O guia completo do compressor de ar:
Tipos, peças, operação e manutenção
Desde unidades scroll isentas de óleo até parafusos rotativos industriais – tudo o que engenheiros, gerentes de instalações e compradores precisam saber sobre sistemas de ar comprimido.
O que é ar comprimido e o que os compressores de ar fazem?
O ar comprimido é o ar atmosférico que foi pressurizado acima 14,7 psi (1 barra) por um dispositivo mecânico. Ar compressores converter energia mecânica em energia pneumática, armazenando-a como ar pressurizado que pode ser liberado sob demanda para ferramentas elétricas, acionamento de cilindros, revestimentos em spray ou suporte a processos médicos e industriais.
Em termos termodinâmicos, a compressão aumenta a pressão e a temperatura de acordo com a lei dos gases ideais. A maioria dos compressores industriais opera em um dos três ciclos termodinâmicos: isotérmico (temperatura constante, mais eficiente teoricamente), adiabático (sem troca de calor, padrão do mundo real), ou politrópico (uma mistura prática dos dois).
Tipos de compressores de ar: uma comparação direta
Escolher o tipo errado de compressor é o erro mais comum e caro. A tabela abaixo cobre todos os principais tipos.
| Tipo | Princípio de funcionamento | Faixa de pressão | Melhor Aplicação |
|---|---|---|---|
| Parafuso Rotativo | Dois rotores helicoidais engrenados prendem e comprimem o ar | 80–200psi | Uso industrial contínuo, fabricação |
| Reciprocando | O pistão se move no cilindro para comprimir o ar | 100–6.000 psi | Serviço intermitente, oficinas |
| Centrífuga | O impulsor de alta velocidade acelera e difunde o ar | 15–150psi | Volumes muito grandes (>500 HP), petroquímicos |
| Sem óleo | Parafusos PTFE/injetados com água ou secos | 100–150psi | Medicina, alimentos e bebidas, eletrônicos |
| Rolar | Dois rolos espirais orbitam para comprimir o ar | 80–145psi | Laboratórios, odontologia, ambientes de baixo ruído |
Compressores de ar de parafuso rotativo: o carro-chefe industrial
Os compressores de parafuso rotativos representam mais de 70% das instalações industriais de ar comprimido em todo o mundo. Os compressores de parafuso da série GA da Atlas Copco variam de 5 kW a 900 kW. As principais vantagens incluem:
- Ciclo de trabalho de 100% — projetado para funcionar 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem superaquecimento
- Níveis de som mais baixos (60–75 dB) versus tipos alternativos (85–95 dB)
- As versões com acionamento de velocidade variável (VSD) reduzem o consumo de energia até 35%
- As variantes inundadas de óleo fornecem ar a 7–13 bar; variantes isentas de óleo atendem à ISO 8573-1 Classe 0
Compressores de ar isentos de óleo: quando a pureza não é negociável
Compressores isentos de óleo são obrigatórios sempre que mesmo vestígios de contaminação por óleo causarem perda de produto ou risco à segurança — linhas de envase farmacêutico, fábricas de semicondutores e embalagens de alimentos. ISO 8573-1 Classe 0 significa que o teor de óleo é verificado abaixo de 0,01 mg/m³.
Três principais tecnologias isentas de óleo
- Parafusos secos revestidos com PTFE: Sem lubrificação na câmara de compressão; mais comum na faixa de 15–315 kW
- Parafusos com injeção de água: A água substitui o óleo para vedação e resfriamento; produz ar muito limpo e fresco
- Compressores scroll: Inerentemente isento de óleo por design; ultrassilencioso em 40–65 dB; preferido para laboratórios e clínicas
Observação: as unidades isentas de óleo normalmente custam de 20 a 40% mais antecipadamente do que as equivalentes lubrificadas a óleo, mas eliminam os custos de filtração posteriores.
Compressores de ar centrífugos: fluxo contínuo e de alto volume
Os compressores centrífugos (turbo) usam um impulsor de alta velocidade – geralmente girando a 20.000–60.000 rpm — para transmitir energia cinética ao ar, que é então convertida em pressão num difusor. Eles são inerentemente isentos de óleo no caminho de compressão e se destacam em vazões muito altas (normalmente acima de 200 cfm). As aplicações comuns incluem grandes sistemas HVAC, siderúrgicas e processamento de gás natural.
Sua principal limitação: os compressores centrífugos são sensíveis a “surtos” – instabilidade aerodinâmica em fluxo baixo – e exigem sistemas de controle precisos para permanecerem em seu envelope operacional.
Compressores de ar médico: padrões mais rígidos, riscos mais elevados
O ar de qualidade médica deve atender HTM 02-01 (Reino Unido), NFPA 99 (EUA) ou ISO 7396-1 (internacional) padrões. Requisitos principais:
- Compressão 100% isenta de óleo (tipo scroll ou parafuso seco)
- Secagem dedicada a um ponto de orvalho abaixo de -40 °C
- Configuração duplex (N 1) para tempo de inatividade zero
- Monitoramento contínuo de CO e O₂ no ponto de uso
- Pressão entregue de 4–5 bar (58–73 psi) na saída da enfermaria
O ar medicinal é usado em ventiladores, ferramentas cirúrgicas e sistemas de administração de anestésicos. nunca substitua por ar de nível industrial.
