Sugestões para aumentar a eficiência do compressor de ar e reduzir os custos

A maioria das indústrias depende do ar comprimido para alimentar as suas ferramentas mais essenciais. Os compressores de ar fornecem a potência necessária para acionar robôs, berbequins e outros equipamentos nas linhas de montagem, pelo que garantir que estão a funcionar com um desempenho ótimo é uma das melhores formas de otimizar a eficiência dos compressores de ar de uma empresa.

Como é que a eficiência de um compressor pode ser aumentada?

1. Análise preliminar da eficiência de diferentes tipos de compressores de ar
2. Compreender os factores que contribuem para a ineficiência dos compressores de ar
3. Rever a falta de sistemas de controlo para ajudar a melhorar a eficiência do compressor de ar.
4. Medir os custos de um sistema de compressor de ar ineficiente para justificar o investimento

A potência do ar comprimido torna-o a fonte de energia perfeita para aplicações intensivas, apesar da sua ineficiência inerente. A maioria dos compressores de ar necessita de quatro a oito vezes a potência da eletricidade para criar um cavalo de potência de ar comprimido. Além disso, existem muitos factores que tornam os compressores de ar menos eficientes ao longo do tempo:

• Ar com impurezasO ar que contém sujidade, pó ou outras impurezas pode provocar a acumulação de sujidade no interior de um compressor de ar. Esta acumulação desgasta as peças e reduz o volume interno, o que pode levar a um aumento dos custos de manutenção repetida do compressor de ar.
• HumidadeA água tem um calor específico elevado, o que significa que necessita de mais energia para alterar a sua temperatura. Além disso, acumula-se no interior do compressor de ar sob a forma de condensação e começa a enferrujar as peças a partir do interior. É necessário ter o cuidado de assegurar que o ar de entrada é tão fresco e seco quanto possível para melhorar a eficiência dos compressores de ar.
• Ar quenteO ar quente tem uma densidade mais baixa do que o ar frio. Por sua vez, o ar frio é naturalmente mais comprimido do que o ar quente, o que significa que é muito mais eficiente bombear ar frio para o compressor de ar. E isso ajuda a aumentar a eficiência dos compressores de ar, o que leva a uma maior produtividade.

A seguir, vamos explorar e fornecer dicas sobre como aumentar a eficiência dos compressores de ar. Com estas informações, poderá melhorar o desempenho dos compressores de ar e aumentar a sua vida útil, o que reduzirá os custos de energia e gerará taxas de retorno mais elevadas.

Análise da eficiência de diferentes tipos de compressores de ar

São utilizados diferentes tipos de compressores de ar na indústria e compreender as diferenças entre eles é um excelente começo para maximizar o eficiência dos compressores de ar.

Os tipos mais comuns de compressores de ar utilizados atualmente são os seguintes

• Compressor alternativoEstes compressores utilizam um ou mais pistões para comprimir o ar. O movimento ascendente e descendente dos pistões comprime o ar dentro da câmara e depois liberta-o para o depósito. Um sistema de válvulas permite que o ar entre e saia destas câmaras de pistão.

• Compressor de parafusoEste tipo de compressor utiliza um conjunto de parafusos helicoidais para comprimir o ar. O compressor introduz ar na câmara e os parafusos helicoidais empurram o ar para um volume cada vez mais pequeno, aumentando assim a pressão do ar retido. O mesmo se aplica a outros tipos de compressores rotativos, como as unidades de palhetas rotativas.

• Compressor de ar centrífugoNeste tipo de aparelho, um conjunto de lâminas radiais comprime o ar. Estas lâminas aspiram o ar pelo centro e a rotação a alta velocidade das lâminas comprime-o.

• Compressor scroll isento de óleoCompressores scroll isentos de óleo: Devido ao número de peças móveis e às aplicações de metal sobre metal nos compressores de ar, estes requerem frequentemente a utilização de óleo para proporcionar uma lubrificação ampla. Os compressores scroll isentos de óleo não requerem lubrificação contínua e são as ferramentas de eleição para muitas instalações limpas.

