Métodos de controlo para compressores de ar com variabilidade de carga e consumo

Como a procura não é constante, a grande maioria das empresas passa por períodos em que a produção tem de ser aumentada e por períodos em que abranda ou pára. O motor da produção em muitas indústrias é a instalação de ar comprimido e compreender as implicações comerciais destas alterações é fundamental para garantir que os compressores de ar permanecem funcionais e eficientes. 

Em seguida, são explicados os métodos de controlo dos compressores de ar mais utilizados pelos técnicos das fábricas para funcionarem com o máximo desempenho, independentemente da velocidade de produção.

Como melhorar a utilização do ar comprimido em função do nível de produção?

Se a empresa se encontra numa fase inicial de produção intensiva, é aconselhável incluir a instalação de ar comprimido no processo de planeamento e preparação, de modo a acelerar a produção.

• O sistema de ar comprimido é fundamental para a produção, por isso, certifique-se de que o compressor de ar atual tem capacidade para acompanhar e fazer face às exigências do aumento da produção. Por conseguinte, recomenda-se que este aspeto seja avaliado e que o sistema de ar comprimido seja tido em conta antes do aumento da produção, de modo a poder fazer face a problemas futuros.

• Se for necessário adquirir um compressor de ar adicional para fazer face a um aumento da procura, é aconselhável investir num compressor de maior dimensão para poupar dinheiro. O compressor de ar antigo pode ser deixado como reserva, caso algo inesperado aconteça com a unidade principal.

• Mais ar comprimido significa mais humidade de saída, pelo que o sistema tem de estar preparado para lidar com a humidade extra que o aumento do ar comprimido irá produzir. A humidade pode ser prejudicial para as instalações de ar, válvulas, ferramentas pneumáticas e processos finais. Antes de aumentar a produção, recomenda-se que se examine se os métodos de secagem do sistema (secadores de ar integrados, pós-refrigeradores ou sobrecompressão) podem compensar o aumento da humidade no sistema e melhorar a qualidade do ar comprimido.

• Os reservatórios de ar fornecem armazenamento temporário que o sistema pode utilizar durante os picos de procura. O armazenamento melhorado ajuda a garantir um fornecimento de ar suficiente e a reduzir o número de arranques registados pelo motor do compressor de ar.

• A última década assistiu a um grande avanço nas tecnologias de ar comprimido para maximizar a eficiência energética e o desempenho do compressor de arespecialmente com compressores de maior potência. É importante estar ciente das novas características e vantagens das actuais tecnologias de ar comprimido, especialmente se o compressor de ar tiver mais de 10 anos.

Sistemas de controlo dos compressores de ar para parar ou interromper as instalações em função das necessidades de produção

Quer seja necessário reduzir ou parar a produção, os compressores de ar devem ser desligados temporária e manualmente, mesmo que estejam integrados num controlador central. Se tal não for feito, a máquina pode funcionar com uma capacidade mínima para compensar pequenas fugas na sua rede de ar comprimido.

• Compressores de ar com acionamento de velocidade variável (VSD)A paragem do programa deve ser efectuada e não se deve esquecer de deixar a fonte de alimentação ligada para manter a bateria de condensadores carregada e pronta para ser reiniciada.

• Compressores de ar arrefecidos a águaDepois de desligar o compressor de ar, a alimentação de água deve ser isolada. Isto evitará a formação de condensação no interior dos elementos do compressor. Os sistemas de arrefecimento por jato de ar também devem ser desligados. 

• Compressores de ar isentos de óleoO veio de transmissão principal deve ser rodado manualmente através do acoplamento de transmissão do motor, três voltas completas, uma vez por semana. Isto destina-se a evitar que as fases de compressão de baixa e alta pressão se prendam durante um longo período de inatividade. Se o compressor de ar for uma versão VSD, a fonte de alimentação deve ser ligada novamente depois de rodar o compressor de ar manualmente para proteger os condensadores de acionamento do inversor.

• Compressores de ar centrífugosDeve ser efectuada uma paragem do programa e a alimentação eléctrica deve ser deixada ligada. A bomba de óleo auxiliar deve ser deixada ligada eletricamente enquanto o compressor de ar estiver parado. Isto manterá a temperatura do óleo e iniciará periodicamente a bomba de óleo auxiliar para fazer circular o óleo quente para os rolamentos durante longos períodos de paragem.

• Geradores e secadores de gás (adsorção ou refrigerante)Estes podem ser parados manualmente e despressurizados, se necessário. Ao despressurizar os geradores de gás, o nível de oxigénio na casa das máquinas deve ser monitorizado.

Como reiniciar a instalação de um compressor de ar?

