DELTA - Mod 10 - Compressores de Ar V1.ppt

DELTA
Distributor Entry Level Training
Industrial - Módulo 10
Compressores de Ar
Conceitos Básicos da Lubrificação
de Compressores de Ar
Versão 2.0
Revisado FEV 2008
ExxonMobil Proprietary

As partes comuns lubrificadas em TODOS os compressores alternativos são:
Compressor Alternativo
(Deslocamento Positivo)
 Pistões (1)
 Anéis dos Pistões (2)
 Cilindros
 Válvulas
 Virabrequim (Mancal Principal) (3)
 Biela (Mancal Biela/Virabrequim) (4)
 Biela (Mancal Biela/Pistão) (5)
(1)
(2)
(1)
(2)
(3)
(4)
(4)
(3)
(5)
Compressor Vertical de Ação Única

Compressores de “Dupla Ação” (que comprimem em ambos os lados do pistão)
necessitam de lubrificação adicional nas seguintes partes:
 Haste do Cilindro (1)
 Vedações (2)
 Cruzeta – Guias (3)
 Cruzeta - Mancal Haste do Cilindro/Biela (4)
(1)
(3)
(1)
(4)
(2)
(4) (3)
Compressor Vertical de Dupla Ação

A cruzeta e as partes associadas são também utilizadas em compressores de múltiplos
estágios de ação única. No entanto, na grande maioria dos compressores de ação
única, o pistão é acionado diretamente pela biela.
Compressor Tipo W de Dois Estágios e Ação Única Compressor Tipo V de Dois Estágios e Dupla Ação

 A lubrificação é dividida em Cilindro e
Acionamento.
 O Cilindro é formado por: pistão, anéis, válvulas
e haste do cilindro (em compressores de Dupla
Ação).
 O Acionamento é formado por: mancal principal
(virabrequim), biela (mancal biela/virabrequim e
mancal biela/pistão), mancal da haste do
cilindro (mancal haste do cilindro/biela) e guias
da cruzeta.
 Em várias aplicações os requisitos do
lubrificantes são distintos, sendo necessário
dois sistemas de lubrificação separados para o
cilindro e para o acionamento.
Acionamento
Cilindro
Compressor Vertical de Dupla Ação

Acionamento
Cilindro
Compressor Vertical de Ação Única

Lubrificação do Cilindro
 O óleo é geralmente injetado pelas paredes do cilindro por um ou mais pontos por
lubrificação forçada, exceto quando os cilindros são abertos para o cárter.
 Em alguns casos, um suplemento de óleo é injetado pela válvula de sucção.
 Em compressores de cilindros de diâmetro pequeno e alta pressão de máquinas de
múltiplo estágio o óleo é alimentado apenas pelas válvulas de sucção.
 Todo óleo injetado nos cilindros (que não são abertos para o cárter) é carregado para
fora do cilindro pelo gás descarregado e coletado nas passagens subseqüentes,
tubulações e outros componentes do sistema, como os receptores.
 Cilindros abertos para o cárter são lubrificados por salpico.
 Quando a lubrificação por salpico é utilizada, os pistões são montados com anéis para
impedir o excesso de óleo na câmara de compressão, similar ao utilizado nas aplicações
automotivas.
 As válvulas necessitam de muito pouca lubrificação. Em geral o óleo necessário provém
das paredes do cilindro ou chega de forma atomizada no ar comprimido.
 No entanto, quando o compressor operar sob condições extremas de ar úmido, é
necessário uma alimentação suplementar de óleo por meio de lubrificação forçada
conectada às válvulas de sucção.

