Compressores_ Alternativos

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
 ESCOLA POLITÉCNICA – EPUFBA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 ELEMENTOS DE MÁQUINAS E MOTORES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Leni Santos Brito 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SALVADOR 
 
 
 
SETEMBRO 2010 
 
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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
 ESCOLA POLITÉCNICA – EPUFBA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 ELEMENTOS DE MÁQUINAS E MOTORES 
 
 
 
 
Leni Santos Brito 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho sobre compressores alternativos, na disciplina 
ENG169 pela Universidade Federal da Bahia, como 
avaliação parcial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SALVADOR 
 
 
 
 
SETEMBRO 2010 
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Apresentação 
 
Este trabalho fornecerá informações a respeito dos compressores alternativos: suas 
características, princípio de funcionamento, componentes de maior relevância, 
principais elementos na instalação, sistemas de arrefecimento e de lubrificação. Aqui 
também conterá dados técnicos e funcionais do compressor C-847A (Compressor da 
cabine de retrabalho – Pintura) da planta de Pintura de pára-choques, será mostrado 
também o layout da instalação do equipamento e sua função no mesmo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Sumário 
 
1 COMPRESSORES ALTERNATIVOS 5 
2 CICLO DE COMPRESSÃO 5 
3 ACIONAMENTO 6 
4 DISPOSIÇÃO DOS CILINDROS 7 
5 
NÚMERO DE ESTÁGIOS 
 
7 
6 COMPONENTES DE UM COMPRESSOR ALTERNATIVO 8 
7 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO 11 
8 SISTEMA DE ARREFECIMENTO 11 
9 ELEMENTOS DE CONTROLE 11 
10 O PROCESSO 
11 BIBLIOGRAFIA 13 
12 ANEXOS 16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1 - Compressores Alternativos 
Compressores são utilizados para proporcionar a elevação da pressão de um gás ou 
escoamento gasoso. 
Os compressores alternativos são compressores volumétricos que conseguem a elevação 
de pressão através da redução do volume de uma câmara (cilindro) ocupada pelo gás. 
Utiliza um sistema biela-manivela para converter o movimento rotativo de um eixo em 
movimento de translação. Assim, cada rotação do acionador, o pistão efetua um 
percurso de ida e outro de vinda na direção do cabeçote, caracterizando o ciclo de 
operação. 
O funcionamento do compressor alternativo está intimamente associado ao 
comportamento das válvulas. Elas possuem um elemento móvel (obturador) que 
funciona como um diafragma, comparando as pressões interna e externa do cilindro. O 
obturador da válvula de sucção se abre (para dentro do cilindro) quando a pressão na 
tubulação de sucção supera a pressão interna do cilindro, e se mantém fechado em caso 
contrário. 
O obturador da válvula de descarga se abre (para fora do cilindro) quando a pressão 
interna supera a pressão na tubulação de descarga, e se mantém fechado na situação 
inversa. 
2 - Ciclo de compressão 
ADMISSÃO: o pistão se movimenta em sentido contrário ao cabeçote, fazendo com 
que haja uma tendência de depressão no interior do cilindro que propicia a abertura da 
válvula de sucção. Logo o ar é aspirado. 
COMPRESSÃO: ao inverter-se o sentido de movimentação do pistão, a válvula de 
sucção se fecha e o ar é comprimido até que a pressão interna do cilindro seja suficiente 
para abrir a válvula de descarga. 
DESCARGA: quando a válvula de descarga se abre, a movimentação do pistão faz com 
que o ar seja expulso do interior do cilindro. Essa situação dura até que o pistão encerre 
o seu movimento no sentido do cabeçote. 
EXPANSÃO: a válvula de descarga se fecha e quando a pressão interna cair o 
suficiente, a válvula de admissão se abrirá. O momento em que as duas válvulas estão 
fechadas e o pistão se movimenta para baixo é denominado expansão. 
 
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Ciclo de Compressão do compressor alternativo 
 
3 - Acionamento 
Compressores estacionários são geralmente acionados por motores elétricos enquanto 
que motores de combustão predominam para o acionamento de compressores portáteis. 
Motores a Diesel são adequados para toda a gama de potência e motores a gasolina até 
cerca de 20 kW. 
Turbinas a vapor e a gás são também algumas vezes usadas com compressores 
estacionários. 
Quando o acionamento é feito por motor elétrico, é requerida uma margem de potência 
de 10 a 15 %, para prevenir contra queda de voltagem e etc. Não é econômico usar-se 
uma grande margem já que a eficiência e o fator de potência serão muito baixos. 
Motores de combustão são também selecionados com uma margem de potência 
semelhante para permitir operações em altitudes moderadas e sob temperaturas 
ambientes acima do normal. 
Arranjo de acionamento: Acionamento com correias em V 
Do ponto de vista construtivo de maneira geral, o compressor em questão tem uma 
ponta de eixo externa, ou seja, necessita de motor (elétrico ou de combustão interna) 
externo para virar o volante, que através de uma interligação por correias e polias faz-se 
o acionamento do compressor. Foi basicamente o primeiro a surgir na história da 
evolução dos compressores. 
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4 - Disposição dos cilindros 
A disposição desses cilindros poderá ser em “V”, em linha, opostos, em estrela, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 - Número de estágios 
 