1. Desligar a alimentação eléctrica do compressor de ar.

2. Retirar a proteção do veio de acionamento e rodar o acoplamento de acionamento para verificar se o compressor de ar roda livremente. Se o compressor de ar rodar livremente, voltar a colocar o resguardo e ligar a alimentação eléctrica do compressor de ar.

3. Ligar o sistema de arrefecimento por jato de água e ar (se o compressor de ar for arrefecido a água).

4. Fechar a válvula de libertação de ar do compressor de ar e ligar o compressor de ar.

5. Abrir lentamente a válvula de libertação de ar até que a pressão de ar seja igualada entre o compressor de ar e a alimentação de ar. Nesta altura, o compressor de ar está de novo em funcionamento.

Como poupar energia durante os períodos de vazio?

Uma das vantagens de reduzir a produção é a poupança de energia envolvida. Uma vez que o ar comprimido é responsável por uma grande parte dos custos totais de energia de uma fábrica, a redução da produção pode ter um impacto positivo. As oportunidades de poupança de energia são descritas abaixo.

1. Redução das horas de funcionamento em vazio. A procura de ar num sistema industrial de ar comprimido flutua. Esta procura flutuante pode ser explorada para reduzir as horas de funcionamento em vazio para otimizar a eficiência energética.

   • Controladores de compressores de arProporcionam formas fáceis de reduzir as horas de funcionamento sem carga. Se tiver vários compressores de ar, é provável que o controlador esteja configurado para o fazer automaticamente. Se não existir um controlador central, é provável que as bandas de pressão dos compressores de ar tenham sido configuradas num método em cascata. Isto significa que quando a pressão de ar alvo é atingida, os controladores de bordo param as máquinas. Se os compressores de ar forem deixados a funcionar sem carga após as horas de trabalho, continuam a consumir até 25% da energia consumida a plena carga. Se houver fugas no sistema, os compressores de ar podem passar a funcionar a plena carga ocasionalmente, consumindo ainda mais energia.

   • Desligar os compressores de arQuanto mais curto for o tempo de produção, mais custos de energia podem ser poupados desligando os compressores de ar em vez de os deixar a funcionar sem carga. Se a produção for reduzida mas não interrompida, considere isolar as áreas não utilizadas da fábrica e actualize o plano em conformidade. 

2. Eliminar as fugas de arSe a instalação do compressor de ar for antiga, as fugas de ar podem representar uma enorme perda de energia. Até 20% do consumo total de ar comprimido pode ser perdido devido a fugas, e 80% das fugas de ar nem sequer são audíveis. Por isso, verifique se há fugas no seu sistema para poupar dinheiro.

3. Banda de pressão reduzidaComo regra geral para a maioria dos compressores de ar, uma redução de 1% em PSI resultará numa poupança de energia de 2%. As definições de pressão do compressor de ar devem ser ajustadas até se conseguir atingir a pressão mais baixa e reduzir a banda de pressão sem afetar a aplicação. Se a instalação do compressor de ar tiver um sistema centralizado responsável por vários controladores, a rede pode ser ajustada para funcionar dentro de uma banda de pressão estreita, assegurando que a rede de ar comprimido é adaptada às necessidades específicas. O controlador também pode criar manual ou automaticamente duas bandas de pressão diferentes para otimizar a utilização de energia em períodos diferentes, reduzindo drasticamente os custos de energia nas horas de menor consumo.

4. Recuperação de energiaUma importante oportunidade de poupança é a recuperação do calor residual dos compressores de ar. Sem recuperação de energia, este calor perde-se para a atmosfera através do sistema de arrefecimento e da radiação. A quantidade de energia eléctrica que pode ser recuperada depende do tamanho do compressor de ar e das horas de funcionamento. As recuperações típicas situam-se entre 70% e 94%. A recuperação de calor do ar comprimido reduz a necessidade de comprar energia, resultando em menores custos de funcionamento e emissões de CO2.

5. Instalação do tipo correto de compressor de arA maior parte dos processos de produção requer diferentes níveis de procura em alturas diferentes, o que pode significar que o compressor de ar está a funcionar sem carga ou em vazio durante longos períodos. É possível obter grandes poupanças substituindo um compressor de ar de velocidade fixa por uma unidade VSD, uma vez que esta produz ar comprimido apenas quando é necessário. Isto também minimiza o funcionamento em vazio do compressor de ar.

Por isso, a instalação de ar comprimido deve ser feita tendo em conta as necessidades de produção da fábrica, uma vez que se trata de um investimento importante e, embora o custo mensal de um compressor novo seja inferior ao de um antigo, deve ser sempre assegurado o retorno do investimento. Existem ferramentas, serviços e métodos de monitorização para compressores de ar que podem ajudar a avaliar a eficiência e a encontrar formas de expansão para garantir a eficiência durante todas as fases de produção.