 Os operadores das válvulas, que mantém as válvulas abertas ou fechadas em certos
tipos de sistemas de regulagem de pressão, também necessitam de muito pouca
lubrificação.
 Assim como nas válvula, o óleo que lubrifica os operadores das válvulas provém das
paredes do cilindro ou chega de forma atomizada no ar comprimido
 Quando haste de cilindro metálica é utilizada (em equipamentos de Dupla Ação), a
vedação é abastecida de óleo por lubrificação forçada.
Lubrificação do Cilindro

 Em praticamente todos os compressores alternativos, o óleo para a lubrificação do
acionamento esta localizado no reservatório na base do compressor (cárter).
 O óleo dos mancais, cruzeta ou do cilindro (quando esse é aberto para o cárter)
retorna ao reservatório por gravidade. No entanto, uma variedade de métodos ou
uma combinação de métodos é utilizado para lubrificar os componentes do
acionamento.
1. SALPICO. Quando esse método é utilizado, uma parte do virabrequim ou da
biela mergulha no óleo e o joga para cima em forma de spray ou névoa que
alcançam todas as partes interna.
2. SISTEMA INUNDADO para a lubrificação dos mancais e da cruzeta. Nesse
método, o óleo é suspenso do cárter por discos no virabrequim e removido por
raspadores. O óleo é então coletado em bolsões, de onde é direcionado para
os mancais por pequenas passagens.
3. SISTEMAS DE CIRCULAÇÃO SOB PRESSÃO. O óleo é bombeado do cárter e
fornecido sob pressão para o mancal principal (quando plano) e para os
mancais da biela. Então, por passagens furadas ele é conduzido ao mancal da
biela/pistão.
Lubrificação do Acionamento

Salpico e Sistema Inundado
Compressor de cilindro único. O Acionamento é lubrificado por salpico e sistema inundado.
O cilindro utilizada lubrificação forçada (sistema de perda total).

Compressor Horizontal de Pistões Opostos. O Acionamento é lubrificado pelo
sistema de circulação sob pressão. O cilindro e a haste utilizada lubrificação forçada
(sistema de perda total).
Sistema de Circulação sob Pressão

Fatores de Afetam a Lubrificação dos Cilindros
 TEMPERATURA. A temperatura afeta a viscosidade, a oxidação do óleo e a
formação de depósitos.
 CONDIÇÃO DE OXIDAÇÃO SEVERA. O filme de óleo nas válvulas de descarga,
câmaras das válvulas e tubulação de descarga é aquecido pelo contato com as
superfícies metálicas quentes e continuamente pelo ar comprimido que deixa os
cilindros.
 A medida que a oxidação do óleo progride, os resíduos que eram solúveis tornam-se
insolúveis no próprio óleo e se depositam, principalmente nas válvulas e tubulação
de descarga (por serem as partes mais quentes).
 Depois de um certo tempo de exposição contínua ao calor excessivo, o depósito é
convertido em material com alto teor de carbono.
 Os depósitos nas válvulas de descarga interferem no seu assentamento e permite o
retorno de ar quente e pressurizado de volta aos cilindros. Esse fenômeno,
conhecido como Recompressão, causa o aumento da temperatura inicial de
compressão e consequentemente a temperatura final. O resultado é a queda na
eficiência e vazão.
 Temperatura de descarga acima do normal acelera a oxidação do óleo, que por sua
vez contribui para a formação de depósitos, que por sua vez contribui para a
recompressão, que provoca o aumento de temperatura de descarga.... EFEITO
CÍCLICO!

 Uma variedade de contaminantes estão presentes no ar comprimido. Partículas de
elevada dureza (como a sílica) causam desgaste por abrasão nas paredes do
cilindro e interferem no assentamento dos anéis e válvulas.
 Alguns contaminantes promovem a oxidação do óleo por ter efeito catalítico.
 As partículas sólidas aderem ao filme de óleo nas superfícies e contribuem para a
formação de depósitos nas válvulas de descarga.
 Em vários casos, os depósitos encontrados nas válvulas são basicamente formados
por contaminantes e relativamente pouco material carbonoso do óleo oxidado. Caso
o resíduo encontrado seja desse tipo, melhore a filtração do ar no lado da sucção.
 A umidade é um fator crítico devido à condensação que ocorre nos cilindros durante
a inatividade, quando os cilindros refrigeram e atingem temperaturas abaixo do
“ponto de orvalho” do ar remanescente.
 A água condensada tende a deslocar o filme de óleo, expondo as superfícies
metálicas à corrosão.
 A quantidade de óxidos formados durante a parada do compressor é retirada assim
que o equipamento volta a operar. No entanto, esse processo pode resultar em
desgaste excessivo ao longo do tempo. Use lubrificantes com características
anticorrosivas.
Fatores de Afetam a Lubrificação dos Cilindros

