A maioria das reações química exige pressões elevadas para atingir rendimentos favoráveis, por isso, os compressores industriais são essenciais nesse cenário. Além disso, esse equipamento conta com uma grande variedade, em razão de precisar se encaixar em diversos processos distintos.
Hoje, falaremos sobre o compressor de ar parafuso, sobre o qual você confere:
Classificação geral
Podemos dividir os compressores em volumétricos (ou deslocamento positivo) e dinâmicos. O de parafuso é do tipo volumétrico e rotativo, como mostra a imagem abaixo:
O compressor de ar transforma energia mecânica em energia pneumática, ou seja, ele produz ar pressurizado. Além disso, pode usá-lo em todos os setores produtivos e de prestação de serviços e para uso doméstico.
Suas aplicações mais comuns são no acionamento de máquinas, válvulas e ferramentas.
Compressor de ar parafuso
O parafuso rotativo é um dos tipos de compressores mais fáceis de usar e de manter. Além disso, as peças principais deste equipamento são os rotores macho e fêmea, que giram em direções opostas e criam a pressão necessária para comprimir o ar.
Cada elemento de parafuso tem uma relação de pressão fixa embutida, a qual depende:
- de seu comprimento;
- do passo do parafuso; e
- da forma da porta de descarga.
Para obter a máxima eficiência, ajuste a relação de pressão integrada à pressão de trabalho necessária.
Existem tipos diferentes de compressores de ar de parafusos rotativos, os quais veremos a seguir.
Classificação quanto à lubrificação
No que fiz respeito à lubrificação, os compressores de parafuso são classificados em:
- Isentos de óleo (ou secos); e
- Lubrificados com óleo
Na tecnologia de compressor isento de óleo, uma engrenagem de sincronismo aciona ambos os rotores para funcionamento harmônico. Dessa forma, a folga mínima calculada entre os dois elementos.
Já no compressor de parafuso com injeção de óleo, o rotor macho aciona o rotor fêmea.
Classificação quanto à velocidade
Os compressores rotativos de parafuso também podem ser classificados em:
- Compressores de velocidade fixa; e
- Compressores de acionamento de velocidade variável
Os compressores de velocidade fixa funcionam com uma velocidade contínua e são muito eficientes quando operam a 100% de sua capacidade.
No entanto a maioria das instalações não requer essa quantia de produtividade. Consequentemente, o motor pare completamente, ele continuará funcionando sem produzir ar, desperdiçando energia e dinheiro.
A ineficiência e o desperdício podem ficar especialmente visíveis em instalações que operam em vários turnos e/ou têm grande flutuação na demanda de fluxo ao longo do dia.
A tecnologia de acionamento de velocidade variável (VSD), por sua vez, gira o motor na velocidade adequada em relação à quantidade de ar necessária. Os compressores VSD ajustam a velocidade do motor de acordo com a demanda de ar, aumentando o fluxo/CFM.
Se a demanda diminuir, o motor irá desacelerar automaticamente e usará apenas a energia necessária para fornecer o fluxo adequado.
Em dias de menor produção, intervalos ao longo do dia, ou durante o segundo e terceiros turnos mínimos, a tecnologia VSD é especialmente útil, economizando eletricidade e dinheiro.
Considerando que o uso de ar comprimido é caro e representa mais de 70% do custo total de propriedade dos custos de eletricidade, a utilização da tecnologia VSD pode ajudar na obtenção de uma economia de 35 a 60%.
Vantagens do compressor parafuso
As vantagens desse tipo de compressor são:
- Eficiência energética;
- Saída de baixo ruído;
- Área ocupada reduzida;
- Operação contínua em temperaturas de até 46º graus C;
- Baixa passagem de óleo (menos de 3 ppm) em máquinas lubrificadas por óleo;
- Sem perda de capacidade ao longo do tempo;
- Expectativa de vida entre 60.000 e 80.000 horas;
- Confiabilidade
Um dos principais benefícios para os usuários é a ausência de um ciclo de trabalho. Com isso, um compressor de parafuso rotativo com injeção de óleo pode funcionar durante todo o dia de trabalho e não apresentar efeitos nocivos.
Além disso, essa operação contínua contribui para a circulação do ar.
Particularmente, é importante para a fabricação, onde um compressor desligado afetará a produção e setores onde a demanda de ar é difícil de prever ou controlar.
