Compressores Scroll: silenciosos, fiáveis e eficientes

Os compressores Scroll não são baratos, uma vez que são fabricados com a necessidade obrigatória de tolerâncias mínimas e de um processamento preciso dos componentes. No entanto, estas máquinas possuem inúmeras vantagens que outras variedades de ventiladores não podem oferecer. Os compressores Scroll funcionam de forma extremamente silenciosa e o ar que passa pela saída é totalmente isento de óleo. Quando se tem em conta os custos de manutenção acessíveis, torna-se evidente a razão pela qual um número crescente de indivíduos e empresas está a considerar metodicamente as opções de mercado disponíveis para unidades desta categoria.

Conceção e princípio de funcionamento

• Enquanto a espiral de trabalho roda, não existe qualquer espaço entre a sua extremidade e as paredes do elemento fixo;
• Durante o processo de enrolamento, é gerada uma zona de compressão à medida que o ar se move em direção ao centro da espiral e é comprimido;
• A substância de trabalho comprimida é expelida para a conduta de saída.

Este processo de funcionamento é considerado como uma única rotação de um compressor scroll. É repetido várias vezes, uma vez que o número de rotações do veio de acionamento pode atingir milhares por minuto. O processo de compressão é estável, sem quaisquer picos de pressão súbitos numa rotação, como acontece nos compressores alternativos.

Este esquema de funcionamento é conseguido através da deslocação dos eixos dos scrolls, um móvel e outro estacionário. Isto é conhecido como espaçamento excêntrico.

Note-se que alguns compressores permitem um ajuste, que pode alterar o valor do desvio, tanto para ajustar a pressão de saída máxima como para assegurar um ciclo sem qualquer descarga.

Vantagens dos compressores scroll

Uma das vantagens do compressor scroll que já foi mencionada é a sua estabilidade de caudal. Esta caraterística garante que não há variação no caudal de ar de saída, o que melhora as condições de funcionamento para o utilizador, especialmente quando utiliza ferramentas pneumáticas que requerem forças elevadas.

Além disso, o compressor scroll oferece uma vantagem adicional em termos de variação mínima do caudal e de um fornecimento de ar consistente, resultando num funcionamento muito silencioso. De facto, o nível de pressão sonora pode ser tão baixo como 5-10 dB, o que o torna particularmente valioso em equipamentos médicos e sistemas de ar condicionado. Além disso, os compressores scroll possuem outras qualidades favoráveis.

Perdas mínimas

O compressor scroll oferece uma gama de aplicações em sistemas de dosagem devido ao seu desgaste quase nulo de vedantes antifricção que eliminam o espaço entre os elementos de trabalho. Como resultado, não há perda de massa de gás num ciclo, tornando-o adequado para vários fins. É normalmente utilizado em equipamentos destinados à preparação de misturas gasosas de composição controlada.

Zero volume morto

Os compressores de pistão são conhecidos por terem uma caraterística de volume morto, enquanto os compressores scroll, por outro lado, não têm qualquer volume morto. De facto, nos compressores scroll, todo o volume da unidade de trabalho funciona com a máxima eficiência para desempenhar as suas funções.

Perdas hidráulicas nulas

A conceção clássica dos compressores scroll torna-os isentos de óleo e elimina a necessidade de caixas de velocidades ou conversores de binário. Esta caraterística de conceção permite que toda a energia transmitida pelo sistema de acionamento seja utilizada exclusivamente para comprimir o gás, assegurando que não existem perdas hidráulicas em quaisquer condições de funcionamento.

Transferência de calor mínima

Quando o gás é submetido à compressão, ele é aquecido. O calor, se for libertado no ambiente circundante ou em várias partes da máquina, pode ter um impacto na eficiência do compressor e na sua utilidade geral. No entanto, as unidades scroll são concebidas de forma a não permitirem qualquer troca de calor com o ambiente.

Perdas mínimas por fricção

Quando se trata de compressores como este, as únicas perdas causadas por fricção ocorrem nos pontos em que o rolo de trabalho entra em contacto com o vedante antifricção. No entanto, estas perdas são mínimas e podem ser consideradas negligenciáveis. Como resultado, as perdas globais por atrito no dispositivo podem ser consideradas zero.

Aspiração e descarga simultâneas

A disposição das espirais do compressor é tal que tanto a entrada de ar como a sua descarga na via de descarga ocorrem simultaneamente durante uma rotação do elemento móvel no ciclo de funcionamento. Como resultado desta conceção, o motor de acionamento pode funcionar de forma suave e estável sem sofrer quaisquer picos de energia.

Rácio de entrega

O compressor scroll está livre de quaisquer problemas relacionados com fugas, descarga incompleta de gás ou troca de gás através das folgas. Isto distingue-o das unidades recíprocas que sofrem frequentemente de perdas nos O-rings do cilindro. Num cenário ideal em que os vedantes têm desgaste zero, o compressor scroll demonstra um coeficiente de transferência de 1.

No entanto, na prática, os estudos-piloto mostraram um coeficiente ligeiramente inferior. Por exemplo, as unidades em espiral apresentam um coeficiente de 0.92 a temperaturas inferiores a -10 graus Celsius, 0.94 a zero graus, e 0.95-0.98 a temperaturas positivas. É importante notar que o coeficiente de transmissão aumenta com a capacidade da instalação.