Partees de um compressor de ar: o que há dentro
| Part | Função | Sintoma de falha |
|---|---|---|
| Filtro de ar | Remove a poeira antes da compressão | Superaquecimento, fluxo reduzido |
| Elemento de compressão | Aumenta a pressão através de pistões, parafusos ou impulsores | Queda de pressão, ruído |
| Motor Elétrico | Aciona o elemento de compressão | Não inicia, disjuntor de viagem |
| Tanque receptor | Armazena ar, amortece oscilações de pressão | Ciclo curto, picos de pressão |
| Pós-resfriador | Resfria o ar comprimido, condensa a umidade | Ar úmido a jusante |
| Pressostato | Inicia/para a unidade na faixa de pressão definida | Funcionamento contínuo ou sem início |
| Válvula de alívio de segurança | Ventila o ar se a pressão exceder o limite seguro | Ventilação constante, sobrepressão |
| Secador | Remove o vapor de água do ar comprimido | Ferrugem nas linhas, danos à ferramenta |
Superaquecimento do compressor de ar: causas, consequências e soluções
O superaquecimento é a principal causa de paradas não planejadas de compressores. A maioria das unidades desarma a 100–110 °C (212–230 °F). Causas raízes comuns:
- Filtro de ar bloqueado — substitua a cada 2.000 horas de operação
- Resfriador de óleo sujo — a incrustação das aletas reduz a capacidade de resfriamento em até 40%
- Nível de óleo baixo — o óleo fornece 80% do resfriamento em projetos de parafuso inundado
- Alta temperatura ambiente — a maioria dos compressores classificados para entrada ≤40 °C (104 °F)
- Válvula de desvio térmico presa aberta — faz com que o óleo desvie totalmente do refrigerador
O superaquecimento repetido acelera a quebra do óleo, degrada as vedações e pode danificar permanentemente os rotores de parafuso – uma reconstrução que custa milhares de euros.
Termodinâmica da compressão: por que é importante na prática
A compressão sempre gera calor. Para uma unidade de estágio único comprimindo de 1 bar a 7 bar, a temperatura do ar de descarga pode atingir 180–220 °C antes do pós-resfriamento . A compressão de dois estágios com intercooler reduz isso significativamente, diminuindo o consumo de energia em 10–15% para a mesma pressão final.
A potência específica (kW por m³/min) é a principal métrica de eficiência. Um bom compressor de parafuso inundado de óleo atinge 5,5–7,0 kW por m³/min a 7 bar . Unidades isentas de óleo consomem de 10 a 15% mais energia para produção equivalente devido ao maior vazamento interno.
Até 94% do calor de compressão pode ser recapturado através de um trocador de calor óleo/água para pré-aquecer a água do processo — uma economia de energia prática que muitas instalações ignoram.
Perguntas frequentes: Compressores de ar
Qual é o tamanho do compressor de ar que eu preciso?
Some a demanda de cfm de todas as ferramentas que você executará simultaneamente e, em seguida, adicione uma margem de segurança de 25 a 30%. Regra prática: 1 galão de tanque por 1 cfm de demanda para uso intermitente.
Com que frequência devo trocar o óleo do compressor?
Óleo mineral: a cada 1.000–2.000 horas de operação. Óleo sintético: a cada 4.000–8.000 horas. Siga sempre as especificações do OEM – a viscosidade errada é uma causa comum de falha do rolamento.
Posso usar um compressor normal para uso médico?
Não. Os compressores padrão não atendem aos padrões ISO 8573-1 Classe 0 ou de gases medicinais. Você precisa de uma unidade isenta de óleo certificada com monitoramento validado.
Por que meu compressor continua superaquecendo?
Verifique em ordem: (1) condição do filtro de ar, (2) nível e qualidade do óleo, (3) limpeza do refrigerador, (4) temperatura ambiente e ventilação, (5) válvula de derivação térmica. A maioria das viagens é resolvida pelas etapas 1–3.
Parafuso rotativo com injeção de óleo e sem óleo: qual a diferença?
Em óleo injetado, os retentores de óleo lubrificam e resfriam os rotores - ele é removido a jusante por um separador. Em rotores isentos de óleo e revestidos com PTFE funcionam a seco, sem que o óleo entre em contato com o fluxo de ar, garantindo a qualidade ISO Classe 0.
De que manutenção de rotina um compressor precisa?
Diariamente: drene o condensado, verifique o óleo. Semanalmente: inspecione o filtro de ar, verifique se há vazamentos (um vazamento de 3 mm a 7 bar desperdiça ~0,6 kW continuamente). A cada 2.000 horas: trocar filtros, separador de óleo. Anual: serviço completo, incluindo calibração de válvulas e controladores.