Quando se trata de compressores de ar, existem muitas marcas diferentes, cada uma com designs e especificações de desempenho únicos. Comprar o tipo correto de compressor a uma empresa de renome garante uma vida útil mais longa e um maior retorno do seu investimento.

Que factores contribuem para a ineficiência do compressor de ar?

Para aumentar a eficiência dos compressores de ar, é necessário conhecer os factores que a degradam. Um compressor de ar é um sistema co-dependente de controlos e conceção, e estes sistemas relacionam-se entre si para proporcionar um sistema eficiente.

Vejamos os cinco factores que contribuem para a diminuição da eficiência do compressor de ar e como os corrigir.

1. Falta de sistemas de controlo para ajudar a melhorar a eficiência dos compressores de ar.

   Os controlos de um compressor de ar são a ligação entre a potência do compressor e a carga exigida. É essencial fazer corresponder os controlos à capacidade do equipamento. Os compressores são construídos para fornecer um determinado volume de ar num intervalo de pressão específico e os controlos são o que regula a sua capacidade de parar quando esse intervalo designado é atingido. Por outro lado, eles especificam uma pressão mínima na qual o compressor deve reiniciar. Uma vez que uma pressão elevada sustentada coloca um sistema sob maior tensão, é vantajoso ter um sistema de controlo apertado que possa fornecer uma pressão constante e utilizável mais próxima do requisito mínimo do que do máximo.

   Estas são algumas delas sistemas de controlo para compressores de ar que podem ajudar a aumentar a eficiência do equipamento:

   • Comandos de arranque e paragem: Estes comandam o sistema de compressores para ligar e desligar, dependendo da pressão desejada.

   • Controlos de carga/descarga: Funcionam em conjunto com os controlos de arranque/paragem, sinalizando o compressor para libertar pressão.

   • Controlos modulantes: Um compressor tem de controlar as suas próprias necessidades, como o caudal, e os controlos modulantes permitem ao utilizador ajustar este parâmetro. Em comparação, os controlos multi-passos oferecem a possibilidade de funcionar sem carga de pressão total.

   • Controlos duplos e auto-duplos: Oferecem ao utilizador a possibilidade de selecionar entre interruptores de arranque/paragem ou de carga/descarga.

   • Deslocação variável: Este parâmetro permite que o compressor funcione em várias condições de carga parcial.

   • Variador de velocidade: Este controlo cria uma saída contínua de potência no motor, eliminando a saída quantificada e permitindo que o motor responda a muitos níveis diferentes de exigência.

   • Controlos principais do sistema: Trata-se de um conjunto de controlos para compressores de ar, proporcionando ao utilizador uma capacidade mais simplificada para aumentar a eficiência do dispositivo. Os controlos principais do sistema são úteis para sistemas mais complexos em que os controlos localizados não são suficientes para gerir o sistema. Um bom conjunto de controlos principais do sistema pode até fornecer análises e tendências para ajudar a afinar o sistema.

   • Controladores de pressão e caudal: Funcionam como armazenamento de energia de reserva, permitindo o acesso a um abastecimento rápido em caso de queda de pressão.

2. Melhorar a conceção global do sistema aumenta a eficiência do compressor de ar.

   A conceção de um compressor de ar é um dos factores mais importantes para o seu funcionamento eficiente.

   Seguem-se algumas sugestões para otimizar a conceção do sistema e aumentar a eficiência do compressor de ar:

   • Dimensionamento correto do sistema de distribuiçãoO tamanho e o material utilizado para o sistema de distribuição de ar comprimido podem ser críticos para garantir um caudal e uma pressão adequados nos pontos de utilização mais remotos. A utilização de um material liso e não corrosivo, como a tubagem de alumínio, também ajuda a garantir um caudal e uma pressão adequados. Se estiver planeada uma expansão futura, o sobredimensionamento antecipado do sistema de distribuição permitirá poupar milhares de dólares no futuro.

