COMPRESSORES, SOPRADORES E VENTILADORES COMPRESSORES CENTRÍFUGOS (NORMA API 617)

Transcrição

1 COMPRESSORES, SOPRADORES E VENTILADORES FAIXAS MAIS USADAS ÁRA SELEÇÃO DOS COMPRESSORES. CENTRÍFUGOS: ENTRE E FT 3 /MIN (CFM) PRESSÃO ATÉ PSIG ALTERNATIVOS: ATÉ CFM PRESSÃO ATÉ PSIG ROTATIVOS DE DESLOCAMENTO POSITIVO: ATÉ CFM PRESSÃO ATÉ 400 PSIG BLOWERS CENTRÍFUGOS: ENTRE 800 E CFM -VANTAGENS: COMPRESSORES CENTRÍFUGOS (NORMA API 617) a) MESMO COM ALTAS VAZÕES, JÁ TRAZEM ECONOMIA UMA VEZ QUE PODE BASTAR SÓ UMA UNIDADE. b) OFERECE UMA VARIAÇÃO DE FLUXO RELATIVAMENTE AMPLA COM PEQUENA MUDANÇA DE HEAD (H). c) PERMITE LONGOS INTERVALOS ENTRE MANUTENÇÕES. d) OCUPAM MENOS ESPAÇO QUANDO COMPARADO COM OUTROS TIPOS. e) HAVENDO DISPONIBILIDADE DE VAPOR GERADO NO PROCESSO OU PARA O PROCESSO, PODE SER ACIONADO DIRETAMENTE POR TURBINA A VAPOR. f) OFERECE FLUXO CONTÍNUO SEM PULSAÇÃO OU VIBRAÇÕES.

2 - DESVANTAGENS: a) SÃO SENSÍVEIS AO PESO MOLECULAR DO GÁS QUE ESTÁ SENDO COMPRIMIDO. MUDANÇAS NO PESO MOLECULAR PODEM CAUSAR PRESÕES DE DESCARGA MUITO ALTAS OU MUITO BAIXAS, UMA VEZ QUE O HEAD (H) É CONSTANTE, MAS A PRESSÃO E O PESO ESPECÍFICO DO GÁS VARIAM COM O PESO MOLECULAR. b) SÃO NECESSÁRIAS VELOCIDADES MUITO ALTAS PARA ATINGIR AS PRESSÕES. COM A TENDÊNCIA DE REDUZIR TAMANHO E AUMENTAR CAPACIDADES, O CUIDADO DEVE SER MUITO MAIOR COM BALANCEAMENTO DE ROTORES E NA SELEÇÃO DE MATERIAIS MUITO ESPECIAIS PARA ALGUNS COMPONENTES. c) PEQUENOS AUMENTOS NA PERDA DE CARGA DO SISTEMA (CURVA DO SISTEMA) PODEM CAUSAR GRANDES REDUÇÕES DE CAPACIDADE DO COMPRESSOR. d) OS SISTEMAS DE LUBRIFICAÇÃO E SELAGEM NECESSÁRIOS SÃO MUITO COMPLEXOS. COMPRESSORES DE FLUXO AXIAL É UM TIPO DE COMPRESSOR DINÂMICO EM QUE O FLUXO É PARALELO AO EIXO DO COMPRESSOR E NÃO MUDA DE DIREÇÃO COMO NOS COMPRESSORES CENTRÍFUGOS DE FLUXO RADIAL. USA-SE COMO JÁ VIMOS OS COMPRESSORES AXIAIS PARA FLUXOS MAIORES QUE OS DOS COMPRESSORES CENTRÍFUGOS. COMPARAÇÃO COM OS CENTRÍFUGOS: AXIAIS: VAZÕES MAIORES ENTRE 20 MIL E 400 MIL (ICFM). HEAD POR ESTÁGIO <50% DO CENTRÍFUGO, MAS PODEM SER FABRICADOS COM MUITOS ESTÁGIOS EM SÉRIE.

