Há diferença entre afirmar que dois estágios rendem mais e mostrar quanto rendem. Com a conta no papel, a vantagem aparece em números utilizáveis numa análise de consumo.

Antes da conta, um alerta de campo. O limite de temperatura do elastômero é mais crítico no selo mecânico do que em outras vedações, porque o selo gera calor por atrito e a temperatura local é maior que a do restante do equipamento. Uma das formas de acompanhar isso é a termografia: levanta-se a temperatura do selo por um período de 6 meses a 1 ano para formar histórico. Sabendo que a média fica, por exemplo, entre 70 e 85 graus Celsius, uma leitura de 90 ou 100 graus Celsius numa inspeção de rotina já indica mudança. O valor absoluto importa menos que o desvio em relação ao próprio histórico.

Uma dúvida frequente em sala: com dois estágios, qual é a temperatura final? Na teoria, o gás passa pelo intercooler e volta à temperatura ambiente antes do segundo estágio. Como a taxa de compressão de cada estágio é a mesma, a temperatura de saída do segundo estágio é igual à do primeiro. Num exemplo com admissão a 20 graus Celsius e descarga de cada estágio em 120 graus Celsius, a saída final é 120 graus Celsius, e continuaria 120 graus Celsius com um terceiro estágio. Na prática, dois fatores afastam esse número: a compressão real não é isentrópica e o resfriamento não devolve exatamente a temperatura ambiente. O valor teórico é o piso.

A comparação de trabalho usa três referências. O limite isotérmico é o caso em que a compressão acontece a temperatura constante, comprimindo e removendo calor ao mesmo tempo. Não acontece na prática, mas é o melhor desempenho possível: 0,293 kW por litro por segundo no exemplo. O caso isentrópico com um estágio dá 0,2853, cerca de 36% acima da referência. O caso de dois estágios com resfriamento intermediário dá 0,2435, ou 16,3% acima. Comparando as duas últimas linhas, a economia é da ordem de 20%.

Sobre rendimento, há quatro definições em circulação. O rendimento isotérmico compara o trabalho isotérmico ideal com a potência real. O isentrópico compara o trabalho isentrópico com o real. O politrópico usa como referência a compressão politrópica, que é a que de fato acontece. E o volumétrico relaciona o volume admitido com o volume deslocado, sendo mais usado em análise termodinâmica de máquina do que em especificação de usuário.

A cadeia de potências segue a mesma lógica já usada em bombas, trocando os nomes. A potência do gás é a parcela efetivamente entregue ao gás na compressão, equivalente à potência hidráulica. A potência de eixo é a fornecida ao eixo da máquina. E a potência absorvida da rede é a consumida pelo conjunto. Isso depende do arranjo: acionamento por correia, por trem de engrenagem, com ou sem redutor, cada um com seu próprio rendimento.

Na leitura integrada da planta, o tema pertence à dimensão de máquina e conecta com especificação e com diagnóstico. Na pós, isso faz parte do método Visão Integrada de Planta. Conheça em engenhariaecia.com/pos.