Pilares: Worthington Pump and Machinery

A Worthington Pump and Machinery Company era líder em compressores industriais e marítimos, bombas, motores alternativos e outras máquinas industriais. Era uma importante fornecedora de grandes compressores horizontais a gás.

Por volta de 1920, com vasta experiência em motores verticais e compressores, a Worthington desenvolveu motores-compressores a gás integrais "unibloc". Conforme mostrado na Figura 1, essas máquinas possuíam cilindros de potência verticais com diâmetro de 292 mm (11,5 pol.) e curso de 305 mm (12,0 pol.), e cilindros de compressão verticais com curso de 305 mm (12,0 pol.) dispostos em linha, à frente dos cilindros de potência em uma estrutura comum.

Figura 1.

Embora fossem uma ideia inovadora e que economizava espaço, esses tipos de compressores eram limitados a um ou dois cilindros, com diâmetros e classificações de pressão modestos. Acredita-se que a Reeves Gas Engine Company tenha sido a primeira a introduzir tais máquinas por volta de 1915. Mas, em 1927-1928, a Worthington foi pioneira no primeiro compressor a gás integral do tipo angular da indústria.

Conforme ilustrado na Figura 2, este projeto possuía cilindros de potência verticais e cilindros de compressão horizontais em uma estrutura comum. Esses motores-compressores angulares integrais de quatro tempos, com ignição por faísca e rotação de 300 rpm, eram muito mais compactos do que os horizontais, mas apresentavam uma potência média de apenas 37,5 hp (28 kW) por cilindro. Eram construídos com quatro, seis ou oito cilindros de potência e, tipicamente, metade desse número de cilindros de compressão. Essas máquinas gradualmente ganharam preferência em relação aos horizontais para aplicações com potência inferior a cerca de 300 hp (224 kW), mas levaria mais de uma década até que os motores-compressores angulares de curso mais longo e grande diâmetro representassem uma ameaça aos maiores motores horizontais utilizados em gasodutos de longa distância.

Figura 2.

Em 1937, apenas três anos antes do centenário da empresa, H.C. Lehm, da Worthington, apresentou um artigo à American Gas Association em Nova York. O artigo de Lehm destacava as práticas (então) vigentes no projeto e construção de equipamentos de compressão de gás utilizados nos principais gasodutos e em diversos outros setores. O último artigo da série "Fundamentos da Compressão" focou em trechos que destacavam a avaliação da Worthington sobre a tecnologia de grandes compressores a gás em 1937 – uma época em que os compressores a gás horizontais atendiam às necessidades da indústria há mais de três décadas e os compressores a gás angulares ainda estavam em seus primórdios. Neste artigo, trechos do documento de 1937 comparam alguns dos "novos" compressores a gás verticais e angulares integrados. O artigo é citado com pequenas edições.

“Essas unidades padrão (horizontais) usadas em gasodutos são igualmente adequadas para compressão em outros campos, como a distribuição de gás manufaturado a pressões relativamente baixas, a compressão de gás de refinaria e de gases sintéticos desenvolvidos em processos químicos. Na maioria dos casos, porém, esse tipo de serviço exige uma capacidade unitária menor do que a do compressor de gasoduto, uma necessidade atendida por diversos projetos de desenvolvimento relativamente recente. Entre eles, destacam-se os chamados compressores angulares, em princípio uma adaptação do antigo motor de sopro vertical horizontal para alto-forno, mas com as posições relativas das extremidades de potência e compressão invertidas. Essas unidades são construídas com a biela de potência vertical e a biela do compressor horizontal acopladas a uma caixa de manivela comum ou com caixas de potência e compressão separadas, lado a lado, em uma caixa de manivela comum. O projeto proporciona uma faixa considerável de capacidade, já que qualquer tamanho específico de cilindro de potência pode ser combinado em unidades de um a quatro cilindros de compressão, que podem ter qualquer diâmetro dentro de uma faixa razoável para atender às condições específicas.”

“A unidade de potência vertical, em combinação com os compressores horizontais compactos, resulta em todas as peças localizadas em pontos de fácil acesso, tanto para a conexão das tubulações de sucção e descarga do compressor e dos intercoolers, quando necessários, quanto para manutenção e ajustes em campo. A área ocupada e os requisitos de fundação são pequenos, resultando em um custo relativamente baixo por cavalo-vapor da estação. Quando o fornecimento de água de resfriamento for um problema, podem ser utilizados ventiladores com sistema fechado, reduzindo o consumo de água ao mínimo. Uma instalação desse tipo é ideal para locais temporários, pois toda a estação pode ser deslocada com custo mínimo.”

Outro tipo é o motor a gás vertical multicilíndrico, com o compressor formando uma unidade separada, acionado por meio de um acoplamento na extremidade do eixo do motor, ou com os cilindros do compressor e o mecanismo de acionamento montados em uma extensão da estrutura principal do motor. Este último forma uma unidade compacta e autossuficiente e possui quase todas as vantagens do tipo angular. Não é adaptado a uma gama tão ampla em número e tamanho de cilindros do compressor, mas não requer mais espaço na fundação e no piso, e em alguns casos requer menos. As forças de inércia deste tipo de unidade podem ser mais completamente balanceadas do que as do tipo angular, sendo o grau dependente do número e da disposição dos cilindros, da potência e do compressor. Por exemplo, uma unidade composta por quatro cilindros de potência e dois cilindros de compressor em uma extremidade apresenta apenas um leve desequilíbrio residual e, ao colocar um cilindro de compressor em cada extremidade, pode ser completamente balanceada, correspondendo ao motor de potência de seis cilindros. Em geral, as forças livres e os momentos de desequilíbrio da unidade vertical com cinco ou mais cilindros no total são de magnitude menor em comparação com os do compressor horizontal e, portanto, este tipo apresenta uma vantagem considerável para instalação. em solos pobres ou em locais onde a transmissão de vibrações seria indesejável.”

“Quando a potência exigida se aproxima da de uma unidade horizontal de dupla ação padrão, as vantagens desses tipos desaparecem em certa medida, pois são inerentemente mais caros por cavalo-vapor nos tamanhos maiores, e a economia de espaço e fundação é compensada pelo maior custo do motor.”

Continua...