3 SUBIDA DE PRESSÃO DE 65PSIG EM 12 ESTÁGIOS EM SÉRIE OU ATÉ 100PSIG COM 15 ESTÁGIOS, NO CASO DE COMPRESSORES DE AR DE TURBINAS A GÁS. SÃO USADOS TAMBÉM EM TURBINAS A GÁS DOS AVIÕES. SÃO USADOS EM UNIDADES DE PROCESSO PARA FLUXOS ACIMA DE 75 MIL OU 100 MIL ICFM. TEM MAIOR EFICIÊNCIA QUE OS MULTIESTÁGIO CENTRÍFUGOS. PREÇO MAIOR QUE OS CENTRÍFUGOS. CURVA CARACTERÍSTICA MAIS STEEP (ABISMO) DEVIDO A CARACTERÍSTICA DO ROTOR E O MÍNIMO DE ESTÁGIOS. RANGE DE ESTABILIDADE MUITO ESTREITO. TEM-SE GERALMENTE MENOS INFORMAÇÃO PARA SELEÇÃO PRELIMINAR QUE OS CENTRÍFUGOS. CENTRÍFUGOS: HEAD POR ESTÁGIO MAIS DE 2 VEZES QUE O DOS AXIAS. TEM MENOR EFICIÊNCIA QUE OS MULTIESTÁGIO AXIAIS. PREÇO MENOR QUE OS AXIAIS. CURVA CARACTERÍSTICA MENOS STEEP E MAIS FLAT. COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO AO CONTRÁRIO DOS COMPRESSORES CENTRÍFUGOS, SÃO BASICAMENTE DE CAPACIDADE CONSTANTE, MESMO TENDO QUE OPERAR A DIFERENTES PRESSSÕES DE DESCARGA.

4 COMPRESSORES ALTERNATIVOS SÃO USADOS QUANDO A CAPACIDADE REQUERIDA NÃO PASSA DE 3000 ICFM. PARA CAPACIDADES MAIORES, EM UNIDADES DE PROCESSO OS COMPRESSORES CENTRÍFUGOS SÃO PREFERIDOS. USA-SE PARA: ALTAS PRESSÕES E RELATIVAMENTE BAIXOS FLUXOS EM VOLUME. ATÉ 100 HP PODEM TER CILINDROS DE SIMPLES AÇÃO E RESFRIADOS A AR. GRANDES COMPRESSORES DE AR OU DE GÁS REQUER DOIS OU MAIS CILINDROS. COMPRESSORES ALTERNATIVOS (NORMA API-618) PODEM SER LUBRIFICADOS E NÃO LUBRIFICADOS. SÃO MELHOR ADEQUEDOS PARA BAIXAS VELOCIDADES, ACIONADOS A MOTORES ACIMA DE 300HP. NORMALMENTE TEM VELOCIDADE CONSTANTE E O CONTROLE DE CAPACIDADE É FEITO POR ALÍVIO NAS VÁLVULAS. ESTE CONTROLE UNLOADING VALVES PODE SER AUTOMÁTICO OU MANUAL. NORMALMENTE AS ETAPAS SÃO: 0-100%, %, %. AS TEMPERATURAS DE DESCARGA PARA MÁQUINAS NÃO LUBRIFICADAS DEVEM SER NO MÁXIMO 177ºC. PARA COMPRESSORES LUBRIFICADOS A MÁXIMA TEMPERATURA DE DESCARGA DEVE SER 149ºC. USANDO LUBRIFICANTES SINTÉTICOS PODE CHEGAR A 177ºC.

5 PARA COMPRESSORES DE O 2 NÃO LUBRIFICADOS A TEMPERATURA DE DESGARGA DEVE SER LIMITADA A 149ºC. PARA COMPRESSORES DE CLORO NÃO LUBRIFICADOS A TEMPERATURA DE DESCARGA DEVE SER LIMITADA A 107ºC, PARA PREVENIR FOULING. A VELOCIDADE MÉDIA DOS PISTÕES DEVE SER NO MÁXIMO: COMPRESSORES NÃO LUBRIFICADOS = 700 PÉS/MIN COMPRESSORES LUBRIFICADOS = 850 PÉS/MIN A ROTAÇÃO DO EIXO PARA GRANDES COMPRESSORES ( HEAVY-DUTY ) DEVE SER LIMITADA A 600 RPM E ATÉ MENORES PARA POTÊNCIAS ACIMA DE 400HP. COMPRESSORES ROTATIVOS SEJAM COMPRESSORES SOPRADORES OU BOMBAS DE VÁCUO, SÃO TODOS MÁQUINAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO, NAS QUAIS UM ELEMENTO ROTATIVO DESLOCA UM VOLUME FIXO, DURANTE CADA ROTAÇÃO. TIPOS BÁSICOS: A) O MAIS ANTIGO É O DE LÓBULOS E É MAIS AMPLAMENTE CONHECIDO. CAPACIDADE VAI DE 50 ICFM A ICFM. SÃO USADAS EM PRIMEIRO LUGAR COMO SOPRADORES (BAIXA PRESSÃO) COMPRIMINDO AR OU GASES DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA PARA 5 Á 7 PSIG OU ATÉ MAIS DE 25 PSIG PARA TIPOS ESPECIAIS. TEM AMPLA APLICAÇÃO COMO BOMBAS DE VÁCUO DE PRESSÃO ABAIXO DA ATMOSFÉRICA ATÉ PRESSÕES LIGEIRAMENTE ACIMA DA ATMOSFÉRICA.