Fatores de Afetam a Lubrificação do Acionamento
 Em geral, os fatores que afetam a lubrificação do compressor (carga, velocidade,
temperatura, água e outros contaminantes) são considerados moderados para o
acionamento.
 O principal requisito para a correta lubrificação do acionamento é a viscosidade
ideal na temperatura de trabalho.
 A oxidação do óleo que ocorre no cárter é relativamente pequena se comparada
com a taxa de oxidação que ocorre no cilindros,válvulas e tubulação de descarga.
No entanto, o lubrificante do cárter deve permanecer em serviço por um longo
período de tempo, enquanto o lubrificante do cilindro é continuamente renovado
(lubrificação por perda).

Compressor Alternativo (Deslocamento Positivo)
Lubrificantes Recomendados
 Os óleos recomendados variam consideravelmente em função da pressão de descarga,
temperatura de descarga, temperatura ambiente, umidade do ar e desenho do equipamento.
 Compressores Estacionários de UM e DOIS Estágios com pistão acionado diretamente pela
biela, que operam sob condições moderadas de temperatura e pressão com ar seco são
geralmente lubrificados com óleos Premium com aditivação anticorrosiva e antioxidante.
 Em serviços portáteis, os compressores podem ser lubrificados com óleos automotivos
(detergente-dispersante) API SH, SJ, CE, CF, CG-4 ou CH-4.
 Os óleos automotivos são também utilizados em compressores estacionários quando o ar
muito úmido, ou quando o compressor apresenta problemas de depósitos e desgaste com o
uso do óleos de circulação e turbina.
 A viscosidade utilizada frequentemente é ISO VG 100 (SAE 30).
 Em condições moderadas, óleo de turbina com aditivação antioxidante e anticorrosiva é
também utilizado para a lubrificação dos cilindros em compressores com cruzeta.
 Sob condições de elevada umidade, óleos compostos (com gordura ou material sintético)
são utilizados.
 Quando a temperatura de descarga é elevada, provocando a formação de depósitos nas
válvulas e receptores de óleo, o óleo mineral pode ser substituído por óleos sintéticos
(diester ou poliglicol).

 Viscosidade (ISO VG 68 a 150)
 Estabilidade à Oxidação
 Resistência de Película
 Separação Adequada da Água
 Propriedades Anticorrosiva
PRODUTOS
 Mobil Rarus 827 (ISO VG 100)

Compressor de Parafuso –
Rotativo (Deslocamento Positivo)

 Os compressores de parafuso estão disponíveis em rotor único e em dois rotores
(mais comum).
 No compressor de dois rotores, o modelo mais encontrado é formado por um
parafuso macho com 04 “espirais” que se encaixa num parafuso fêmea com 06
“espirais”.
 As engrenagens de sincronização podem acionar individualmente os rotores
(parafusos), ou o parafuso macho pode acionar o parafuso fêmea.
 O ar é comprimido pela ação do “engrenamento” dos parafuso como ilustrado na
figura abaixo.
Fêmea
Macho
Entrada Compressão Compressão Descarga

 Duas variações de lubrificação são usadas em compressores de dois rotores:
Compressor Úmido e Compressor Seco.
 No Compressor Úmido o óleo é injetado nos parafusos para absorver calor do
ar enquanto ele é comprimido. O óleo também funciona como um “selo” entre
os parafusos. Sendo assim, esses equipamentos estão sendo fabricados sem
engrenagens de sincronização.
 O Compressor Úmido necessita de um sistema de circulação externo para
controlar a temperatura do óleo e um sistema de remoção de óleo do ar de
descarga.
 Nos Compressores Secos não há injeção de óleo. Como os parafusos não são
lubrificados, é necessário o uso de engrenagens de sincronização para evitar o
contato entre eles.
 Os Compressores Secos são usados para fornecer ar isento de óleo.
 Por não existir selo de óleo entre os parafusos, a velocidade de operação deve
ser relativamente mais alta para minimizar o vazamento do ar. É necessário
também refrigeração por água na carcaça e óleo refrigerado nos mancais dos
rotores.

