Teoria Elementar da Compressão
Entende-se por compressão de ar forçar uma maior quantidade de partículas a ocupar um espaço mais reduzido e confinado por uma parede física (a garrafa de mergulho), resultado que se obtém através da utilização de equipamentos apropriados designados por compressores.
O facto de comprimirmos ar, traduz-se no aumento do número de moléculas dos gases seus constituintes, contidas no mesmo espaço, do que resulta uma libertação de energia sob a forma de calor.
A teoria da compressão baseia-se na lei de Boyle e Mariotte
P1 x V1 = P2 x V2 (pressão absoluta)
e na lei de Charles e Gay-Lussac
P1 x T2 = P2 x T1 (temperatura absoluta)
do qual resulta a Lei Geral dos Gases
[(P1 x V1) / T1] = [(P2 x V2) / T2]
A compressão pode ser isotérmica ou adiabática. Na compressão isotérmica o calor produzido durante o ciclo de compressão é dissipado e portanto a temperatura inicial e final são idênticas. Isto só é possível se o ciclo de compressão for lento.
Na compressão adiabática o calor produzido durante o ciclo de compressão não é dissipado e portanto a diferença de temperatura inicial e final é grande.
Na prática, o processo de compressão utilizado pelos compressores de enchimento das garrafas de mergulho identifica-se com o processo isotérmico, pois é mais lento e dissipa grande quantidade do calor produzido.
Podemos verificar graficamente a diferença de volumes no final da compressão isotérmica ponto A e da compressão adiabática ponto B. Este processo é o que se verifica nos compressores de um estágio (andar) único de compressão.
Quando o ar é arrefecido após uma compressão adiabática diminui de volume e, quanto mais se aproximar da compressão isotérmica menor será a diferença entre o volume teórico e o conseguido na prática. Este processo é o que se verifica nos compressores de estágios (andares) múltiplos de compressão, que se traduz num maior rendimento do trabalho efetuado.
Os compressores de estágios múltiplos podem ser de três, quatro ou cinco andares de compressão, sendo os de três andares os mais utilizados para o enchimento das garrafas de mergulho. O arrefecimento do ar entre cada andar de compressão obtém-se fazendo-o passar através de serpentinas de arrefecimento (vulgo refrigeradores) situadas após cada cilindro e que são refrigeradas pela passagem do ar soprado por uma ventoinha ou ventilador.
Genericamente, num compressor de três andares, verificam-se os seguintes valores de pressão e temperatura:
1º Andar
• Pressão de descarga 6 bar.
• Aspiração do ar à temperatura atmosférica.
• Descarga do ar à temperatura de 120ºC.
2º Andar
• Pressão de descarga 45 bar.
• Aspiração do ar 10ºC a 15ºC acima da temperatura atmosférica.
• Descarga do ar à temperatura de 120º.
3º Andar
• Pressão de descarga 220/330 bar.
• Aspiração do ar 10ºC a 15ºC acima da temperatura atmosférica.
• Descarga do ar 20ºC acima da temperatura atmosférica.
O PISTÃO
A compressão do ar é obtida pelo movimento vai-vem de um pistão dentro de um cilindro, resultante da acção de uma biela, accionada pela rotação de um veio excêntrico. Quanto maior for o volume de ar que o pistão comprime, menor é a pressão máxima conseguida.
Por isso, nos compressores de andares múltiplos o volume do primeiro cilindro é o maior e a compressão atingida é a menor. Nos cilindros seguintes, o volume de cada cilindro (e dimensão do pistão) é gradualmente menor que o anterior, mas, em contrapartida, a pressão atingida é cada vez maior.
No desenho que representa em corte um compressor de quatro andares de compressão pode facilmente verificar-se a diminuição das dimensões do pistão de cada andar de compressão em relação ao andar anterior.
Como em qualquer máquina rotativa, a lubrificação é um dos factores mais importantes para a sua conservação, pelo que se deverá verificar regularmente o nível do óleo e proceder periodicamente à sua renovação.
- Cárter
- Regulador de Pressão
- Tubo de Retorno
- Bomba de Injeção
O tipo de óleo a utilizar e a periodicidade da mudança devem respeitar as instruções do fabricante para equipamentos de ar respirável
AS VÁLVULAS
Em cada cilindro, a admissão do ar é feita através de uma válvula de admissão e a descarga através de uma válvula de descarga. Cada uma destas válvula é calibrada para a pressão de funcionamento do andar respectivo.
Na figura que representa dois cilindros pode ver-se a sequência de funcionamento do pistão nas fases de aspiração e de compressão e a sequência da abertura e fecho das válvulas de admissão e de descarga.
As válvulas de segurança ser vem para garantir que a pressão entre andares, assim como a pressão final de descarga do compressor, não ultrapassa os valores especificados pelo fabricante. Na figura pode ver-se um exemplo do funcionamento de um tipo de válvula de segurança.
A válvula de retenção serve para evitar que o ar regresse ao circuito do compressor, no caso da pressão de descarga do compressor ser inferior á pressão existente na garrafa, protegendo principalmente o sistema de filtragem.
As válvulas de enchimento, vulgo torneiras, estão acopladas à mangueira e respectivo dispositivo de adaptação à garrafa de mergulho e permitem controlar o enchimento. O dispositivo de ligação à garrafa pode ser do sistema Yoke (estribo) ou DIN, sendo o sistema DIN obrigatório para pressões superiores a 220bar. Até esta pressão podem ser utilizados os dois sistemas indistintamente.