6 C) O DE PARAFUSO: É MODERADAMENTE POPULAR (NORMA API 619). NOS ÚLTIMOS ANOS TEM SIDO CAPAZES DE ALTAS PRESSÕES E GRANDES CAPACIDADES. RANGE DE CAPACIDADE: MODELOS COM ÓLEO-RESFRIADO DE 50 A 3500 ICFM MODELOS SECOS DE 50 A ICFM ROTAÇÕES DE A RPM RANGE DE PRESSÃO DE DESCARGA: 3 A 600 PSIG. D) ANEL LÍQUIDO: USO EM LÍQUIDO DE SELAGEM. COM O GIRO DO ROTOR A FORÇA CENTRÍFUGA FAZ DO LÍQUIDO UM ANEL DE SELAGEM E O GÁS QUE ENTRA TEM SEU VOLUME REDUZIDO E HÁ, PORTANTO, AUMENTO DA PRESSÃO. A MAIOR APLICAÇÃO É COMO BOMBA DE VÁCUO PARA PRESSÕES ABSOLUTAS DE 75 A 100 MILÍMETROS DE HG. CAPACIDADES VÃO DE 10 ICFM ATÉ ICFM PRESÕES ATÉ 25 PSIG COMO BLOWERS E ATÉ 100 PSIG COMO COMPRESSOR DE AR. USA-SE PARA CLORO, GÁS ÁCIDO, H 2 S E CO 2. HÁ MODELOS EM AÇO INOX. COMPRESSORES ROTATIVOS DE DESLOCAMENTO POSITIVO SOPRADORES DE LÓBULOS (TIPO ROOTES) COMPRESSOR DE PARAFUSO (NORMA API 619) COMPRESSOR DE SELO LÍQUIDO COMPRESSOR DE ÊMBOLO ROTATIVO COMPRESSOR DE PALHETAS

7 TODOS ESTES COMPRESSORES TÊM O MESMO COMPORTAMENTO (CURVA DE DESEMPENHO) QUE OS COMPRESSORES ALTERNATIVOS, OU SEJA: SÃO MÁQUINAS DE CAPACIDADE FIXA, OPERANDO COM A PRESSÃO QUE FOR NECESSÁRIA PARA VENCER A CONTRA-PRESSÃO. DIFERENTEMENTE DOS COMPRESSORES ALTERNATIVOS SÃO ADAPTÁVEIS A ACIONADORES DE VELOCIDADE VARIÁVEL, INCLUSIVE TURBINA A VAPOR. NORMALMENTE SUAS CAPACIDADES MÁXIMAS SÃO DE CERCA DE CFM. ISTO SE APLICA A COMPRESSORES DE PARAFUSO E DE LÓBULOS, QUE SÃO OS TIPOS MAIS COMUNS DE COMPRESSORES DE DESLOCAMENTO POSITIVO USADOS NAS UNIDADES DE PROCESSO. - OUTRAS VANTAGENS: O GÁS FICA LIVRE DE ÓLEO. NÃO APRESENTA FLUXO COM PULSAÇÃO. TEM MAIORES CAPACIDADES QUE OS COMPRESSORES ALTERNATIVOS. - CARACTERÍSTICAS A CONSIDERAR: COMO SÃO MÁQUINAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO, DEVEM TER VÁLVULA DE ALÍVIO ENTRE O COMPRESSOR E O PRIMEIRO BLOQUEIO. OS COMPRESSORES DE LÓBULOS (TIPO ROOTES) TEM BAIXO DIFERENCIAL DE PRESSÃO NORMALMENTE LIMITADO A 15 PSIG. PARA UM DADO COMPRESSOR: - VELOCIDADES BAIXAS CAUSAM MAIORES RECIRCULAÇÕES INTERNAS.