Compressores Secos
 Engrenagens
 Mancal Radial do Eixo do
Rotor (plano ou
rolamento)
 Mancal Axial do Eixo do
Rotor (rolamento de
contato angular)
Componentes Lubrificados
Compressores Úmidos
 Idem anterior + superfícies de
contato dos parafusos
Engrenagens de Sincronização

 Compressores Úmidos em aplicações portáteis e estacionárias são lubrificados com óleos
ISO VG 32 (SAE 10) a ISO VG 68 (SAE 20).
 Óleos de motores de classificação API SH, SJ, CE, CF, CG-4 ou CH-4 são utilizados em
compressores móveis, por conter alta detergência e inibidores de corrosão, que tendem a
capturar a umidade.
 Essa característica pode afetar a seleção baseada na necessidade de separação rápida
do óleo da água.
 Óleos Premium com aditivação anticorrosiva, antioxidante e com boa demulsibilidade deve
ser escolhido se a temperatura ambiente for baixa, a operação for cíclica ou em condições
de elevada umidade.
 Óleos de Circulação e de Turbinas oferecem melhores características de demulsibilidade.
 Verniz e Borra são comuns mesmo com o uso de óleos automotivos. Os sintéticos a base
de Polialfaolefina são as melhores opções para solucionar esses problemas
 Os sintéticos além de prevenirem contra a formação de verniz, permitem a extensão da
vida útil da carga e podem reduzir o consumo de energia elétrica.
 Compressores Secos necessitam de lubrificação nos mancais e engrenagens de
sincronização. Os lubrificantes podem ser Sintéticos ou Minerais Premium de Circulação
ou Turbina com anticorrosivo e antioxidante. Em alguns casos, a aditivação AW pode ser
necessária para proteger as engrenagens.
Recomendações de Lubrificação

Fluxo Ar e Óleo

 Mobil Rarus SHC Série 1020
 Mobil SHC Série 600
 Mobil DTE Série Letrada
 Viscosidades mais Utilizadas: ISO VG 46 e 68

Compressor de Lóbulo –
 Os compressores são formados de 2 ou 3
lóbulos idênticos que giram em sentido contrário,
ajustados perfeitamente dentro de uma carcaça.
 Engrenagens de sincronização posicionadas fora
da carcaça acionam os lóbulos e mantém a
posição relativa entre os lóbulos.
 Os lóbulos não se tocam e não tocam a carcaça.
A lubrificação interna NÃO é necessária.
 Não há compressão dentro da carcaça, uma vez
que os lóbulos apenas empurram o ar para
frente.
 A compressão ocorre devido à pressão de
retorno do ar no lado da descarga.
 As taxas de compressão são baixas e, por essa
razão, esses equipamentos são chamados de
Sopradores.

 O óleo é fornecido sob pressão para os mancais e para as engrenagens por meio de
um sistema circulatório.
Componentes Lubrificados:
Engrenagens
Mancais (plano ou rolamento).
Usualmente são de rolamento
Dados Construtivos:
As engrenagens são de precisão
de dente reto ou helicoidal;
Os mancais e as engrenagens
são superdimensionados para
minimizar a carga unitária e o
desgaste, uma vez que a folga
entre os lóbulos e entre o lóbulo
e a carcaça devem ser mantidos
para garantir a eficiência da
operação.
Em alguns casos, os rolamentos
do lado oposto ao acionamento
são lubrificados com graxa.

