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Compressor de ar parafuso: Guia completo

A maioria das reações químicas exige pressões elevadas para atingir rendimentos favoráveis, e é nesse cenário em que se encontram os compressores industriais. Esse equipamento conta com uma grande variedade, visto que precisa se encaixar em diversos processos distintos. Hoje, falaremos sobre o compressor de ar parafuso, sobre o qual você confere:

  • Classificação geral
  • Compressor de ar Parafuso
    • Classificação quanto à lubrificação
    • Classificação quanto à velocidade
    • Vantagens do Compressor Parafuso
  • Monitoramento e análise de vibração em Compressor Parafuso
    • Frequências padrão
    • Critérios de avaliação
    • Posicionamento e instalação de sensores
  • Diagnóstico otimizado em Compressor de ar Parafuso

Classificação geral

Os compressores podem ser divididos 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. Em outras palavras, sua função básica é produzir ar pressurizado. Ele pode ser utilizado em todos os setores produtivos e de prestação de serviços, bem como 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. As peças principais desse equipamento são os rotores macho e fêmea, que giram em direções opostas e, assim, 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, a relação de pressão integrada deve ser adaptada 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 diz 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, com 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 . Entretanto, a maioria das instalações não requer essa quantia de produtividade. Além disso, antes que o motor pare completamente, ele continuará funcionando, apesar de nenhum ar estar sendo produzido, o que consequentemente desperdiça 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 aumentam a velocidade do motor à medida que a necessidade de ar aumenta , fornecendo então mais 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, pois  economiza eletricidade e dinheiro . Considerando que o uso de ar comprimido é caro, uma vez que 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 46 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 . Um compressor de parafuso rotativo com injeção de óleo pode funcionar durante todo o dia de trabalho e não apresentar efeitos nocivos. Na verdade, seria benéfico, pois ajudaria na circulação do ar.

Isso é particularmente importante para a fabricação, onde um compressor desligado afetará a produção e setores onde a demanda de ar é difícil de prever ou controlar.

Ao contrário dos compressores de pistão, os compressores de parafuso rotativo  não possuem válvulas ou outras forças mecânicas que podem causar desequilíbrio . Isso permite que um compressor de parafuso: 

  • 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 pocket-passing frequency.

Tais frequências podem ser obtidas pelas seguintes equações:

Sendo:
●       n = rotação do motor;
●       R = relação de ampliação (somente se houver engrenagens);
●       L m = número de lóbulos do rotor macho;
●       L f = número de lóbulos do rotor fêmea.

O espectro de um compressor parafuso pode ser observado na figura abaixo:

Vale notar que, na figura anterior, é considerado que o rotor macho possui ligação direta com o motor e, portanto, a variável R assume valor igual a 1.
Além disso, 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 .

Critérios 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 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. Ao utilizar este modo de avaliação deve-se ter cautela e utilizar sempre as mesmas condições para aquisitar os dados de vibração, ou seja: 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 19 3132 1394, os melhores locais para medição de vibração são próximos aos rolamentos do equipamento , tanto no lado acionado quanto no lado oposto ao acionado.

No 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. Em sensores triaxiais, como o Tebe NXG, basta posicionar o dispositivo em uma única direção alinhada aos eixos da máquina para 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. Note 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, o que garante maior facilidade e assertividade no diagnóstico de falhas.

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.

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… Com essas ferramentas, as decisões são muito mais assertivas e os custos reduzem substancialmente.

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