8 - SE A VELOCIADE FOR MUITO BAIXA PODE APARECER SOBRE- AQUECIMENTO, QUE PODE TRAZER PROBLEMAS AOS ROTORES. - O FABRICANTE DEVE ESTIPULAR QUAL A MÍNIMA VELOCIDADE DE OPERAÇÃO. SE A TEMPERATURA DE DESCARGA DOS COMPRESSORES DE PARAFUSO EXCEDER A 177ºC DEVE SER ESPECIFICADO ROTORES RESFRIADOS A ÓLEO. A PRIMEIRA VELOCIDADE CRÍTICA DESSES COMPRESSORES SÃO NORMALMENTE ACIMA DA VELOCIDADE DE OPERAÇÃO. ESTA VELOCIDADE CRÍTICA DEVE SER ESTABELECIDA PARA O COMPRESSOR E O ACIONADOR, E DEVE SER PELO MENOS 20% ACIMA DA VELOCIDADE DE OPERAÇÃO E ACIMA DA VELOCIDADE DE TRIP SE O ACIONADOR FOR TURBINA. VENTILADORES E SOPRADORES OS VENTILADORES E SOPRADORES SÃO USADOS PARA INSUFLAR OU EVACUAR AR OU OUTROS GASES, NAS INDÚSTRIAS DE PROCESSO EM VÁRIAS APLICAÇÕES: REATORES DE PROCESSO SECADORES TORRES DE RESFRIAMENTO AR E GASES DE COMBUSTÃO EM FORNALHAS TRANSPORTE PNEUMÁTICO VENTILAÇÃO PARA SEGURANÇA E HIGIENE INDUSTRIAL RESFRIADORES A AR (TROCADORES DE CALOR), ETC. HOJE DEMANDA-SE DOS FABRICANTES, MAIORES PRESSÕES DE DESCARGA, O QUE RESULTA EM MAIORES VELOCIDADES. POR OUTRO LADO DESEJA-SE CADA VEZ MENORES OS NÍVEIS DE RUIDO.

9 OS VENTILADORES SÃO NORMALMENTE MÁQUINAS AXIAIS OU MÁQUINAS CENTRÍFUGAS. AS MÁQUINAS AXIAIS SÃO USADAS PARA ALTAS VAZÕES E PEQUENAS RESISTÊNCIAS (BAIXOS HEADS) AS MÁQUINAS CENTRÍFUGAS SÃO PRECISAM DE HEADS MAIORES. USADAS EM TRABALHOS QUE OS SOPRADORES SÃO GERALMENTE DE UM SÓ ESTÁGIO E ALTA VELOCIDADE OU MULTI-ESTÁGIO, OPERANDO A PRESSÕES DE DESCARGA PRÓXIMAS OU JÁ NO RANGE DOS COMPRESSORES. OS SOPRADORES PODEM TAMBÉM SER MÁQUINAS ROTATIVAS DE DESLOCAMENTO POSITIVO, PODENDO TRANSPORTAR FLUXOS RELATIVAMENTE BAIXOS A ALTAS TAXAS DE COMPRESSÃO. VENTILADORES AXIAIS PODEM SER DOS TIPOS: TUBE AXIAL-FAN - A DESCARGA SEGUE UM CAMINHO ESPIRAL VANE AXIAL-FAN - A DESCARGA FLUE EM LINHA RETA. OPERAM COM PRESSÕES DE ATÉ 20 POLEGADAS DE ÁGUA. PODEM SER DOS TIPOS: LÂMINA RADIAL VENTILADORES CENTRÍFUGOS É UM TIPO DE ROTOR QUE ATUA BEM EM MUITAS APLICAÇÕES, DESDE O TRANSPORTE PNEUMÁTICO À EXAUSTÃO DE AR OU GASES EM SISTEMAS DE MAIOR PERDA DE CARGA.