 Óleo Mineral Premium de Turbina e Circulação contento antioxidante e anticorrosivo.
 Óleo Sintético podem ser usados quando as temperaturas são extremas e/ou longa vida
útil do lubrificante é necessária.
 Uma vez que o lubrificante não entra em contato com o ar comprimido, o óleo geralmente
não necessita de alta aditivação ou óleo composto.
 Para altas temperaturas ou altas cargas, óleos com antidesgaste (AW) devem ser usados
para prover proteção adicional para as engrenagens.
 As viscosidades geralmente recomendadas são ISO VG 150 para temperatura ambiente
e de operação normais e ISO VG 220 para altas temperaturas.
 Lubrificantes sintéticos são utilizados em situações extremas de temperatura (alta ou
baixa).
 Mobil DTE EH ou BB
 Mobil SHC 629
Produtos Recomendados

Compressor de Palheta – Rotativo (Deslocamento Positivo)
 As palhetas são livres e movem-se em
ranhuras no rotor excêntrico à carcaça
(também chamada de cilindro).
 A rotação do rotor faz com que as palhetas se
movimentem para dentro e para fora das
ranhuras do rotor, criando “bolsões” para o ar
que aumentam e diminuem de volume.
 As palhetas são forçadas contra a carcaça por
meio de hastes (como na figura ao lado), molas
ou apenas pela força centrífuga.
 Dois tipos de refrigeração são usados:
refrigeração a água (para grandes
equipamentos estacionários) e refrigeração a
ar ou água (para os equipamentos portáteis)
com a injeção de óleo no cilindro
(compressores úmidos ou refrigerado por
injeção de óleo).
 Assim como nos compressores úmidos de
parafuso, é necessário um equipamento
externo de remoção de óleo do ar.
Compressor de Palheta –

 Todas as superfícies deslizantes no cilindro necessitam de óleo para reduzir o atrito e o
desgaste.
 O lubrificante também deve proteger as superfícies internas contra corrosão, refrigerar,
diminuir as folgas nos contatos entre as palhetas, rotor e cilindro.
 Os mancais podem ser planos ou de rolamento e são projetados para lubrificação a óleo.
 As superfícies internas do cilindro (carcaça) são submetidas a elevadas pressões de
atrito, como resultado da ação das palhetas.
 A pressão nas paredes do cilindro tende a romper o filme de óleo, causar desgaste nas
superfícies envolvidas, reduzindo gradualmente a eficiência do compressor.
 O uso de lubrificantes de baixa qualidade e a falta de atenção com as práticas de
manutenção podem contribuir para a formação de depósitos nas palhetas e ranhuras,
restringindo o movimento livre da palheta na ranhura.
 Os compressores de palheta úmidos são em geral lubrificados pelos mesmos produtos
recomendados para os compressores de parafuso úmidos. Esse lubrificantes
proporcionam boa proteção contra o desgaste nas condições encontradas dentro dos
cilindros.

Compressor de Palheta – Rotativo (Deslocamento Positivo)
 Os grandes compressores de palhetas estacionários diferem consideravelmente nas
exigências de lubrificação dos compressores do tipo úmido. A carcaça é refrigerada por
água e a lubrificação do cilindro é forçada (perda total).
 As taxas de alimentação, com relação à capacidade do compressor, devem ser bem
maiores do que as taxas dos compressores alternativos.
 Esses compressores tendem a operar mais frios nas paredes internas do cilindro e,
portanto, a condensação é um problema.
 Óleos de motor para serviço severo SAE 30 ou 40 (ISO VG 100 ou 150) são largamente
utilizados.
 Quanto a temperatura de descarga é superior a 150oC, é recomendável o uso de
lubrificantes mais viscosos ou de lubrificantes sintéticos.
 Também são utilizados óleos compostos de compressores de viscosidade compatível.
 Mobil DTE Série Letra, Mobil Rarus SHC Série 1020, Mobil SHC Série 600 (Pref. ISO 68)
 Mobil DTE H (ISO 100) – Lubrificação Forçada
 Mobil DTE EH (ISO 150) – Lubrificação Forçada

