2025-04-10
Um compressor é um dispositivo mecânico usado para aumentar a pressão de vários líquidos ou gases compressíveis, o mais comum é o ar. Os compressores são usados em toda a indústria para fornecer ar para oficinas ou aparelhos, para alimentar ferramentas pneumáticas, pulverizadores de tinta e equipamentos de jateamento de areia, para transportar refrigerantes de fase para ar condicionado e refrigeração, para fornecer gás natural através de oleodutos, etc. como bombas, os compressores são divididos em centrifuga (ou dinâmica, ou cinética) e volumétrica; No entanto, se as bombas forem principalmente bombas centrífugas, os compressores geralmente serão deslocamentos positivos. Eles variam em tamanho de caixas de luvas que infla pneus a pistão gigante ou turbocompressores encontrados em lojas de encanamento. Os compressores de deslocamento positivo podem ser classificados posteriormente em compressores alternativos, que são dominados pelo tipo recíproco e compressores rotativos, como parafuso e compressores de palhetas rotativas.
Neste guia, usaremos os termos "compressor" e "compressor de ar" para se referir principalmente aos compressores de ar e, em alguns casos especiais, usaremos o termo "compressor" para nos referir a gases mais específicos.
Os compressores podem ser caracterizados de várias maneiras diferentes, mas geralmente são agrupadas em categorias com base no método de operação que usam para produzir ar ou gás comprimido. Nas seções a seguir, fornecemos uma visão geral e descrevemos tipos comuns de compressores. Os tipos cobertos incluem:
Devido à natureza do design do compressor, também há um mercado para compressores de ar remanufaturados e os compressores de ar remanufaturados podem ser uma opção para comprar novos compressores.
Os compressores ou compressores alternativos recíprocos dependem do movimento alternativo de um ou mais pistões para comprimir gás em um cilindro (ou cilindros) e liberá -lo através de uma válvula em um tanque de alta pressão. Em muitos casos, o tanque de armazenamento e o compressor são montados em uma estrutura ou derrapagem comum na forma de um pacote chamado. Embora o uso primário de compressores alternativos seja fornecer ar comprimido como fonte de energia, os operadores de pipeline também usam compressores alternativos para transportar gás natural. Os compressores alternativos geralmente são selecionados com base na pressão desejada (PSI) e no fluxo (SCFM). Os sistemas de ar de fábrica típicos fornecem ar comprimido na faixa de 90-110 psi de 30 a 2500 CFM; Essas bandas geralmente estão disponíveis através de dispositivos comerciais prontos para uso. O sistema de ventilação da planta pode ser projetado para uma unidade ou para várias unidades menores espaçadas em toda a planta.
Para obter maior pressão do ar do que um compressor de estágio único, pode ser usado unidades de dois estágios. O ar comprimido que entra no segundo estágio geralmente passa por um intercooler antes para remover parte do calor gerado no ciclo do primeiro estágio.
Falando em calor, muitos compressores alternativos são projetados para executar em um único ciclo de trabalho, não em operação contínua. Em muitos casos, essa circulação permite que o calor gerado durante a operação seja dissipado através de barbatanas refrigeradas a ar.
Os compressores de pistão são sem óleo e sem óleo. Para algumas aplicações que exigem o ar livre de óleo da mais alta qualidade, outros projetos são mais adequados.
Os compressores de diafragma são um projeto alternativo um tanto especializado que usa eixos concêntricos montados em um motor para vibrar um disco flexível que alternadamente expande e contrai o volume da câmara de compressão. Como uma bomba de diafragma, a unidade é isolada do fluido do processo por um disco flexível para que o lubrificante não possa entrar em contato com gases. Os compressores de ar do diafragma são máquinas de capacidade relativamente pequenas adequadas para aplicações que requerem ar muito limpo, como as encontradas em muitos laboratórios e instalações médicas.
