Há determinados equipamentos que podem ser considerados os corações dos processos industriais. Para identificá-lo, busque em seu sistema industrial o equipamento responsável por iniciar e manter o processo de forma essencial.
O compressor, por exemplo, é considerado o coração de diversos processos industriais, sendo inclusive o coração de qualquer sistema de refrigeração.
Por meio dele, ocorre a circulação do fluido refrigerante durante todo o circuito, e o mesmo ocorre em qualquer outro processo industrial. Por isso, é sempre importante monitorar o seu desempenho.
Haja vista a sua importância, é interessante também concluir que a sua saúde é um fator crítico para a operação do sistema, sendo necessário identificar os fatores que possam reduzir sua vida útil e evitá-los.
O superaquecimento inadequado é, neste contexto, uma das causas mais comuns.
Quando o superaquecimento não ocorre de forma controlada, o sistema sofre perda de eficiência energética e pode ocasionar o desgaste prematuro de componentes, superaquecimento excessivo da descarga e queima do equipamento.
Haja vista a importância de manter a confiabilidade, eficiência e longevidade de sistemas em geral, explicamos neste artigo o que é o superaquecimento e como este parâmetro deve ser controlado para que o sistema opere em condições mais próximas da ideal.
O que é um compressor?
Sendo bem breve: um compressor é uma máquina térmica geradora, a qual tem função principal de aumentar a pressão de um gás ou mistura de gases.
Para que isso ocorra, a máquina converte energia mecânica (proveniente de um motor) em energia de pressão. O fluido pressurizado é armazenado, transportado ou utilizado em diferentes processos industriais.
Na indústria moderna, por exemplo, o ar que sai do compressor, já comprimido, é amplamente utilizado em sistemas de automação, acionamento de válvulas, instrumentos de medição, ferramentas pneumáticas, máquinas operatrizes e processos de controle.
Além disso, os compressores também estão presentes em ambientes externos à indústria, como em hospitais, aeroportos, sistemas de climatização e obras de infraestrutura.
Classificação e tipos de compressores
Como diferenciar um compressor de outro? Bom, você pode começar pela sua classificação.
Eles podem ser classificados de diversas formas, mas a divisão mais utilizada considera o princípio físico empregado para elevar a pressão do gás.
Compressores dinâmicos
Nos compressores dinâmicos, o gás passa por rotores que giram em alta velocidade até difusores para reduzirem sua velocidade e converterem essa energia cinética em pressão.
Seus principais modelos são:
- Compressores centrífugos;
- Compressores axiais;
- Compressores ejetores.
Esses compressores são utilizados em aplicações de grande vazão e operação contínua.
Compressores de deslocamento positivo
São também chamados de compressores volumétricos e operam pela redução do volume ocupado pelo gás.
Diferente do caso anterior, a energia mecânica é convertida diretamente em energia de pressão.
Os principais tipos são:
- Compressores alternativos (pistão);
- Compressores de parafuso;
- Compressores de palhetas;
- Compressores scroll;
- Compressores de lóbulos.
Já esses modelos são comuns em aplicações industriais devido à sua capacidade de fornecer pressões elevadas com alta eficiência.
Controle de superaquecimento: como garantir a vida útil do seu compressor?
Se você é novo neste assunto, pode estar pensando “como assim controlar? Não deveríamos erradicar o superaquecimento?”.
E para responder essa dúvida, é importante dizer que: durante o processo de compressão, é natural que a temperatura do gás aumente.
Pelas leis da termodinâmica, se um gás é comprimido, seu volume diminui, em contrapartida há transferência de energia ao fluido que, além de estar com sua pressão aumentada, também sofre aumento da temperatura.
No compressor, isso pode ser visualizado pelo processo de 1 para 2. Em 1, o fluido tem seu volume em condições “normais”, e sua pressão está reduzida. Ao ser comprimido, este fluido tem suas propriedades alteradas, se deslocando para 2, com pressão maior, porém volume menor.
E a temperatura? Bem, ela pode ser discriminada pela lei dos gases ideais, onde:
- T1 e T2 são as temperaturas inicial e final;
- P1 e P2 são as pressões inicial e final;
- V1 e V2 são os volumes inicial e final;
- ɣ é a razão entre os calores específicos do gás.
Sabendo que V1>V2 e ɣ é um número maior que 1, T2 (temperatura final) é sempre maior que T1 (temperatura inicial).
Se isso é normal, onde está o problema?
Bem, acontece que este fenômeno não deve ser facilmente aceito, pois embora o superaquecimento seja comum, a vida útil de um compressor está diretamente relacionada ao controle das condições de operação, especialmente da temperatura.