   • Reduzir as curvas e os ângulos no percurso do fluxoA presença de curvas acentuadas aumenta a quantidade de fricção no ar comprimido, provocando o seu aquecimento e o desgaste das peças. Esta produção de calor esgota o sistema de energia e provoca maiores quedas de pressão, o que acaba por resultar numa pressão de alimentação mais baixa. Ao endireitar o percurso do fluxo, o sistema desperdiça menos energia e dura mais tempo.

   • Evitar o desperdício de calor com um sistema de recuperação de calor. Os compressores de ar funcionam com uma eficiência de 10%, ou seja, a maior parte da energia é perdida sob a forma de calor. Utilizando um sistema de recuperação de calor, quase toda a energia perdida pode ser recuperada e utilizada para aquecimento ambiente ou outras aplicações.

   • Utilizar um depósito de armazenamento para suavizar o fornecimento de pressãoOs depósitos de armazenamento facilitam a curva geral de fornecimento de pressão de ar, permitindo que um fornecimento de ar complemente o sistema quando necessário. Se for adquirido um depósito de armazenamento, escolha um tamanho adequado para o compressor de ar, potência e aplicações.

   • Assegurar que o ar de entrada é frescoExistem várias formas de arrefecer o ar que entra, por exemplo, com um permutador de calor, o que reduzirá imediata e drasticamente o consumo de energia.

   • Considere a utilização de vários pequenos compressores de ar em vez de um grande.Quanto maior for a carga de trabalho de um único compressor, menor será a sua eficiência. Deve ser considerada a instalação de vários compressores de ar mais pequenos em vez de um maior e a utilização de controlos principais do sistema para os fazer funcionar em sincronia. Desta forma, quando a carga diminuir, apenas alguns dos compressores estarão a funcionar.

   • Reduzir ou eliminar as fugasA perda de ar comprimido devido a fugas no sistema de distribuição não só resulta numa pressão mais baixa no ponto de utilização e na ineficiência que isto pode causar, mas também faz com que o compressor funcione mais tempo e com mais esforço para tentar manter a pressão do sistema. Um sistema eficaz de gestão de fugas pode reduzir o custo de funcionamento do sistema de ar comprimido até 25-30%.

   As práticas acima referidas tornam o compressor de ar mais eficiente e reduzem os custos do compressor de ar, reduzindo a possibilidade de trabalhos de manutenção não planeados.

3. Examinar as necessidades do sistema

   Demasiadas vezes, os compressores de ar estão mal adaptados e mal adaptados às necessidades reais dos aparelhos que alimentam.

   Eis algumas formas de garantir que o sistema não desperdiça energia:

   • Reduzir o excesso de pressão no seu sistema: Muitas vezes, um sistema que apenas necessita de 60 psi para funcionar, extrai 100 psi de um compressor de ar. Este ar extra não é utilizado, uma vez que o regulador evita danos no equipamento, e é descarregado no final do período de utilização. A pressão do sistema deve corresponder à pressão exigida pelos dispositivos.

   • Quantificar todas as necessidades do compressor: Se o compressor de ar alimentar vários aparelhos, é necessário somar a carga máxima de pressão que estes irão necessitar. Este cálculo permite-lhe ver qual o tamanho do compressor de ar necessário.

   • Apoiar o sistema com reservatórios de ar: As aplicações em que diferentes dispositivos contribuem para os períodos de pico beneficiam de um armazenamento de ar adicional. Estes depósitos funcionam como reservatórios de ar.

   • Conhecer o perfil de carga do sistema: Um sistema de ar comprimido pode ter de satisfazer diferentes níveis de procura num determinado período, e tem de ser capaz de funcionar eficientemente tanto em cargas altas como baixas. Em muitos casos, é preferível utilizar vários compressores, ou compressores equipados com variadores de velocidade ou de frequência, para lidar com perfis de carga mais complexos.

