Um compressor centrífugo utiliza a força centrífuga para gerar pressão e é empregado em diversas aplicações. O compressor acelera o ar a partir do centro da roda do impulsor e, em seguida, o desacelera em um difusor. Durante esse processo de expansão do ar, a energia cinética é convertida em energia potencial na forma de pressão do ar.
Compressores centrífugos de múltiplos estágios, particularmente os de três estágios, estão presentes e são necessários em muitas fábricas. Cada estágio individual pode gerar aumentos de pressão de 2:1 a 3:1, e um terceiro estágio subsequente pode elevar esse valor para um aumento de pressão de 8:1. Outra grande vantagem dos compressores de três estágios é a regulação simples da temperatura e da umidade em cada estágio de compressão.
Um compressor centrífugo é uma máquina complexa e consiste em muitos componentes:
- Motor
- Engrenagem principal para acionar as fases de compressão de ar.
- Válvula de aceleração de admissão ou aletas-guia de admissão (IGVs)
- Primeiro estágio de compressão de ar
- Intercooler 1
- Segundo estágio de compressão de ar
- Intercooler 2
- Terceiro estágio de compressão de ar
- Pós-resfriador
- Válvula de escape
- Válvula de retenção
- Painel de controle
Aplicação
Os compressores centrífugos de ar modernos são eficientes, confiáveis e compactos, sendo geralmente instalados em uma única base que inclui o acionamento, a caixa de engrenagens, o sistema de resfriamento, a tubulação e o painel de controle. Os compressores centrífugos de ar modernos contêm tecnologia avançada que traz muitos benefícios aos usuários finais. Entre eles estão o fornecimento de ar livre de óleo, instalação simples, operação econômica e fácil manutenção. Como resultado, os compressores centrífugos são amplamente utilizados em diversos setores:
- Petróleo e gás
- Química
- Petroquímica
- Energia
- Indústria de celulose e papel
- Indústria alimentícia
- Indústria têxtil
Falhas e causas
Um mau funcionamento ou falha mecânica de um compressor centrífugo pode ter sérias consequências para o processo de produção de uma fábrica. Isso não apenas causará o mau funcionamento de outros equipamentos, mas também representará maiores riscos à segurança das pessoas e do meio ambiente, paralisação da produção, perda de receita de produção e reparos onerosos.
As falhas podem ter várias causas, mas a mais comum é a falha de componentes mecânicos devido a desequilíbrio, desalinhamento, fadiga do metal, lubrificação insuficiente ou incorreta, falhas de vedação e acúmulo de substâncias.
O eixo é a peça rotativa essencial para transferir movimento e transmitir forças dentro do mecanismo de compressão. Os rolamentos são montados no carcaça para apoiar tanto o eixo quanto o próprio eixo. Portanto, vibrações no eixo ou no carcaça do rolamento são os primeiros sintomas e um indicador confiável de muitos problemas no sistema do compressor de ar centrífugo.
Monitoramento de máquinas
Para muitas fábricas, a operação confiável dos compressores centrífugos é crucial. Portanto, é importante monitorar essas máquinas por meio de vários indicadores para obter informações sobre o estado delas, de modo a prevenir falhas. O monitoramento de vibração é um dos métodos mais comumente utilizados para detectar rapidamente falhas incipientes antes que possam causar consequências graves. A implementação do monitoramento de vibração traz, portanto, muitos benefícios que, em conjunto, garantem melhores resultados financeiros:
- Isso aumenta o tempo de operação e a produção
- Isso evita paradas inesperadas e trabalhos de reparo
- Isso contribui para um planejamento eficiente da manutenção
O American Petroleum Institute (API) é um dos principais defensores do desenvolvimento de normas para o monitoramento de máquinas, e a norma API-670, por ele estabelecida, é utilizada por muitos usuários finais de máquinas rotativas. Desde 1970, o API aceita sensores de proximidade como instrumentos de medição adequados para determinar vibrações aceitáveis do eixo durante os testes de aceitação de fábrica (FAT). A norma API 670 foi posteriormente complementada com conteúdo sobre a temperatura e o material da carcaça para medições de vibração em caixas de engrenagens.
Em 2001, a norma API 670 foi revisada novamente e recebeu o título de Norma de Proteção de Máquinas. Desde então, a API 670 tornou-se a norma mais aplicada para monitoramento de vibração no mundo, pois contém “boas práticas técnicas” reconhecidas para sistemas de monitoramento de vibração.
A Figura 4 é proveniente da norma da API e mostra que pelo menos dois sensores de vibração axiais e dois pares de sensores radiais (X e Y) devem ser instalados em um compressor centrífugo com mancais hidrodinâmicos para monitorar adequadamente as vibrações do eixo. Com base na experiência, também recomendamos a instalação de pelo menos um conjunto de sensores de vibração sísmica no alojamento do mancal para monitorar as vibrações do alojamento.
Sensores
A Istec fornece os sistemas de medição e sensores mais precisos e confiáveis de fornecedores renomados e oferece todo o suporte para maximizar a segurança e a disponibilidade das máquinas.
Para monitorar um compressor centrífugo de três estágios, é recomendável instalar pelo menos um sensor por impulsor para medir a vibração radial e pelo menos um transdutor sísmico para medir as vibrações da caixa de engrenagens. O sinal de 4–20 mA pode ser encaminhado a um PLC/DCS, e o sinal bruto armazenado em buffer pode ser usado para análise de vibração. Para obter um panorama completo, também deve ser realizada uma medição XY em cada mancal, utilizando dois sensores.