Os compressores de parafusos são compressores rotativos conhecidos por sua capacidade de executar 100% do ciclo de trabalho, tornando -os ideais para aplicações de reboque, como construção ou construção de estradas. Usando rotores engrenados e acoplados, essas unidades sugam gás na extremidade da unidade, comprimem-a à medida que os rotores formam um conjunto, o gás se move axialmente e sai do alojamento do compressor de gás comprimido através da porta de saída na extremidade não-drive. A operação dos compressores de parafuso os torna mais silenciosos do que os compressores alternativos, reduzindo a vibração. Outra vantagem dos compressores de parafuso sobre os recíprocos é a ausência de pulsação do ar forçado. Essas unidades podem ser lubrificadas por óleo ou água e também podem ser projetadas para fornecer ar livre de óleo. Esses projetos atendem aos requisitos críticos de manutenção sem óleo.
Os compressores de palhetas são baseados em uma série de palhetas montadas em um rotor que se move ao longo da parede interna de uma cavidade excêntrica. À medida que as palhetas giram do lado de sucção da câmara excêntrica para o lado da descarga, elas reduzem o volume do espaço que abrangem, comprimindo assim o gás preso nesse espaço. As lâminas deslizam sobre o filme de óleo que se forma nas paredes da câmara excêntrica, fornecendo um selo. Os compressores de palhetas não podem fornecer ar livre de óleo, mas podem fornecer ar comprimido sem pulsação. Como eles usam buchas em vez de rolamentos, e porque correm relativamente lentamente em comparação com os compressores de parafusos, eles também são resistentes a contaminantes no ambiente. Eles são relativamente silenciosos, confiáveis e capazes de correr a 100% do ciclo de trabalho. Algumas fontes afirmam que os compressores rotativos de palhetas foram amplamente substituídos por compressores de parafuso nos compressores de ar. Eles são usados em muitas aplicações sem ar nas indústrias de petróleo e gás e outras áreas de processo.
Os compressores de ar de rolagem usam pergaminhos estacionários e orbitais que reduzem a quantidade de espaço entre eles à medida que os pergaminhos orbitais seguem o caminho dos pergaminhos estacionários. A entrada de gás ocorre nas bordas externas do vórtice e o gás comprimido é liberado mais perto do centro. Como os pergaminhos não tocam, não é necessário óleo lubrificante, tornando o compressor praticamente sem óleo. No entanto, os compressores de rolagem são um pouco limitados em desempenho porque o óleo não é usado para remover o calor da compressão, como em outros projetos. Eles são comumente usados em compressores de ar de baixo custo e compressores de ar condicionado doméstico.
Os compressores rotativos são dispositivos de baixa capacidade e baixa pressão que são mais adequadamente classificados como sopradores. Para saber mais sobre os sopradores, faça o download do nosso guia gratuito de compra do Thomas Blower.
Os compressores centrífugos dependem de impulsores de alta velocidade em forma de bomba para acelerar o gás para aumentar a pressão. Eles são usados principalmente em aplicações de alto volume, como unidades de refrigeração comercial acima de 100 hp. e grandes plantas de processo onde podem atingir 20.000 hp. e entregar volumes na faixa de 200.000 CFM. Os compressores centrífugos são quase o mesmo design que as bombas centrífugas, e o gás é jogado para fora pela ação do impulsor rotativo, aumentando assim a velocidade do gás. O gás se expande na voluta do corpo, desacelerando e aumentando a pressão.
Os compressores centrífugos têm uma taxa de compressão mais baixa do que os compressores de deslocamento positivo, mas podem lidar com volumes maiores de gás. Muitos compressores centrífugos usam vários estágios para aumentar a taxa de compressão. Nesses compressores de vários estágios, o gás geralmente passa por um intercooler entre os estágios.
Os compressores axiais fornecem os maiores volumes de ar, de 80 a 13 milhões de pés cúbicos por minuto em máquinas industriais. Os motores a jato usam esse tipo de compressor para produzir uma gama mais ampla de deslocamentos. Comparados aos compressores centrífugos, os compressores axiais tendem a ser projetos de vários estágios devido à sua taxa de compressão relativamente baixa. Como as unidades centrífugas, os compressores axiais aumentam a pressão aumentando primeiro a velocidade do gás. Os compressores axiais diminuem o gás através de palhetas estacionárias curvas, aumentando sua pressão.
O compressor de ar pode ser elétrico, geralmente escolhe um compressor de ar de 12 volts DC ou um compressor de ar de 24 volts DC. Os compressores também estão disponíveis para níveis padrão de tensão CA, como 120V, 220V ou 440V.