A fim de limitar o aumento de temperatura e melhorar a 
eficiência de compressão, esta é normalmente levada a efeito 
em vários estágios, com o gás sendo resfriado entre cada 
estágio. Também se consegue que aumenta a eficiência 
volumétrica conforme a relação de compressão do primeiro 
estágio seja reduzida. 
 
 
Ciclo de Trabalho de um compressor de pistão de dois estágios. 
 
 
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6 - Componentes de um compressor alternativo 
 
Cárter: tem a função de proteger as partes móveis do compressor (eixo, mancais, biela, 
etc.) e serve também como reservatório de óleo lubrificante. 
Virabrequim (eixo de manivelas): um eixo com seções defasadas em relação ao centro 
são nessas seções de eixo defasadas que são montadas as bielas que por sua vez são o 
elo entre os pistões que por sua vez estão montados dentro dos cilindros. O virabrequim 
tem a função de transformar o movimento alternativo de sobe e desce dos pistões em 
movimento de rotação. 
Biela: é o componente responsável por transmitir a força recebida pelo pistão e repassar 
à árvore de manivelas ou virabrequim. Com a exclusiva função de inverter o sentido de 
movimento, pois ligada ao pistão através de um pino a biela sobe e desce e ligada ao 
virabrequim, preso com uma capa entre bronzinas, a biela transmite a força em forma de 
movimento rotativo ou circular. 
Pistão: é uma peça cilíndrica, normalmente, fabricado de materiais diversos tais como 
ferro fundido cinzento ou nodular, alumínio ou aço, que se move longitudinalmente no 
interior do cilindro. 
 
 
 
 
 
 
Pino do pistão: é o órgão que serve de articulação entre biela e o pistão. Consiste em 
um pino vazado de aço tratado termicamente. 
Anéis de segmento: 
Os anéis de compressão - tem a função impedir a passagem dos gases para o interior 
do cárter. 
Unidade compressora 
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Os anéis raspadores - tem as funções de auxiliar o anel de compressão como também 
de raspar o excesso de óleo da parede do cilindro. 
Os anéis de óleo - tem a função de descarregar todo excesso de óleo lançado pelo anel 
raspador para o interior do cárter. 
Cilindros: São largos furos arredondados feitos através da carcaça. Os pistões se 
ajustam nos cilindros, são ligeiramente mais largos que os pistões, para estes deslizarem 
livremente. É o local onde ocorre a compressão dos gases. 
Placa de válvulas: é o suporte de válvulas, de palhetas que fica montado entre o bloco 
de cilindro do compressor e o cabeçote. Sua principal função é permitir uma montagem 
das palhetas e facilitar o acesso para o manuseio, bem como a retenção e pressão dos 
gases sobre o pistão, o qual garante um desempenho com segurança e eficiência. 
Volante: a função do volante é ligar a correia do motor que está separado docompressor. 
Anel elástico: é um elemento usado para impedir o deslocamento axial do pino. 
Conhecido também por anel de retenção, de trava ou de segurança. 
Chaveta: permite a transmissão de movimento do eixo às polias. Aplicada em uniões 
de órgãos que transmitem movimentos não só rotativos como também retilíneos 
alternativos. 
Retentor: é o elemento de vedação hermética do compressor, entre a árvore e o bloco. 
Sua função é impedir a fuga do refrigerante por esta parte, quando existir pressão 
positiva no cárter, e evitar entrada de ar no sistema, quando a instalação está em vácuo, 
permitindo o movimento livre da árvore. 
Juntas de vedação: são elementos destinados a proteger máquinas ou equipamentos 
contra a saída de líquidos e gases, e a entrada de sujeira ou pó. 
Rolamento de agulhas: utilizado para evitar atrito entre o conjunto pino do pistão-
biela. 
Correia: transmite potência do eixo do motor para eixo de manivelas. 
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Reservatório de Ar: normalmente, uma instalação de compressores é equipada com um 
ou mais reservatórios de ar. Estes são dimensionados para satisfazer a capacidade do 
compressor, o sistema de regulação, a pressão de trabalho e as variações esperadas no 
consumo de ar. 
O Reservatório de ar serve para: 
a) Armazenar ar comprimido 
b) Aumentar o resfriamento e coletar possível condensado residual 
c) Atenuar as variações de pressão na linha. 
Os reservatórios de ar devem ser projetados e dimensionados de acordo com as 
exigências das autoridades locais (normas de vasos de pressão em vigor – NR-13). 
Válvulas: são componentes mais delicados e o bom funcionamento é muito importante 
para os compressores alternativos. Uma ou mais válvulas de sucção e uma ou mais 
válvulas de descarga. Estas válvulas regulam o fluxo de gás que entra e sai do cilindro. 
Elementos básicos: 
• Obturador: elemento de vedação da válvula, cujas faces são submetidas às 
pressões interna e externa ao cilindro. 
• Sede: parte da válvula na qual o obturador se apoia para efetuar o bloqueio do 
gás. 
• Encosto: elemento estrutural cuja finalidade é limitar o curso do obturador na 
condição de abertura completa da válvula. 
• Mola: tem como função regular movimento do obturador, atenuando os choques 
na abertura e fechamento da válvula, devido à resistência gradual que oferece à 
contração. 
 11 
7 – Sistema de lubrificação 
Como existe movimento e atrito é necessária a lubrificação das partes móveis para 
garantir o funcionamento do compressor. O compressor possui uma bomba de óleo 
acionada pelo próprio virabrequim. Essa bomba aspira o óleo do cárter do compressor e 
o distribui por todo o compressor. Através de canais internos, o óleo percorre o 
virabrequim lubrificando seus colos e as bronzinas, por canais internos das bielas o óleo 
sobe e lubrifica a parte superior do compressor (os pistões, camisas, etc.). 
8 - Sistema de arrefecimento 
Os compressores alternativos são dotados de um sistema de arrefecimento que consiste, 
no caso mais geral, na circulação forçada de água através das camisas que envolvem a 
câmara de compressão. 
No processo a ar, o resfriamento consiste em fazer circular o ar natural pelas aletas do 
bloco. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 - Elementos de controle 
 
