Fundamentos da Compressão: A evolução dos compressores de ar

No início do século XX, o ar comprimido passou a ser amplamente utilizado em diversas aplicações nos setores de mineração, construção e manufatura. Muitas empresas se tornaram grandes fabricantes de compressores de ar , e a tecnologia avançou de forma constante.

Em 1901, a Chicago Pneumatic Tool Company, já uma fornecedora proeminente de ferramentas pneumáticas, expandiu-se para o mercado de compressores de ar ao adquirir a Arlington Company, uma das primeiras fabricantes de compressores de ar alternativos de Nova Jersey, que remontava ao início da década de 1890. Após transferir a produção de compressores da Arlington para sua nova fábrica em Franklin, Pensilvânia, a Chicago Pneumatic desenvolveu rapidamente uma extensa linha de compressores acionados a vapor e por correia. A Figura 1 mostra um modelo Franklin Classe C da Chicago Pneumatic, um compressor de ar tandem de dois estágios, horizontal, de duplo composto cruzado, acionado por motor a vapor Corliss.

Em 1897, a Sullivan Machinery Company, sediada em Claremont, New Hampshire, que começou como fabricante de máquinas para extração de pedra, desenvolveu novos produtos para mineração, incluindo ventiladores para ventilação de minas. Após adquirir sua principal concorrente, a MC Bulloch Company de Chicago, Illinois, a Sullivan dedicou grande parte de seus esforços ao desenvolvimento de uma linha de compressores de ar de dois estágios com motor de combustão interna . O ar havia substituído o vapor como motor para perfuratrizes e outras máquinas de construção e mineração, e diversas empresas já haviam desenvolvido compressores de ar alternativos. A Sullivan precisava comprar compressores de outras empresas, o que representava uma desvantagem competitiva no mercado da construção civil em que atuava. A Sullivan entregou seu primeiro compressor de ar em julho de 1901. A linha foi um sucesso imediato e os compressores foram vendidos assim que produzidos.

Por volta da mesma época, a Sullivan construiu seu primeiro compressor de ar portátil movido a vapor. Ele era completo, com uma caldeira e um reservatório de ar, tudo montado em uma carroça puxada por cavalos, como mostrado na Figura 2. Embora este tenha sido um dos primeiros compressores de ar portáteis vendidos, o conceito foi idealizado pela Rand Drill Company já em 1888, combinando um compressor de ar linear movido a vapor, uma caldeira vertical e um tanque de armazenamento de ar em uma carroça com rodas de madeira.

Compressor de ar portátil Sullivan movido a vapor, c. 1901.

A Sullivan também fabricou diversas séries de compressores de ar estacionários verticais, horizontais e angulares para uso em minas, pedreiras, fundições e fábricas industriais. Os primeiros modelos eram acionados diretamente por vapor, com cilindros de vapor simples, compostos ou de fluxo cruzado. O modelo Classe WC, mostrado na Figura 3, foi um dos maiores compressores de ar fabricados pela Sullivan. Ele empregava cilindros de vapor compostos em tandem da Corliss, acionando cilindros de ar em tandem de dois estágios. Como a maioria dos compressores do início do século XX, utilizava válvulas de sucção da Corliss e válvulas de descarga tipo poppet de metal. A empresa também produziu diversos modelos de compressores horizontais simples e em tandem, acionados por correia, bem como compressores angulares. O compressor Sullivan WG6, acionado por correia, de 1918, mostrado na Figura 4, incluía válvulas do tipo placa, que se tornaram comuns pouco antes da Primeira Guerra Mundial.

Sullivan Classe WC, um dos seus maiores compressores de ar.

Após o boom do petróleo do final do século XIX e início do século XX, muitas pequenas empresas surgiram no fervilhante centro de produção industrial da Pensilvânia Ocidental e regiões próximas em Ohio e Nova York. Entre elas, destacavam-se os fabricantes de motores alternativos e compressores, que prosperaram atendendo às necessidades da revolução industrial em grande parte dos Estados Unidos. Uma dessas empresas, a Herron & Bury Manufacturing Company, fundada em Erie, Pensilvânia, em 1902, e posteriormente renomeada Bury Compressor Company, em menos de uma década já fabricava diversas linhas de compressores alternativos de ar e gás, além de bombas de vácuo. Essas linhas incluíam máquinas acionadas por motor elétrico, com o motor conectado diretamente a engrenagens, como mostrado na Figura 5, ou com transmissão silenciosa por corrente, ou ainda montado diretamente no eixo do compressor. A Bury foi uma empresa inovadora, pioneira em diversos avanços de engenharia em válvulas de compressores e controle automático.

Compressor Sullivan WG6 acionado por correia, 1918.

Do final da década de 1890 até os anos da Grande Depressão, várias outras empresas, incluindo Bessemer, Miller, Blaisdell, Bovard & Seyfang e Flickinger, desenvolveram compressores de ar horizontais movidos a motores a gás que se adequavam a muitas aplicações específicas, sendo uma das mais prolíficas o fornecimento de ar comprimido para alimentar motores a vapor convertidos que acionavam bombas de petróleo bruto em poços.

Diversas empresas desenvolveram compressores de ar menores para aplicações estacionárias e portáteis, como gravação de lápides, pintura, pulverização e várias necessidades de construção leve. Em 1908, a Chris D. Schramm & Son, da Filadélfia, Pensilvânia, lançou o primeiro compressor de ar portátil com motor a gasolina de sucesso comercial, mostrado na Figura 6. A Gardner Governor Company lançou um pequeno compressor de ar vertical para aplicações portáteis e estacionárias em 1914. E a Domestic Engine and Pump Company, de Shippensburg, Pensilvânia, produziu seu primeiro compressor de ar portátil em 1916. Vários outros fabricantes logo desenvolveram pequenos compressores alternativos verticais e do tipo V que atenderam à demanda do crescimento industrial.

Compressor de ar Bury acionado por motor elétrico com engrenagens de transmissão integradas.

A próxima edição explorará alguns dos primeiros avanços em gaxetas de hastes de pistão e válvulas de compressores que possibilitaram velocidades e pressões de operação mais elevadas nos compressores.

Em 1918, Schramm lançou o primeiro compressor de ar portátil movido a motor a gasolina com sucesso comercial.