ENTRADA
DE AR
SAÍDA
DE AR
ACIONAMENTO
PELO MOTOR
Compressor Centrífugo (Dinâmico)
 Um rotor com múltiplas lâminas gira em alta
velocidade na carcaça.
 O ar é capturado entre as lâminas acelera e
empurrado para fora e para frente no sentido da
rotação.
 O ar deixa as lâminas com alta pressão e
velocidade e entre em um anel difusor.
 No anel difusor, a área aumenta na direção da
vazão provocando a redução na velocidade e
um aumento substancial na pressão.
 A vazão de saída do ar no rotor cria uma região de baixa pressão na entrada, fazendo com que
o ar seja sugado para dentro do compressor.
 Os compressores centrífugos são utilizados para fornecer grandes volumes de ar com
relativamente baixo aumento de pressão. As velocidades de operação podem chegar a 60.000
rpm.
 Os compressores podem ser conectados diretamente a motores elétricos de alta velocidade ou
turbinas. Um multiplicador de velocidade pode ser usado.
 Na compressão de ar, são usados de 02 a 05 estágios. Os pinhões que acionam cada estágio
são montados em uma grande coroa, para que cada rotor funcione em sua velocidade ideal.

 Mancais e Engrenagens (quando usadas).
 Não há necessidade de lubrificação dentro da carcaça.
 Alguns tipos de selos usados necessitam de lubrificação
e refrigeração para otimizar a vedação.
 Um mancal axial é usado para suportar a força de
retorno que o rotor sofre oriunda do ar sendo
descarregado. O mancal axial pode ser de deslizamento
ou rolamento de esferas de contato angular.
 Os mancais do eixo são geralmente planos, no entanto,
algumas unidades utilizam mancal de rolamento.
 Para compressores acionados por Multiplicadores de
Velocidade, os Multiplicadores e os Mancais de apoio do
eixo de transmissão devem ser lubrificado pelo mesmo
sistema.

Lubrificação dos Selos

 Devido à elevada velocidade, o lubrificante geralmente utilizado é ISO VG 32.
 Sintético ou Óleo de Turbina Mineral Premium com antioxidante e anticorrosivo.
 A velocidade elevada da linha primitiva das engrenagens limita a viscosidade do
lubrificante para evitar aquecimento por atrito fluido.
 Mobil DTE 832 (ISO 32)
 Mobil SHC 824 (ISO 32)

Lâminas do Rotor
Entrada de Ar
Lâminas
Saída de Ar
Rolamento
Compressor de Fluxo Axial (Dinâmico)
 O compressor de Fluxo Axial alterna fileiras
de lâminas fixa e móveis.
 As lâminas móveis dão alta velocidade ao ar
que está sendo comprimido.
 O ar flui através das passagens de expansão
entre as lâminas fixas e móveis, reduzindo a
sua velocidade e criando alta pressão.
 Um estágio consiste em uma fileira de
lâmina fixa e uma fileira móvel.
 Vários estágios são usados, em alguns
casos, mais de 20.
 Os compressores são compactos, de alta
velocidade, comprimem grandes volumes de
ar em taxas de compressão que chegam a
30:1.
 São acionados por motores elétricos,
turbinas a gás ou a vapor.

 Mancal do eixo do rotor.
 Mancal Axial (usado para suportar a carga axial e manter o posicionamento do rotor).
 Selos lubrificados (quando usados).
 Como o lubrificante não é exposto às condições internas do compressor, os
requisitos do lubrificante são baseados nas exigências dos mancais.
 Se o Multiplicador de Velocidade for lubrificado pelo mesmo sistema, o óleo deve ser
selecionado para atender às condições das engrenagens.
 Geralmente são utilizados Lubrificantes Premium de Circulação e Turbina com
anticorrosivos e antioxidantes.
 Para lubrificação apenas dos mancais, o ISO VG 32 é geralmente utilizado.
 Quando o Multiplicador de Velocidade é utilizado, é necessário utilizar um lubrificante
de maior viscosidade, ISO VG 46 ou 68, dependendo da velocidade da linha primitiva
do dente.

 Existe a tendência do ar se misturar com o óleo, gerando espuma. É recomendável o
uso de lubrificantes com boa características de desprendimento do ar. Os óleo de
Turbina ISO VG 32 são preferidos.
 Caso o compressor seja acionado por uma turbina a gás e os equipamentos sejam
lubrificados pelo mesmo sistema. Os requisitos do lubrificante são baseados nas
exigências da turbina. Óleos Minerais de Sintéticos (PAO) para turbinas são
utilizados. ISO VG 32 e, em alguns casos, ISO VG 46 devido à exigência do fabricante
da turbina.

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