Medição de KPIs para controlo de compressores de ar em instalações industriais

Os KPIs são um bom indicador de desempenho e ajudam a avaliar o sucesso de uma instalação de ar comprimido. Muitas vezes, o sucesso é simplesmente a realização repetida e periódica de algum nível de objectivos operacionais do equipamento de ar comprimido e é definido em termos de progresso em direção a objectivos estratégicos.

Consequentemente, a escolha dos KPIs correctos para a monitorização do compressor depende de uma boa compreensão do que é realmente importante. O que é considerado importante depende frequentemente do departamento responsável pela medição do desempenho. As avaliações dos KPIs da instalação de ar comprimido conduzem frequentemente à identificação de possíveis melhorias, pelo que os indicadores de desempenho estão normalmente associados a iniciativas de melhoria que são conduzidas pela empresa.

Um dos aspectos mais importantes, mas muitas vezes negligenciado, da KPIs de fabrico industrial é o facto de serem uma forma de comunicação. Como tal, regem-se pelas mesmas regras e boas práticas que qualquer outra forma de comunicação. É muito mais provável que as informações pertinentes sejam assimiladas e postas em prática.

Analisemos os seguintes pontos para a medição correcta dos KPIs no trabalho de controlo de instalações de compressores e ar comprimido:

1. Que KPIs para o controlo do equipamento de compressores de ar são mais importantes?
2. Como efetuar a medição do desempenho da pressão em compressores de ar
3. Quais são os desafios que podem ser encontrados ao monitorizar os KPIs da instalação?
4. Conclusões sobre a utilização de KPIs para o controlo de compressores de ar

A medição chave do desempenho é importante para os sistemas de ar comprimido devido ao elevado custo do seu funcionamento. A norma do sector é medir muito pouco o desempenho destes sistemas, mas sabemos por experiência que um número significativo de sistemas de ar comprimido funciona de forma muito ineficiente e com elevados níveis de desperdício. Também sabemos que os proprietários e operadores destes sistemas muitas vezes não estão conscientes dos problemas. A medição do desempenho e do OEE destes sistemas traz à luz do dia a consciência dos problemas. Assim, um bom sistema de medição e avaliação dos indicadores-chave de desempenho para os sistemas de ar comprimido é a solução. monitorização de sistemas de ar comprimido ajudará a aumentar o desempenho e conduzirá a melhorias substanciais nos custos de funcionamento, fiabilidade e qualidade do ar comprimido.

Que KPIs para o controlo do equipamento de compressores de ar são mais importantes?

Os KPIs para o controlo do compressor de ar são importantes, especialmente a pressão do ar. De facto, é tão importante que muitos utilizadores sacrificam a eficiência energética por uma boa pressão do sistema. Num sistema típico, existem frequentemente centenas de dispositivos de medição de pressão em toda a instalação que mostram o estado da pressão do ar, o que também é uma indicação da sua importância.

Mais importante ainda, os produtores de ar comprimido têm de garantir que dispõem de um fluxo de ar comprimido limpo, seco e estável, fornecido à pressão correcta, de uma forma rentável. Além disso, os proprietários e operadores de sistemas devem minimizar o desperdício causado por fugas, procura artificial e utilização incorrecta do ar comprimido.

Mas como é que sabemos que estamos a atingir estes objectivos? É aqui que entra a medição, como qualquer auditor de sistemas de ar comprimido sabe. Sem alguma forma de medição, o sistema não pode ser corretamente gerido. Ao medir os sistemas de ar comprimido e compará-los com os valores de referência típicos, um bom auditor de ar comprimido (ou gestor de energia) pode determinar muito rapidamente se um determinado sistema tem potencial para ser melhorado. Muitas vezes, isto envolve a colocação de medidores temporários nos compressores de ar, mas mais valioso é um bom sistema de monitorização permanente que permita aos operadores garantir que o seu sistema está a funcionar corretamente e que se mantém assim a longo prazo.

Medição do desempenho da pressão dos compressores de ar

Vejamos alguns exemplos de formas de medir o desempenho da pressão. A forma mais simples é os operadores do sistema verificarem periodicamente o manómetro nas suas máquinas de produção.

Se a agulha do manómetro estiver entre as marcas alta e baixa, tudo está bem. Mas se o operador não olhar sempre para o manómetro, pode perder momentos em que este parâmetro-chave está fora do intervalo normal. Uma melhor forma de monitorizar o desempenho da pressão é registar os dados e traçar um gráfico da pressão ao longo do tempo. O gráfico de pressão abaixo mostra uma semana típica na fábrica de processamento e montagem de metais.

O objetivo da fábrica era ter sempre a pressão nas ferramentas de montagem críticas acima de 90 psi, que é o valor nominal das ferramentas. Podemos ver no gráfico que parece que este objetivo foi atingido durante este período de medição. No entanto, durante este período, a fábrica comunicou problemas com as ferramentas. Se aprofundarmos um pouco mais, descobrimos que esta pressão medida é na descarga do compressor de ar, não nas ferramentas.