Filtros de ar 
Os filtros devem: 
a) Ter alta eficiência de separação – boa retenção das partículas sem perda de 
outras propriedades. 
b) Boa capacidade de acumulação – uma boa capacidade aumenta os intervalos de 
manutenção. 
Compressor com resfriamento por 
Compressor com resfriamento a ar 
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c) Baixa resistência ao fluxo de ar – os filtros de óleo têm a maior queda de pressão 
-15mbar. 
d) Construção robusta – têm de suportar as pulsações de ar, os mais usuais são os 
de papel e de labirinto. 
Manômetro diferencial: acessório de grande utilidade serve para medir a diferença de 
pressão entre a entrada e saída do filtro, indicando o momento da limpeza ou 
substituição do elemento filtrante. 
Válvula de Segurança: uma válvula de segurança deve sempre ser colocada no tubo de 
descarga, imediatamente após o compressor. Esta válvula deveria ser posta a operar 
quando é ultrapassada a pressão de descarga máxima permissível do compressor. 
Válvula interruptora (Shut-off): a válvula interruptora (“shut-off”) deve ser do tipo 
que causa pequena queda de pressão. Os tipos recomendáveis são as válvulas de 
diafragma ou as válvulas de gaveta. Antes da válvula “shut-off” deve ser colocada uma 
válvula de segurança de modo que o compressor possa ser despressurizado depois de 
paralisado. Isto sempre deve ser feito antes das tampas de válvulas serem removidas 
para inspeção ou conserto das válvulas. 
Purgador (dreno): do tipo bóia, termodinâmico, eletrônico temporizado, eletrônico por 
sensor de nível ou manual, servem para drenar da linha de ar comprimido o condensado 
formado durante a trajetória do mesmo pela tubulação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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11 - Referências 
 
 [1] ATLAS COPCO "Manual do ar Comprimido". McGraw-Hill do Brasil, São 
Paulo, 1976. 
[2] BARBOSA, P.S. "Compressores". Apostila Petrobrás - CENPES - DIVEN, 2a 
edição, 1984. 
[3] COSTA, E.C. "Compressores". Editora Edgard Blucher, São Paulo 1978. 
www.croll.com / Acessado em 13/09/10 
www.compressoresschulz.com.br /Acessado em 13/09/10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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12 - Anexos 
Reservatório - Componentes (Vista explodida) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Reservatório – Vistas frontal e lateral esquerda 
 
 
 
 
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Cabeçote – vista explodida 
 
 
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1 – Compressor
2 - Filtro-
regulador p/ 
Pintura
3 - Filtro-
regulador
4 - Filtro-
regulador e 
lubrificador
5- Purgador 
automático
6 – Pistolas para 
pintura
7 - Lixadeiras
6Pintura
7
Sala de 
inspeção
Cabine de 
lixamento
6
7
1 – Compressor
2 - Filtro-
regulador p/ 
Pintura
3 - Filtro-
regulador
4 - Filtro-
regulador e 
lubrificador
5- Purgador 
automático
6 – Pistolas para 
pintura
7 - Lixadeiras
6Pintura
7
Sala de 
inspeção
Cabine de 
lixamento
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