figura- Compressor de parafuso duplo. 
 
Figura- Compressor de parafuso simples. 
 
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Anexo II- Classificação dos compressores de parafuso. 
Figura- Compressor de parafuso aberto. 
 
Figura- Compressor de parafuso semi-hermético. 
 
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Figura- Compressor de parafuso hermético. 
Anexo III- Unidade compressora de parafuso. 
Figura- Unidade compressora de parafuso.