As opções alternativas de combustível incluem um compressor de ar alimentado por um motor em uma fonte de combustível combustível, como gasolina ou diesel. Em geral, os compressores elétricos são ideais onde a remoção de gases de escape é importante ou onde é importante a operação quando o uso ou ausência de combustíveis inflamáveis é indesejável ou importante. O fator de ruído também desempenha um papel importante na escolha de combustível, pois os compressores de ar elétricos geralmente são mais silenciosos do que os compressores de ar acionados pelo motor.
Além disso, alguns compressores de ar podem ser acionados hidraulicamente, o que também evita o uso de fontes de combustível combustível e problemas de escape associados.
Quando se trata de escolher um compressor de ar para uma oficina geral, a opção geralmente se resume a um compressor alternativo ou a um compressor de parafuso. Os compressores alternativos geralmente são mais baratos que os compressores de parafuso, requerem menos manutenção e têm um bom desempenho em condições de operação sujas. No entanto, eles são muito mais barulhentos que os compressores de parafusos e são mais propensos a infiltração de óleo no sistema de suprimento de ar comprimido, um fenômeno conhecido como "Carry Over". Como os compressores alternativos geram muito calor durante a operação, eles devem ser dimensionados para o seu ciclo de trabalho - a regra é de 25% de desconto e 75%. Um compressor de parafuso radial pode ser executado 100% do tempo e é quase preferível. Um problema em potencial com os compressores de parafusos, no entanto, é que aumentar seu poder para aumentar seu desempenho pode levar a problemas, pois eles não são particularmente adequados para iniciantes e paradas frequentes. As tolerâncias rígidas entre os rotores significam que o compressor deve ser mantido à temperatura operacional para obter compressão eficiente. O tamanho requer mais atenção ao uso do ar; O tamanho do compressor alternativo pode ser aumentado sem esses problemas.
Uma oficina que usa constantemente o ar da tinta pode achar que um compressor de parafuso radial tem uma taxa de transição baixa e gostaria de correr continuamente; Os compressores alternativos podem ter um desempenho melhor quando o ar é usado com menos frequência e é fundamental para a limpeza do ar fornecido. um negócio de reparo que não se importa.
Independentemente do tipo de compressor, o ar comprimido geralmente é resfriado, seco e filtrado antes de ser transportado pelos dutos. Os escritores de especificação de ventilação da planta precisam selecionar esses componentes com base no tamanho do sistema que estão projetando. Além disso, eles devem considerar a instalação de lubrificantes do regulador de filtro no ponto de entrega.
Compressores maiores montados em reboques geralmente são compressores de parafuso acionados por motor. Eles foram projetados para funcionar continuamente se o ar é usado ou ventilado.
Enquanto os compressores de rolagem dominam a refrigeração de baixo custo e os compressores de ar, eles estão começando a fazer incursões em outros mercados também. Eles são particularmente adequados para processos industriais que exigem ar muito limpo (classe 0), como produtos farmacêuticos, processamento de alimentos, eletrônicos etc., bem como para salas limpas, laboratórios e ambientes médicos/dentários. Os fabricantes oferecem unidades de até 40 hp que podem fornecer quase 100 CFM a pressões de até 145 psi. Instalações maiores geralmente contêm vários compressores de rolagem, pois a tecnologia não escala além de 3-5 cavalos de potência.
Se uma aplicação envolve a compressão de gases perigosos, os designers geralmente consideram o diafragma ou os compressores deslizantes de palhetas e para compressores motorizados muito grandes de volumes comprimidos.
O petróleo desempenha um papel importante na operação de qualquer compressor, pois é usado para levar o calor gerado durante a compressão. Em muitos projetos, o óleo também fornece o selo. Ao reciprocar compressores, o óleo lubrifica os rolamentos da manivela e do pino do pistão, bem como as paredes laterais dos cilindros. Como em um motor de pistão, os anéis no pistão sela a câmara de compressão e controlam o fluxo de óleo nele. Nos compressores de parafusos, o óleo é injetado no bloco do compressor para selar os dois rotores não contábeis e remover parte do calor gerado durante a compressão. Os compressores rotativos da palheta usam óleo para selar o pequeno espaço entre as pontas da palheta e o furo da carcaça. Os compressores de rolagem geralmente não usam óleo e, portanto, são chamados de compressores sem óleo, mas é claro que eles têm uma capacidade limitada. Os compressores centrífugos não introduzem óleo no fluxo compactado, mas são diferentes de seus colegas de deslocamento positivo.