10 QUANDO GRANDES POTÊNCIAS SÃO REQUERIDAS, É FREQUENTE SE USAR MOTORES DE VELOCIDADE SÍNCRONA. PODEM DESENVOLVER ALTAS PRESSÕES A ALTAS VELOCIDADES. NORMALMENTE NÃO SE USA PARA VENTILAÇÃO. LÂMINA CURVADA PARA FRENTE TEM GRANDE CAPACIDADE VOLUMÉTRICA A BAIXAS VELOCIDADES (VENTILADORES PARA AR CONDICIONADO, ETC.) E OPERA CALMO E SERENO. LÂMINA CURVADA PARA TRÁS OU INCLINADA PARA TRÁS TRANSFERE MUITO DE SUA ENERGIA COMO ENERGIA DE PRESSÃO. ISTO OS FAZ EFICIENTES VENTILADORES. PODEM OPERAR A MÉDIAS VELOCIDADES PEQUENAS VARIAÇÕES NO VOLUME DO SISTEMA GERALMENTE RESULTA EM PEQUENAS VARIAÇÕES DA PRESSÃO DO GÁS, O QUE FAZ COM QUE ESSE TIPO DE VENTILADOR SER DE FÁCIL CONTROLE. AIRFOIL SÃO ROTORES COM PÁS VIRADAS PARA TRÁS QUE DÃO UM EFEITO DE ESTABILIDADE, EFICIÊNCIA E DESEMPENHO OPERAM SUAVEMENTE SEM PULSAR DENTRO DO SEU RANGE, PORQUE O GÁS FLUE PELO ROTOR SEM TURBULÊNCIA. TUBULAR SÃO FECHADOS DENTRO DE UM DUTO, TAL QUE O GÁS ENTRA E SAI AXIALMENTE, E TODAS AS MUDANÇAS DE DIREÇÃO DE FLUXO SÃO DENTRO DO VENTILADOR. ESTE PROJETO PRODUZ UMA ABRUPTA ELEVAÇÃO DE PRESSÃO E AMPLO RANGE DE VAZÃO.

11 SÃO ADEQUADOS PARA PRÉDIOS E SISTEMAS DE AR CONDICIONADO, PARA SUPRIR AR DE COMBUSTÃO, RESFRIAMENTO DE MOTORES, PARA SECADORES, ETC. VENTILADORES CENTRÍFUGOS E AXIAIS AMBOS SÃO DISPONIVEIS PARA VAZÕES DE ATÉ CFM. OS CENTRÍFUGOS SÃO MAIS USADOS NAS APLICAÇÕES DE PROCESSO EM GERAL. CARACTERÍSTICAS DOS VENTILADORES CENTRÍFUGOS EM GERAL SÃO MAIS FÁCEIS DE CONTROLAR. TEM CONSTRUÇÃO MAIS ROBUSTA. FAZEM MENOS RUIDO QUE OS AXIAIS. SUA EFICIÊNCIA NÃO CAI TÃO RAPIDAMENTE QUANDO SAI DAS CONDIÇÕES DE PROJETO. SÃO MENOS AFETADOS POR JOELHO NA ENTRADA DO QUE OS VANE- AXIAL-FAN, MAS PERDEM ATÉ 15% DE EFICIÊNCIA. SÂO MECANICAMENTE MAIS COMPLEXOS. REQUEREM EIXOS E MANCAIS MAIORES, ALÉM DE UM BALANCEAMENTO MAIS RIGOROSO. REQUEREM INSTALAÇÃO EM ÂNGULO DE 90 COM O DUTO. LÂMINAS INCLINADAS PARA TRÁS SÃO MAIS EFICIENTES DO QUE OS DE LÂMINAS RADIAIS OU DE LÂMINAS CURVADAS PARA FRENTE. PRESSÃO DE DESCARGA ATÉ 60 POLEGADAS DE ÁGUA. CARACTERÍSTICAS DOS VENTILADORES AXIAIS OCUPAM MENOS ESPAÇO. OPERAM A MAIOR ROTAÇÃO E PORTANTO PRODUZEM MAIS RUIDO O CUSTO INICIAL DO CONJUNTO VENTILADOR-MOTOR É MENOR

12 PODEM SER INSTALADOS EM LINHA RETA COM O DUTO E SÃO MAIS FÁCEIS DE INSTALAR. REQUEREM MAIS POTÊNCIA PARA O MESMO SERVIÇO. OS VANE-AXIAL-FAN SÃO MAIS EFICIENTES QUE OS TUBE-AXIAL-FAN. PRESSÃO POR ESTÁGIO 8 A 9 POLEGADAS DE ÁGUA. SÃO MENOS INDICADOS QUANDO ESPERA-SE VARIAÕES DE FLUXO. VALORES DE EFICIÊNCIA DE VENTILADORES CENTRÍFUGOS DE LÂMINA RADIAL 55 A 70% CENTRÍFUGOS DE LÂMINA CURVADA P/FRENTE 52 A 71% CENTRÍFUGOS AIRFOIL 55 A 86% VANE-AXIAL-FAN 50 A 65%