Quanto maior a pressão de descarga do compressor de ar, menor é a vazão de descarga?

Conclusão principal: a relação inversa entre a pressão e o volume de escape

Ao analisar as características de operação dos compressores de ar, a afirmação de que “quanto maior a pressão de descarga, menor a vazão de descarga” é válida na maioria das condições de operação normais. Quando a potência e a velocidade do motor acionador do compressor permanecem constantes, quanto maior for a contrapressão (isto é, a pressão de descarga) que o sistema precisa vencer, maiores serão as perdas por fuga interna e por resistência durante a compressão do gás, resultando em uma redução da vazão efetiva de descarga real.

Características de pressão e vazão dos compressores de deslocamento positivo

Os compressores de ar de parafuso e os compressores de ar de pistão são exemplos típicos de compressores volumétricos. A sua capacidade de descarga depende principalmente do volume geométrico do cilindro ou do rotor e da velocidade de rotação.

• Aumento do vazamento interno:À medida que a pressão de descarga aumenta, a diferença de pressão que provoca o vazamento do gás de alta pressão da câmara de compressão para a região de baixa pressão (como o lado de sucção) também se amplia, o que resulta em um aumento do vazamento interno e na redução da eficiência volumétrica.
• Efeito do volume de folga:No compressor de ar de pistão, quanto maior for a pressão de descarga, maior será o volume ocupado pelo gás de alta pressão remanescente no volume morto durante a expansão, reduzindo assim a quantidade efetiva de ar fresco admitida.
• Limite de potência:Em condições de potência nominal limitada do motor, o aumento da pressão de descarga exige um consumo adicional de trabalho de compressão, e o sistema restringe automaticamente a vazão de ar de entrada para evitar a sobrecarga do motor.

Curva de desempenho do compressor de ar de acionamento mecânico

O compressor de ar centrífugo é um tipo de compressor dinâmico, cuja relação entre pressão e vazão é determinada pela curva de desempenho do compressor.

• Características da curva de desempenho:Com a velocidade de rotação mantida constante, à medida que a pressão de descarga aumenta, a vazão de descarga diminui gradualmente.
• Limite de surto:Quando a pressão de descarga se eleva até um determinado valor crítico e a vazão diminui até certo ponto, ocorre uma forte pulsação no fluxo de ar, conhecida como instabilidade de ressonância. Por esse motivo, o compressor centrífugo apresenta uma faixa de regulação da vazão bastante restrita em condições de alta pressão.

Outros fatores-chave que afetam a capacidade de despejo efetiva

Além da pressão de descarga, a vazão real do compressor de ar também é influenciada por uma combinação dos seguintes fatores:

• Estado de entrada de ar:Quanto maior a temperatura do ar de admissão e mais elevada a altitude (menor a pressão atmosférica), menor será a densidade do ar, o que resulta em uma redução significativa da massa efetiva do ar admitido.
• Velocidade de rotação e regulação por frequência variável:No caso dos compressores de ar com inversor de frequência, o aumento da velocidade do motor pode, em certa medida, compensar a redução da vazão provocada pela alta pressão; entretanto, essa compensação é limitada pela potência máxima do motor e pelos limites mecânicos do equipamento principal.
• Envelhecimento e manutenção dos equipamentos:A obstrução do elemento filtrante, a incrustação no resfriador e o desgaste do rotor são problemas que aumentam a resistência do sistema ou as perdas internas, resultando em uma redução da vazão de descarga sob a mesma pressão.

Seleção de equipamentos e recomendações de operação

Para evitar a insuficiência de capacidade de descarga ou o desperdício de energia decorrentes de uma configuração inadequada da pressão, recomenda-se seguir os seguintes princípios na gestão dos equipamentos:

• Correspondência precisa às necessidades:Defina a pressão de descarga do compressor de ar com base na demanda mínima de pressão efetiva dos equipamentos de consumo, evitando aumentar a pressão de forma indiscriminada. A redução adequada do valor definido para a pressão de descarga pode resultar em uma economia significativa no consumo de energia elétrica.
• Acompanhar a queda de pressão na rede de tubulações:Otimize o projeto da tubulação de ar comprimido, reduzindo o número de curvas e válvulas e diminuindo as perdas de pressão na rede, de modo a baixar o valor de ajuste da pressão de descarga do compressor, mantendo‑se a pressão exigida nas extremidades.
• Manutenção e conservação periódicas:Substitua pontualmente o filtro de ar, o filtro de óleo e o lubrificante, mantendo a boa vedação e a refrigeração do equipamento, garantindo que a eficiência volumétrica se mantenha no nível ideal.