Para criar um compressor sem óleo, os fabricantes usam estratégias diferentes. Os fabricantes de compressores alternativos podem usar uma manivela de pistão de uma peça com o eixo de manivela montado em um rolamento excêntrico. Quando esses pistões retribuem dentro do cilindro, eles oscilam dentro do cilindro. Esse design elimina o apoio do pino do pistão no pistão. Os fabricantes de compressores alternativos também usam vários materiais auto-lubrificantes em anéis de O e forros de cilindros. Os fabricantes de compressores de parafuso reduziram a lacuna entre os parafusos, eliminando a necessidade de glândulas.
No entanto, qualquer uma dessas opções vem com trade-offs. Maior desgaste, problemas térmicos, desempenho reduzido e manutenção mais frequente são apenas algumas das desvantagens associadas aos compressores de ar sem óleo. Obviamente, algumas indústrias são forçadas a fazer tais compromissos porque o ar livre de petróleo é uma obrigação. Mas se o óleo puder ser filtrado ou apenas tolerado, faz sentido usar um compressor de óleo convencional.
Se você usar JACKHammers o dia inteiro, a seleção do compressor é simples: adicione o número de operadores que usam o compressor, determine a potência da ferramenta e compre um compressor de parafuso que atenda às suas necessidades e durará 8 horas em um tanque de óleo. Obviamente, não é tão simples - você pode ter que levar em consideração as limitações do meio ambiente - mas você entendeu.
As coisas ficam um pouco mais complicadas se você deseja fornecer ar comprimido para uma pequena loja. As ferramentas pneumáticas podem ser classificadas de acordo com seu objetivo: ação intermitente - como uma chave de catraca ou ação contínua - como um pulverizador de tinta. Os gráficos estão disponíveis para ajudar a estimar o consumo de várias ferramentas de oficina. Uma vez identificados e o uso calculado com base no uso médio e contínuo, uma estimativa aproximada da potência total do compressor de ar pode ser determinada.
Determine a capacidade do compressor para a fábrica da mesma maneira. Por exemplo, uma linha de embalagem pode usar ar comprimido para acionar cilindros, sopradores, etc. Normalmente, os fabricantes de equipamentos especificam taxas de fluxo para máquinas individuais, mas, se não, o fluxo de ar do cilindro pode ser facilmente obtido pelo conhecimento de diâmetro, acidente vascular cerebral e ciclo. cada bloco pneumático.
Plantas de fabricação e processamento muito grandes podem ter requisitos de ar comprimidos igualmente grandes, possivelmente servidos por sistemas de backup. Para essas operações, o ar sempre disponível justifica o custo de vários sistemas de ar comprimido para evitar desligamentos dispendiosos ou desligamentos de linha. Até pequenas operações podem se beneficiar de algum nível de redundância. Ao dimensionar um pequeno sistema de produção de ar, a pergunta a se fazer é: é melhor usar um único compressor (menos manutenção, menos complexidade) ou vários compressores menores (redundantes, expansíveis) mais adequados? ?
Os compressores sugam o ar da atmosfera, adicione o calor comprimindo -o, às vezes adicione óleo à mistura e, se o ar em que chupa não estiver muito seco, crie muita umidade. Para algumas operações, esses ingredientes adicionais não afetam o uso final e a ferramenta funciona bem sem problemas de desempenho. À medida que o processo de atuação pneumática se torna mais complexo ou mais importante, geralmente é dada mais atenção à melhoria da qualidade do ar de exaustão.