Para além das vantagens acima mencionadas, os sopradores em espiral também superam os seus concorrentes em termos de vários indicadores tecnológicos. Em suma, têm várias vantagens que são facilmente compreensíveis para os não especialistas.

• Os compressores Scroll têm um rácio de débito que é 20-30% superior em comparação com as unidades alternativas.
• A temperaturas superiores a +10 graus Celsius, apresentam um aumento de 10-15% na eficiência.
• Os compressores Scroll caracterizam-se por serem muito silenciosos, não introduzirem impurezas no ar e criarem um caudal estável sem fuga de vapor percetível.

Variedades

Existem inúmeros tipos e modelos de compressores scroll disponíveis que apresentam várias características de design, tipos de elementos de trabalho, níveis de vedação, objectivos básicos e outras características. Estes compressores podem ser classificados em dispositivos de fase única e de duas fases, e podem ser instalados na horizontal ou na vertical.

Os compressores Scroll estão disponíveis em diferentes configurações, como a clássica espiral de Arquimedes, elemento involuto, circunferencial por partes e outras. São fornecidos em unidades totalmente hermeticamente seladas, unidades sem vedação e unidades com bucins não hermeticamente selados. Além disso, podem ser classificados como unidades de compressão a seco ou a óleo. Estes compressores variam em termos dos seus requisitos de acionamento ou potência, pressão máxima de descarga, capacidade e métodos de arrefecimento recomendados.

Dicas de seleção

Para selecionar o compressor scroll adequado, é essencial familiarizar-se com a variedade, o preço, a utilidade e as especificações das ofertas. Vale a pena aprofundar o último aspeto.

Tipo de acionamento

O tipo mais comum de compressores scroll está equipado com um motor elétrico. Estes compressores são dispositivos autónomos. Atualmente, é possível adquirir sopradores que são alimentados por motores a diesel e a gasolina. Alguns grupos de utilizadores podem achar vantajoso ter uma unidade que possa ser ligada a uma unidade externa.

Método de transmissão de binário

Atualmente, o principal método de transmissão de energia nos compressores scroll é através da utilização de uma correia, especificamente uma correia em V. No entanto, este método tem uma desvantagem: com o tempo, a correia pode esticar e ocasionalmente deslizar quando a carga e a contrapressão no compressor aumentam significativamente.

Por outro lado, uma transmissão por correia dentada oferece uma opção mais fiável, embora exija um ajuste preciso. Sem este ajuste, a correia não poderá funcionar durante o seu tempo de vida útil previsto. Este tipo de transmissão tem um deslizamento mínimo e está disponível a um preço razoável.

Embora as caixas de velocidades e outros conjuntos de pinhões sejam altamente fiáveis e duráveis, não oferecem o mesmo nível de liberdade quando se trata de ajustar o acionamento. No entanto, se necessitar de deslizamento zero sob qualquer carga, conversão de binário, comportamento previsível e facilidade de manutenção, uma engrenagem de pinhão é um componente essencial do qual não pode prescindir.

Filtro de entrada

O desgaste da junta anti-fricção não é apenas influenciado pelo desempenho do compressor scroll. Pode ser significativamente amplificado pela presença de pó e outras partículas mecânicas na corrente de ar de admissão. Assim, mesmo que a utilização de um filtro de limpeza possa ter um impacto negativo no desempenho do compressor, é aconselhável optar por um compressor com esta configuração. Ao fazê-lo, a vida útil do compressor será prolongada até à próxima manutenção, alinhando-se o mais possível com as especificações do fabricante.

Válvula dinâmica

A inversão do fluxo de ar é impedida pela válvula dinâmica, que bloqueia efetivamente o refluxo do ar. Um exemplo disto seria quando o acionamento do compressor regulado é desligado, causando uma pressão elevada no lado do consumidor. Embora este conjunto não seja obrigatório, aumenta significativamente a previsibilidade de todo o subsistema de ar de descarga.

Ajuste

É possível ajustar a pressão máxima de saída dos compressores ajustáveis alterando a distância excêntrica entre o scroll de trabalho e o estacionário. Adicionalmente, estes ventiladores podem funcionar num modo de não alimentação ou de ciclo zero (ventilação). Embora esta opção possa ser dispendiosa, pode ser altamente benéfica em determinadas aplicações.

Outro fator importante a considerar é a disponibilidade de vedantes antifricção e o seu material. Essas vedações são a única parte do compressor que precisa ser substituída periodicamente.

Dica! Ao selecionar um soprador scroll, reveja cuidadosamente os dados do fabricante sobre a taxa de falha do vedante. Também pode ser útil familiarizar-se com as instruções de substituição para determinar se pode efetuar a substituição por si próprio.

De facto, o conceito do compressor scroll só se concretizou após o desenvolvimento de materiais que resistem à fricção para vedantes anti-fricção. Como resultado, ao avaliar unidades de preço médio e económico em que o fabricante não fornece informações sobre o tempo médio entre falhas (MTBF) ou outros detalhes úteis, pode ser benéfico considerar o ano em que o modelo foi introduzido no mercado. Quanto mais recente for o modelo, maior é a probabilidade de utilizar vedantes anti-fricção fiáveis e duradouros.