Tecnicamente:
- A energia térmica vai ocorrer em qualquer compressor, mas não porque queremos. Tanto que após isso, o fluido vai ser resfriado;
- Se há ganho em energia térmica ao invés de puramente energia de pressão, temos um desperdício!;
- Se meu intuito é utilizar o compressor para pressurizar um fluido, mas há conversão tanto de energia de pressão quanto térmica, para alcançar aquela pressão desejada exigirá mais do motor (consumirá mais potência) e, portanto, exigirá mais do equipamento — redução da sua vida útil e será necessário realizar maior trabalho para alcançar determinada pressão.
Além disso, quando essa temperatura ultrapassa os limites projetados pelo fabricante, diversos problemas podem surgir:
- Degradação prematura do óleo lubrificante;
- Perda das propriedades de vedação;
- Desgaste acelerado de mancais e rolamentos;
- Dilatação excessiva de componentes mecânicos;
- Formação de depósitos de carbono;
- Redução da eficiência energética;
- Falhas prematuras em motores e elementos de compressão.
Práticas fundamentais para o controle
- Monitorar constantemente a temperatura
Para monitorar equipamentos essenciais, deve-se utilizar sensores de temperatura e sistemas de supervisão para identificar tendências de aquecimento antes que ocorram falhas críticas.
- Garantir uma refrigeração adequada
Seu compressor deve ter uma refrigeração adequada para que opere em condições ótimas. Por isso, mantenha trocadores de calor, ventiladores e sistemas de resfriamento sempre limpos e operando corretamente para remover o calor gerado durante a compressão.
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- Manter filtros limpos
Direcione atenção aos filtros, pois se estiverem obstruídos, ocorre aumento da resistência ao fluxo de ar, exigindo maior esforço do compressor e elevando a temperatura de operação.
- Utilizar lubrificantes adequados
O óleo não só reduz o atrito pela lubrificação (se temos menos atrito, menor temperatura), mas também veda e exerce papel fundamental na dissipação de calor.
Lubrificantes inadequados ou degradados aceleram o superaquecimento e o desgaste dos componentes.
- Operar dentro das especificações do projeto
Se você busca pressões além da recomendada, talvez você seja também um dos causadores da redução da vida útil do seu compressor. Acontece que há uma razão de compressão ótima para o seu compressor, e isso é constatado na sua fase de projeto.
Por exemplo, você não pode sair de 1 bar para 25 bar em uma compressão. É preciso realizar compressões progressivas, e para isso existem compressores multiestágios.
De modo geral, pressões acima das recomendadas, ciclos excessivos de partida e operação contínua além da capacidade nominal aumentam significativamente a carga térmica do sistema.
Considerações finais
Os compressores podem ser resfriados a ar e à fluido (normalmente água, de forma indireta).
Quando o resfriamento ocorre de forma forçada, pode ocorrer entre uma compressão e outra, pelo intercooler, ou posteriormente ao processo de compressão, pelo aftercooler.
Durante a sua aquisição, é importante informar o fornecedor acerca da pressão máxima de seu interesse, pois o compressor fornecido terá a tecnologia capaz de amenizar os efeitos da temperatura durante a compressão.
Conclusão
Como foi apresentado, o aumento de temperatura é algo natural do processo de compressão dos gases, embora não seja algo desejável.
No entanto, o aquecimento deve ser controlado, para que não haja comprometimento da eficiência operacional e para que não ocorra aceleração do desgaste dos componentes internos do compressor.
Para manter os compressores em boas condições de operação, opte por: monitoramento contínuo, lubrificação correta , limpeza dos sistemas de resfriamento e respeite as condições de projeto.
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FAQ – Controle de superaquecimento em compressores
1. O que é o superaquecimento em um compressor?
É o aumento da temperatura do gás durante o processo de compressão. Embora seja um fenômeno natural, ele precisa ser controlado para evitar perdas de eficiência e desgaste dos componentes.
2. Quais problemas o superaquecimento excessivo pode causar?
Pode provocar degradação do óleo lubrificante, desgaste prematuro de mancais e rolamentos, perda de vedação, formação de depósitos de carbono e redução da vida útil do compressor.
3. Como controlar o superaquecimento em compressores industriais?
O controle envolve monitoramento contínuo da temperatura, manutenção dos sistemas de refrigeração, limpeza dos filtros, utilização de lubrificantes adequados e operação dentro das especificações do projeto.
4. Por que controlar o superaquecimento aumenta a vida útil do compressor?
Porque reduz a carga térmica sobre os componentes internos, melhora a eficiência operacional e diminui o risco de falhas prematuras e paradas não planejadas.