O ar comprimido é geralmente quente e o primeiro passo para reduzir esse calor é coletar o ar em um reservatório. Esta etapa não apenas esfria o ar, mas também permite que parte da umidade do ar se condense. Os tanques do receptor do compressor de ar geralmente possuem válvulas manuais ou automáticas que permitem que a água acumulada seja drenada. A passagem do ar através do postcooler remove ainda mais o calor. Os secadores de refrigerante e sorvente podem ser adicionados à linha de suprimento de ar para aumentar a remoção de umidade. Finalmente, os filtros podem ser instalados para remover qualquer lubrificante arrastado do ar de suprimento, bem como qualquer material particulado que possa ser preso pelos filtros de entrada.
O ar comprimido é geralmente dosado a algumas gotas. A cada outono, a melhor prática padrão é instalar um FRL (filtro, regulador, lubrificador) que condiciona o ar de acordo com as necessidades da ferramenta específica e permite que a lubrificação acesse qualquer ferramenta que precise.
Quando se trata de controlar um compressor alternativo, não há muitas opções. O controle de início/parada é o mais comum: o compressor alimenta um tanque de armazenamento com limiares superior e inferior. Quando o limite inferior do ponto de ajuste é atingido, o compressor inicia e funciona até que o limite de ponto de ajuste superior seja atingido. Uma variante desse método, chamada de controle de velocidade constante, permite que o compressor funcione por um certo período de tempo depois de atingir o ponto de ajuste superior, ventando o ar para a atmosfera, caso o ar armazenado esteja sendo usado a uma velocidade maior que o normal. Esse processo minimiza o número de motor inicia durante períodos de alta carga. O sistema opcional de controle duplo, normalmente disponível apenas em sistemas acima de 10 hp, permite que o usuário alterne entre os dois modos de controle.
Os compressores de parafusos têm mais opções. Além de iniciar/parar e controle de velocidade constante, os compressores de parafusos estão disponíveis com controle de carga/descarga, modulação da válvula de admissão, válvulas de bobina, controle duplo automático, acionamentos de velocidade variável e sequenciamento de compressores para aplicações de várias unidades. O controle de carga/descarga usa uma válvula lateral de descarga e uma válvula lateral de sucção que se abre e fecha, respectivamente, para reduzir o fluxo através do sistema. (Este é um sistema muito comum nos compressores de parafuso sem óleo.) A modulação da válvula de entrada usa controle proporcional para controlar o fluxo de massa de ar do compressor. O controle da válvula de spool diminui efetivamente o comprimento da troca, atrasando o início da compressão e permitindo que algum ar de ingestão ignore a compressão para atender melhor à demanda. Comutadores de controle duplo automático entre o início e o stop e o controle constante de velocidade de acordo com o desempenho necessário. A velocidade variável aciona lentamente ou acelera o rotor alterando eletronicamente a frequência da forma de onda CA que gira a máquina elétrica. O sequenciamento do compressor permite que o compartilhamento de carga entre vários compressores, por exemplo, atribuindo uma unidade para executar continuamente para lidar com o BaselOad e alterando o início de duas outras unidades para minimizar as perdas de reinicialização.
Ao escolher qualquer um desses esquemas de controle, a idéia é encontrar o melhor equilíbrio entre atender à demanda e custos de marcha lenta e a penalidade pelo desgaste acelerado do equipamento.
Ao escolher um mecanismo de compressor, existem três parâmetros principais que os especificadores precisam considerar, além dos muitos itens listados acima. Essas especificações do compressor de ar incluem:
Embora os compressores geralmente sejam classificados em cavalos de potência ou quilowatts, esses números não indicam necessariamente o custo da operação do equipamento, pois depende da eficiência da máquina, ciclo de trabalho, etc.
A produtividade volumétrica determina quanto ar a máquina pode fornecer por unidade de tempo. Os pés cúbicos por minuto são a unidade de medição mais comum, embora as unidades possam variar entre os fabricantes. As tentativas de padronizar essa medição, conhecidas como SCFM, parecem depender do padrão que você segue. O Instituto de Ar e Gas compactado usa a definição ISO para ar seco (0% RH) a 14,5 psi. polegada e 68 ° F. Pés cúbicos reais por minuto ACFM é outra medida de capacidade volumétrica. Está relacionado à quantidade de ar comprimido fornecido na saída do compressor, que é sempre menor que o volume de trabalho da máquina devido a perdas de corte do compressor.
