Dimensionamento dos compressores

O método original para regular compressores era utilizar uma válvula de alívio de pressão para libertar o excesso de pressão para a atmosfera. A válvula no seu design mais simples pode ser acionada por mola, através da qual a tensão da mola determina a pressão final. Em vez disso, é utilizada frequentemente uma servo-válvula controlada por um regulador. A pressão pode então ser facilmente controlada e a válvula também pode funcionar como uma válvula de descarga ao arrancar um compressor sob pressão. O alívio da pressão cria um requisito de energia significativo, uma vez que o compressor deve trabalhar continuamente contra a contrapressão total. Uma variante, que é utilizada em compressores mais pequenos, é descarregar o compressor abrindo totalmente a válvula para que o compressor funcione contra a pressão atmosférica. O consumo de energia é significativamente menor utilizando este método de variante.

A regulação de derivação serve a mesma função que a descarga de pressão, à partida. A diferença reside no facto de o ar de alívio de pressão ser arrefecido e devolvido à entrada do compressor. Este método é frequentemente utilizado em compressores de processo em que o gás é inadequado ou demasiado valioso para ser libertado para a atmosfera.

A limitação é um método simples para reduzir o caudal, aumentando a relação de pressão ao longo do compressor, de acordo com a subpressão induzida na entrada. Este método limita-se, no entanto, a uma pequena gama de regulação. Os compressores com injeção de líquido, que podem ultrapassar uma relação de pressão tão elevada, podem ser regulados até 10% da capacidade máxima. O método de limitação cria um requisito de energia relativamente elevado, devido à elevada relação de pressão.

Este é o método de regulação mais comum atualmente em utilização. Combina uma gama de regulação máxima (0-100%) com um baixo consumo de energia: Apenas 15–30% da potência em plena carga com um compressor desligado (caudal zero). A válvula de entrada está fechada, mas com uma pequena abertura utilizada ao mesmo tempo, uma válvula de descarga abre-se e liberta o ar de descarga do compressor. Por conseguinte, o elemento compressor funciona com vácuo na entrada e baixa contrapressão. É importante que o alívio de pressão seja efetuado rapidamente e que o volume de ar libertado seja limitado, de forma a evitar perdas desnecessárias durante a transição de carga para vazio. O sistema exige um volume tampão do sistema (reservatório de ar), cujo tamanho é determinado pela diferença pretendida entre os limites de pressão de carga e de vazio e pelo número permitido de ciclos de descarga por hora.

Os compressores abaixo de 5 – 10 kW são frequentemente controlados por paragem total do motor elétrico quando a pressão atinge um valor limite superior e por rearranque quando a pressão desce abaixo do valor limite inferior. Este método exige um grande volume de tampão do sistema ou uma grande diferença de pressão entre os limites superior e inferior, de forma a minimizar a carga de calor no motor elelétrico. Trata-se de um método de regulação eficiente em termos energéticos e eficaz, desde que o número de arranques seja reduzido.

Um motor de combustão, uma turbina a gás ou um motor elétrico controlado por frequência controlam a velocidade do compressor e, consequentemente, a taxa de caudal. É um método eficiente para manter uma pressão de saída constante e um menor consumo de energia. A gama de regulação varia consoante o tipo de compressor e é maior para compressores com injeção de líquido. Frequentemente, o controlo da velocidade é combinada com o arranque-paragem a baixo nível de carga e alívio da pressão com a paralisação.