MF Aula 16 - Compressores Centrífugos

Curso: Engenharia MecânicaCurso: Engenharia MecânicaDisciplina: Máquinas de Fluxo

Prof.: Ricardo FariasMáquinas de Fluxo

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AULA 16

Compressores Centrífugos


REVISÃO AULA ANTERIOR

Compressores Alternativos

� Como controlar a eficiência volumétrica dos compressores alternativos?

� Cite 03 formas de controlar a capacidade dos compressores alternativos?



Principais Características

� São máquinas que transferem energia por elevação da velocidade do gás;� Estes equipamentos possuem a capacidade de comprimir grandes volumes, porém com

níveis de pressão inferior aos compressores volumétricos.níveis de pressão inferior aos compressores volumétricos.



Teoria de Funcionamento

Da mesma forma que as bombas centrífugas os compressores transferem energia ao fluidopor meio da aceleração do gás (rotor), para posterior transformação da energia cinética emenergia de pressão (carcaça).energia de pressão (carcaça).As leis de equacionamento são as mesmas utilizadas para as bombas.



Eficiência

As perdas na transferência de energia estão relacionadas com os seguintes fatores:

� Atrito entre o gás e os componentes do compressor (rotor e carcaça);� Atrito entre o gás e os componentes do compressor (rotor e carcaça);

� Pouca influência nas perdas devido a baixa viscosidade dos gases

� Turbulência e separação das linhas de fluxo devido as mudanças de direção no processode compressão.

� Maior influência já que está relacionada com o ponto de melhor eficiência daconjunção entre rotor e carcaça.


conjunção entre rotor e carcaça.


Eficiência

r (relação de compressão real), rt (relação de compressão teórica).



Curvas de Performance

As curvas de performance possuem a mesma forma daquelas vista para as bombascentrífugas.A diferença entre as curvas das bombas para os compressores é que o head na última nãoA diferença entre as curvas das bombas para os compressores é que o head na última nãotraduz a pressão ou altura manométrica e sim o trabalho transferido por unidade de massa.



Limites Operacionais

Restrições impostas ao funcionamento dos compressores centrífugos sob determinadascircunstâncias que acabam por delimitar uma área útil de operação sobre um conjunto decurvas características. Estes limites são:curvas características. Estes limites são:

� Rotação (inferior e superior);

� Surge;

� Stonewall;



Limites Operacionais - Rotação

� A máxima rotação contínua de operação é definida em função dos esforços a que ésubmetido o conjunto rotativo.

� Já o valor mínimo de rotação deve estar acima da primeira velocidade crítica de vibração.

� A API-617 define que estes limites são 105% da maior e 85% da menor rotação deoperação para atender as condições de operação.



Limites Operacionais - Surge

� O surge é um fenômeno caracterizado pela instabilidade do ponto de operação;� Ocorre quando a vazão que o sistema se mostra capaz de absorver é inferior ao valor

mínimo do equipamento;mínimo do equipamento;� A ocorrência do surge se manifesta através da oscilação de vazão e pressão de descarga,

tendo como conseqüência vibração e ruído excessivo.



Limites Operacionais - Stonewall

� Compressores centrífugos industriais são projetados para funcionar com um regime deescoamento subsônico;

� Se a vazão de operação se elevar de tal forma que a velocidade atinja o valor sônico a� Se a vazão de operação se elevar de tal forma que a velocidade atinja o valor sônico aconseqüência será a limitação do escoamento do fluido em algum ponto no interior doequipamento;

� Ao contrário do Surge o Stonewall não representa ameaça a integridade física doequipamento, impactando a eficiência de compressão.



Controle da Capacidade

O controle de capacidade é empregado para manter uma variável de processo constante,por meio da atuação no compressor. Os métodos mais comuns de atuação são:

� Variação da rotação;

� Estrangulamento da sucção;

� Mudança dos ângulos das pás.



Controle da Capacidade - Rotação

� Possui uma grande sensibilidade da variação da vazão com pequenas mudanças narotação;

� É o método mais empregado na indústria devido sua facilidade de implantação e eficiência� É o método mais empregado na indústria devido sua facilidade de implantação e eficiênciado processo de controle e redução no trabalho realizado.



Controle da Capacidade - Estrangulamento

� Esse método é o mais empregado quando o acionador apresenta dificuldade no controlede rotação (motores elétricos);

� A introdução de uma perda de carga na entrada do compressor reduz a pressão de� A introdução de uma perda de carga na entrada do compressor reduz a pressão desucção elevando assim a relação de compressão e head termodinâmico, tendo comoconseqüência a redução da vazão.



Controle da Capacidade - Ângulo de Pás

� Dispositivo de pás fixas, na entrada do primeiro estágio, com ângulo de orientaçãovariável;

� Produz uma pré rotação do escoamento e obtém variação na capacidade;� Produz uma pré rotação do escoamento e obtém variação na capacidade;� Sistema pouco utilizado devido complexidade e investimento no sistema de

posicionamento das pás. de compressão e head termodinâmico, tendo comoconseqüência a redução da vazão.



Curvas Características

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Referências Bibliográficas

� De FALCO, R., MATTOS E. E, "Bombas industriais", Editora Mcklausen, 1992.

� MACACINTYRE, A. J., "Máquinas Motrizes Hidráulicas", Editora Guanabara Dois, 1983.

� LIMA, EPAMINONDAS PIO C. “Mecânica das Bombas”, 2ª ed, Rio de Janeiro: Editora� LIMA, EPAMINONDAS PIO C. “Mecânica das Bombas”, 2ª ed, Rio de Janeiro: Editora

Interciencia, Petrobrás, 2003.

� SILVA, JAIRO TORRES DA “Bombas Centrífugas Passo a Passo: Manual prático de

manutenção e operação” , 1ª ed, Salvador: Turbotech Engenharia Ltda, 1999.


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