Fundamentos da Compressão: Compressores de parafuso Frick

Por Norm Shade28 de setembro de 2022

George Frick, um gênio da engenharia nascido em 1826, foi um pioneiro no desenvolvimento de máquinas elétricas que facilitaram o trabalho de homens e animais. Tendo começado em Waynesboro, Pensilvânia, em 1853, uma década depois, Frick se viu no meio do caminho entre as cruciais batalhas da Guerra Civil de Antietam e Gettysburg. Sua fábrica foi submetida a vários ataques confederados e foi fechada por um mês quando Waynesboro foi ocupada pelas forças confederadas que levaram à Batalha de Gettysburg.

Mas depois da guerra, Frick prosperou construindo motores a vapor, debulhadores de grãos e serrarias. Seus motores de tração portáteis e autopropelidos estavam entre os primeiros nos EUA, e foram seguidos pelos motores a vapor Corliss em tamanhos de até 5.000 hp (3.729 kW).

Em 1882, Frick entrou no campo de máquinas de refrigeração construindo um cilindro compressor de amônia que foi montado na estrutura de uma máquina a vapor vertical existente. A Frick Company foi constituída em 1883 e George aposentou-se em 1886, após 43 anos de construção da empresa industrial. Seu lema: “Tenha certeza de que você está certo; então faça isso rápido!”, definiu a entrada de Frick no mercado em desenvolvimento de compressores de refrigeração.

O sucesso de seus primeiros compressores de amônia estimulou a demanda, e a Frick Company, em meados da década de 1880, desenvolveu uma linha completa de grandes máquinas de refrigeração, movidas pelos novos motores a vapor Frick Corliss. Em 1896, Frick construiu a maior máquina de refrigeração do mundo. O gigante de 30 pés (9,14 m) de altura media 50 pés (15,2 m) de comprimento, exigindo um trem de 15 vagões para transportá-lo em pedaços de Waynesboro para Armor em Kansas City, Missouri. No final da década de 1890, Frick previu uma demanda por tamanhos menores, com peças mais leves funcionando em velocidades mais altas, para sistemas de refrigeração de capacidade moderada para atender hotéis, restaurantes, hospitais e diversas plantas industriais. Como a energia a vapor nem sempre estava disponível, foram introduzidos outros métodos de acionamento dos compressores.

Os pesados ​​compressores horizontais de baixa velocidade foram substituídos pelas máquinas Tipo J, que foram adaptadas para acionamento direto por motor síncrono. Máquinas verticais de CO2 do tipo fechado também foram desenvolvidas, mas logo foram substituídas por compressores Freon-12 no início da década de 1930. Unidades de refrigeração de baixa pressão Frick e máquinas mais pesadas foram produzidas às dezenas de milhares. Nos anos seguintes, a Frick desempenhou um papel de liderança em muitos tipos de sistemas de refrigeração e refrigeração comerciais, industriais e prediais, ampliando sua linha para incluir um compressor de 9 cilindros.

No entanto, assim como os motores de combustão interna substituíram o negócio de motores a vapor de Frick no início do século XX, surgiu uma nova tecnologia de compressor que em breve ameaçaria a posição de liderança de Frick no setor de refrigeração. Em 1964, a empresa sueca SRM desenvolveu uma versão do seu compressor de parafuso rotativo patenteado especificamente para aplicações de refrigeração e, no final da década de 1960, vários licenciados da SRM produziram mais de 1000 compressores de parafuso de refrigeração.

Finalmente, em 1980, Frick obteve uma licença SRM e começou a desenvolver os seus próprios compressores de parafuso. Para combater a concorrência de outras empresas que já fabricavam parafusos, Frick desenvolveu alguns recursos diferenciadores importantes que só poderiam ser caracterizados como “ideias radicais” na época. A Frick também foi a primeira a construir todos os seus compressores de parafuso com rolamentos antifricção, o que permitiu que a grande maioria de suas máquinas fosse aplicada sem bombas de óleo. Mas a característica mais revolucionária revelada no primeiro compressor de parafuso rotativo Frick em 1982 foi a inclusão de duas corrediças na carcaça do compressor que podiam ser movidas axialmente ao longo da malha do rotor para fornecer controle contínuo da capacidade e do índice de volume (Vi ). A correspondência do Vi com a relação de pressão do sistema eliminou as penalidades de potência associadas à sub ou sobrecompressão típica do compressor de parafuso. Para aproveitar ainda mais essa vantagem competitiva, Frick desenvolveu um sistema de controle baseado em PC que ajustava automaticamente as válvulas deslizantes acionadas hidraulicamente para otimizar o desempenho conforme as condições operacionais mudavam.