Além disso, ao contrário dos compressores de pistão, os compressores de parafuso rotativo não possuem válvulas ou outras forças mecânicas que podem causar desequilíbrio. Dessa forma, um compressor de parafuso oferece:
- Opere em altas velocidades;
- Combine uma grande taxa de fluxo com pequenas dimensões externas.
Monitoramento e análise de vibração em compressor parafuso
Frequências padrão
As frequências mais importantes do compressor parafuso são:
- Frequência do rotor macho (f m);
- Frequência do rotor fêmea (f f);
- Frequência de pulsação (f p) – também chamada de procket – passing frequency
Tais frequências podem ser obtidas pelas seguintes equações:
Sendo:
- n= rotações do motor;
- R = relação de ampliação (somente se houver engrenagens);
- Lm= número de lóbulos do rotor macho;
- Lf = número de lóbulos do rotor fêmea.
O espectro de um compressor parafuso pode ser observado na figura abaixo:
Na figura anterior, é considerado que o rotor macho possui ligação direta com o motor e a variável R assume valor igual a 1.
As demais frequências características presentes em qualquer outro maquinário também podem ser observadas nos compressores parafuso, algumas das quais estão descritas abaixo:
- Rotação do motor;
- Engrenamento;
- Passagem da pista;
- Frequência de rolamento;
Critério de avaliação
O documento VDI 3836 apresenta dois critérios para avaliação da vibração, os quais estão descritos abaixo:
- Magnitude da vibração: estabelece, basicamente, limites de vibração para cada grupo de compressor parafuso com base nos intervalos de frequência descritos pela norma. A respeito dos grupos de compressores, estes são divididos de acordo com seus componentes internos, como a presença, ou não, de engrenagens coordenadas e também se é necessário o uso de óleo no compressor.
- Mudança nos valores de vibração: este critério possibilita a análise de vibração com base em um valor de vibração aceitável previamente determinado. Portanto, ao utilizar este modo de avaliação deve-se ter cautela e utilizar sempre as mesmas condições para aquisitar os dados de vibração. Em outras palavras, o local e a direção do sensor devem ser iguais as da medida anterior e até as condições de funcionamento da máquina devem ser equivalentes.
Posicionamento e instalação de sensores
Segundo o documento VDI 3836, que vem em adição à norma DIN ISO 55 1931321394, os melhores locais para medição de vibração são próximos aos rolamentos do equipamento, tanto no lado acionado, quanto no lado oposto ao acionado.
Além disso, é importante observar que, o caso de acelerômetros uniaxiais, um mesmo local exige mais de um posicionamento do sensor quando se quer medir dados nos eixos X, Y e Z.
Por outro lado, os sensores triaxiais, como o TEBE NXG, basta posicionar o dispositivo em uma única direção alinhada aos eixos da máquina. Dessa forma, ele é capaz de coletar a vibração nos três eixos.
A imagem acima ilustra uma das situações ideais de instalação dos sensores Tebe em um compressor de ar parafuso. Neste contexto, observe que os aparelhos foram posicionados sobre os rolamentos e engrenagens, na carcaça do compressor, em ambos os lados do equipamento.
A proximidade com os componentes críticos da máquina permite a coleta de dados mais ‘limpos’ e precisos. Como resultado, isso garante maior facilidade e assertividade no diagnóstico de falhas. Além disso, a precisão dos dados contribui para uma manutenção mais eficiente e menos dispendiosa, o que, por sua vez, melhora a confiabilidade geral do equipamento.
Diagnóstico otimizado em compressor de ar parafuso
Hoje, a tecnologia IoT oferece uma previsibilidade sem igual para a manutenção. Sistemas inteligentes de monitoramento online diminuem drasticamente as paradas imprevistas e aumentam a disponibilidade de ativos.
Além disso, graças à alta precisão de coleta e à plataforma equipada com inteligência artificial, o sistema da Tebe otimiza o diagnóstico de falhas ao entregar dados valiosos ao manutentor. Vibração RMS, Espectro, alertas automáticos, detecção de anomalias.
Portanto, as decisões são muito mais assertivas e os custos reduzem substancialmente.
Por fim, que tal saber em detalhes como os compressores de ar parafuso da sua indústria podem ter a mais alta performance com tecnologia de ponta?
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