Existe uma pergunta de seleção que aparece sempre que se compara o parafuso lubrificado com o isento de óleo: por que um chega a 14 bar em um único estágio e o outro precisa de dois. A resposta não está na potência nem no tamanho, está no que o óleo faz dentro da máquina.

O compressor de parafuso tem dois rotores helicoidais engrenados, chamados macho e fêmea porque um encaixa no outro. Ao girarem dentro da carcaça, o gás é capturado entre os filetes e empurrado até a janela de descarga. Cada filete funciona como um pistão, então um rotor de cinco filetes equivale a cinco pistões trabalhando em sequência. Daí decorre uma característica relevante para o projeto de tubulação: o parafuso não tem válvulas e a pulsação é desprezível, diferente do pistão, que entrega de forma pulsante e muitas vezes exige junta de expansão ou conexão por mangote.

O conjunto vai além dos rotores, incluindo carcaça, mancais, válvula de admissão, separador de óleo, circuito de lubrificação, válvula de pressão mínima e válvula de retenção. O que chega à planta é esse conjunto inteiro dentro de um gabinete, não o bloco isolado. E há um ponto de criticidade que costuma passar despercebido: as folgas são mínimas, então se um mancal falhar e o rotor encostar na carcaça perde-se o rotor e a carcaça na mesma parada, sem recuperação parcial.

O envelope típico do lubrificado vai de 7 a 14 bar, em um ou dois estágios, e o que sustenta esse alcance é o óleo exercendo três funções simultâneas.

A primeira é térmica. O óleo é injetado frio, ou ao menos mais frio que o ar em compressão, e absorve parte do calor gerado. A compressão não chega a ser isotérmica, mas se afasta bastante do outro extremo, e quanto mais frio o óleo de injeção, mais baixa a temperatura ao longo do processo.

A segunda é a vedação. A folga entre os dois rotores é pequena e o óleo a fecha. Sem ele, o gás em compressão foge pelas frestas e o rendimento volumétrico cai.

A terceira é a transmissão de potência. O óleo entre os dois parafusos aciona o rotor movido, o que dispensa as engrenagens de sincronismo que o isento precisa ter.

Retirado o óleo, as três funções passam a exigir solução construtiva, e o envelope muda junto. O isento trabalha em dois estágios acima de 4 bar, com pressão típica até 10 bar, por motivo térmico: sem o óleo absorvendo calor, comprimir tudo de uma vez levaria a temperatura de descarga a um valor problemático para os materiais. A rotação também muda, chegando a 10.000 rpm contra 1.000 a 3.000 rpm do lubrificado, e a rotação alta é justamente a forma de não dar tempo de o gás escapar pela folga, compensando a ausência do óleo vedando. O efeito final aparece na descarga: o lubrificado entrega de 80 a 100 ºC e o isento chega à ordem de 180 ºC por estágio.

As vazões típicas vão de máquinas pequenas, da ordem de 30 pcm ou 50 m³/h, até equipamentos de grande porte na casa de 1.500 pcm, o equivalente a cerca de 2.550 m³/h. Vale um cuidado com unidade, porque o mercado mistura nomenclatura: pcm e CFM são a mesma grandeza, pé cúbico por minuto, e quem lê catálogo de mais de uma origem precisa transitar entre as duas. Esses números descrevem a maior parte do mercado e não a totalidade dele, então uma proposta fora da faixa não é necessariamente errada, é o momento de perguntar ao fabricante o que muda naquele projeto.

Esse recorte faz parte de uma das aulas da pós-graduação em Engenharia de Movimentação de Fluidos e Equipamentos Industriais. Conheça em engenhariaecia.com/pos.