A pressão permitida em libras por polegada quadrada depende principalmente das necessidades do equipamento no qual o ar comprimido funcionará. Enquanto muitas ferramentas pneumáticas são projetadas para operar a pressão do ar normal da loja, aplicações especiais como a partida do motor requerem pressões mais altas. Assim, por exemplo, ao escolher um compressor alternativo, os compradores encontrarão unidades de estágio único fornecendo pressões de até 135 psi, o suficiente para alimentar as ferramentas do dia a dia, mas considerarão unidades de dois estágios para aplicações especiais de alta pressão.
A energia necessária para acionar o compressor será determinada por essas taxas de volume e pressão. Ao dimensionar os compressores, os especificadores também devem considerar as perdas do sistema: perdas de tubulação, gotas de pressão nos secadores e filtros, etc. O comprador do compressor também terá que decidir sobre uma unidade como uma unidade de correia motorizada ou gás de acionamento direto ou combustível diesel, etc.
Os fabricantes de compressores geralmente publicam curvas de desempenho do compressor para que os especificadores possam avaliar o desempenho do compressor sob várias condições operacionais. Isso é especialmente verdadeiro para os compressores centrífugos, que, como bombas centrífugas, podem ser projetados para fornecer volumes e pressões diferentes, dependendo da velocidade do eixo e do tamanho do impulsor.
O DOE adota padrões de energia para compressores, e alguns fabricantes de compressores publicam especificações com base nesses padrões. À medida que mais fabricantes publicam esses dados, deve ser mais fácil para os compradores de compressores classificar o consumo de energia de compressores comparáveis.
Os compressores encontram uso em uma variedade de indústrias e dominam ambientes familiares aos consumidores cotidianos. Por exemplo, um compressor de ar elétrico portátil de 12V DC frequentemente transportado na caixa de luvas ou no tronco de um carro é um exemplo comum de uma versão simples de um compressor de ar que os consumidores podem usar para inflar pneus à pressão correta.
O uso de compressores de ar relacionados ao veículo e aplicações gerais de veículos incluem compressores de ar elétrico a bordo, compressores de ar a diesel a bordo ou outros compressores de ar a bordo. Por exemplo, o sistema de freio de ar de um caminhão requer o ar comprimido para operar; portanto, é necessário um compressor de ar a bordo para carregar o sistema de freio. Os veículos de serviço podem exigir que os compressores de ar a bordo executem funções necessárias ou para garantir que o compressor seja móvel e possa ser implantado em diferentes locais de trabalho ou locais, conforme necessário. Por exemplo, um carro de bombeiros pode incluir um compressor de ar respirando a bordo capaz de encher tanques de ar para reabastecer tanques de ar respiratórios para bombeiros e socorristas.
Os compressores de ar dental fornecem uma fonte de ar comprimido limpo para ajudar em procedimentos odontológicos e alimentar instrumentos dentários pneumáticos, como exercícios ou escovas de dentes. A seleção do compressor de ar dental direito requer considerando vários fatores, incluindo a energia e a pressão necessárias.
O uso de compressores de ar médico envolve fornecer um suprimento de ar respiratório, independentemente de outros gases armazenados em cilindros e pode ser usado como uma opção para pacientes que podem ser sensíveis à toxicidade do oxigênio. Os compressores de ar da respiração médica podem ser sistemas portáteis ou fixos em um hospital ou instalação médica. Outros usos de um compressor de ar médico podem incluir o fornecimento de ar para equipamentos de pacientes especializados, como algemas de compressão, onde o ar comprimido é necessário para pressionar as extremidades do paciente para evitar acúmulo de fluidos nas extremidades devido à função cardíaca prejudicada.
Compressores de ar de laboratório e compressores de ar para outras aplicações industriais especializadas são usadas para processar e produzir gases especializados como hidrogênio, oxigênio, argônio, hélio, nitrogênio ou misturas de gás (por exemplo, compressores de amônia) ou dióxido de carbono, onde podem ser usados na indústria de alimentos. e a indústria de bebidas. Os compressores de hélio fornecerão gás a tanques de armazenamento para fins de laboratório, como detecção de vazamentos delicados, enquanto outros compressores de gás, como compressores de oxigênio, podem ser obrigados a armazenar tanques de oxigênio para uso em hospitais e instalações de saúde.