Como mostra a figura abaixo, um gráfico adicional com uma medição de pressão real na entrada da ferramenta mostra que a pressão está a descer abaixo dos 90 psi. Se os operadores fizessem uma leitura pontual no momento errado, perderiam os eventos de baixa pressão que ocorreram mais tarde, durante um período de pico de produção. É interessante notar que, apesar das centenas de pontos de medição no seu edifício e da importância da pressão do ar para as ferramentas de montagem da fábrica, a pressão do ar comprimido não era um parâmetro monitorizado.

A instalação de alguns medidores adicionais para o caudal e amperes do compressor/secador de ar fornece mais informações sobre este sistema. Nesta figura, podemos ver que os problemas de pressão são causados por eventos transitórios de caudal elevado e que existe uma grande queda de pressão nalguns componentes a um caudal elevado (foi determinado que se tratava de um filtro do secador de ar).

O consumo de energia parece ser excessivo para o nível de caudal, o sistema está a consumir uma média de 27 kW por 100 cfm enquanto produz 500 cfm. Isto difere de um valor ótimo de cerca de 20 kW por 100 cfm. E é interessante notar que parece ter havido uma mudança de patamar no fluxo de baixo nível durante as horas de não-produção no início e no final da medição (fluxo de fim de semana).

Apesar de um sistema de monitorização abrangente, esta instalação tinha problemas de pressão, elevados níveis de resíduos no sistema e uma fraca eficiência na produção de ar comprimido. O sistema de gestão do ar comprimido não tinha indicadores-chave de desempenho claros e não dispunha de um bom sistema de comunicação com os gestores de energia para os sensibilizar para estes problemas.

Desafios inesperados aumentam a dificuldade

Os sistemas de medição de KPI para compressores colocam frequentemente problemas inesperados que podem dificultar o cálculo e a análise. Os mais comuns:

• Picos de ponto de orvalhoPor vezes, a falha dos secadores de ar, ou uma má conceção do sistema, faz com que a água chegue aos caudalímetros de massa térmica. Como este tipo de medidor de caudal não pode funcionar com ar comprimido húmido, os cálculos do KPI estarão errados.

• Montagem do medidor de caudalPor vezes, os caudalímetros não são instalados de acordo com as especificações do fabricante, o que conduz a erros de medição. A maioria dos caudalímetros instalados em sistemas de ar comprimido são dispositivos de massa térmica colocados à saída do sistema, a jusante do secador. Se o secador for uma unidade do tipo dessecante, esta colocação não captará o caudal de purga para o secador, fazendo parecer que o compressor de ar está a consumir mais energia do que deveria. Esta colocação não capta os caudais consumidos por fugas ou resíduos de drenagem na sala do compressor. Por este motivo, é importante utilizar tanto o caudal calculado (com base no estado do compressor) como o caudal medido como comparação e, por vezes, instalar medidores de caudal que medem diretamente na descarga de cada compressor de ar.

• Caudais muito variáveisSe um medidor de caudal for colocado na descarga de um compressor de ar com carga e descarga, e os dados forem traçados, o resultado será uma linha espessa e difusa que é difícil de interpretar. Nestes casos, é necessário aplicar uma média móvel aos dados para evidenciar as tendências do sistema.

• Alteração da direção do fluxoDireção do fluxo: Por vezes, dependendo da colocação de um medidor de caudal, a direção do fluxo muda. Um exemplo disto pode ser o caudal que entra e sai de um recetor que é colocado na descarga de um compressor de ar que não está a funcionar. O medidor de vazão captará o fluxo para dentro e para fora do recetor à medida que a pressão do sistema muda. A maioria dos medidores de caudal mássico térmico não tem forma de indicar a direção do caudal, pelo que o caudal negativo será registado como caudal positivo, o que distorcerá o cálculo do KPI. Algo semelhante pode acontecer se um medidor de caudal for instalado num sistema de tubagem em anel. Por este motivo, serão necessários cálculos especiais para processar os dados. Existem comutadores de direção de caudal que podem ser utilizados para corrigir esta situação. Também existem medidores de caudal que podem medir a direção do caudal para resolver este problema.

Conclusões sobre a utilização de KPIs para o controlo de compressores de ar

Ter uma ferramenta para medir os KPIs para a monitorização do compressor de ar é um ativo valioso para os gestores de energia da fábrica, mas é importante que o resultado deste sistema seja claro e simples de utilizar. Uma prática recomendada é monitorizar a saída de energia específica de um sistema para garantir que a produção de ar comprimido é e permanece eficiente.

Acompanhar o fluxo e o consumo de energia ao longo do tempo e comparar os períodos de medição pode indicar aos operadores da fábrica a tendência do sistema de ar comprimido em termos de utilização correcta ou incorrecta do ar comprimido e dos níveis de desperdício. É importante ter um sistema para chamar a atenção do operador se os KPIs começarem a mostrar leituras anormais. Desta forma, podem ser feitos ajustes e melhorias em tempo útil.