   • Reduzir a pressão do sistema: Trabalhar com uma pressão mínima é uma das melhores formas de aumentar a eficiência do compressor de ar. Pequenos aumentos de pressão podem resultar em gastos significativos de energia, pelo que este deve ser sempre um objetivo a ter em conta.

   • Desdobrar o sistema com diagramas de blocos: Para maximizar a eficiência, a pressão de entrada em cada elemento da cadeia de ar deve ser medida. Esta medição inclui a queda de pressão através do dispositivo que separa o ar e o lubrificante, bem como o inter-estágio e os diferentes componentes. Desta forma, o desempenho de todo o sistema pode ser ajustado.

4. Redução da queda de pressão

   A perda de pressão ocorre por várias razões, mas minimizar as fontes indesejadas de perda de pressão é um dos maiores presentes que pode dar ao seu sistema de compressor de ar.

   Seguem-se algumas dicas sobre como reduzir as quedas de pressão:

   • Utilizar tamanhos de tubagem adequados: Quando as tubagens entre os cabeçalhos de distribuição e o equipamento são mal dimensionadas, o resultado é a ineficiência. Certifique-se de que as tubagens suportam os caudais máximos e não apenas os médios.

   • Reduzir a humidade: A humidade provoca condensação, que leva à ferrugem, que por sua vez provoca fugas e maior resistência ao fluxo. Os filtros de ar devem ser mudados e o equipamento de secagem deve ser mantido para evitar a humidade.

   • Manter os filtros limpos: Quando a sujidade obstrui os filtros de ar, torna-se mais difícil para o sistema retirar o ar do interior e empurrá-lo para baixo. Esta situação provoca quedas de pressão. No entanto, é fácil de evitar se for mantido um calendário de substituição dos filtros.

   • Manter as quedas de pressão baixas: Ao comprar artigos como secadores, separadores, filtros, reguladores, lubrificadores, mangueiras, ligações ou pós-refrigeradores, opte sempre por aqueles com a menor queda de pressão possível.

   • Otimizar o percurso do fluxo de ar: Quanto maior for a distância que o ar tiver de percorrer, maior é a probabilidade de se perder. O sistema deve ser projetado para mover o ar na menor distância possível.

5. Siga um programa de manutenção regular e tenha um lista de controlo para a manutenção preventiva correta dos compressores de ar.

   Talvez a ferramenta mais importante para aumentar a eficiência do compressor de ar a longo prazo seja agendar datas regulares para a manutenção do compressor de ar. Devido ao número de peças móveis, ao fluxo constante de ar e à utilização intensiva a que as máquinas estão sujeitas, é essencial mantê-las nas melhores condições. Caso contrário, factores como a condensação e filtros sujos desgastarão o sistema, levando a um aumento dos custos de reparação.

   Antes de mais, o trabalho de manutenção deve ter como objetivo detetar fugas. As fugas são responsáveis pela grande maioria das perdas de ar e dos problemas de eficiência. Mesmo uma pequena fuga pode significar uma enorme perda de energia num compressor de ar, colocando uma tensão adicional no motor e provocando um desgaste prematuro. A consequente queda na pressão do ar faz com que as ferramentas trabalhem mais e demorem mais tempo a efetuar o mesmo trabalho.

   Para obter uma estimativa aproximada da quantidade de fugas no sistema, divida o tempo de carga em minutos pela soma dos tempos de carga e descarga e multiplique o resultado por 100. Se o produto for superior a 10, deve mandar verificar se o sistema tem fugas. Esta avaliação pode ser feita rapidamente e com precisão utilizando detectores ultra-sónicos. Repare as fugas de forma atempada e metódica, dando prioridade às fissuras mais importantes e efectuando controlos regulares das restantes.

   Conforme mencionado, é importante manter um cronograma de troca de filtros e de manutenção regular. Dependendo da operação, essa etapa preventiva pode ser realizada por funcionários treinados nos procedimentos ou por técnicos qualificados.

Os custos de um sistema de compressor de ar ineficiente

Os sistemas de compressores de ar ineficientes são dispendiosos de várias formas:

• DinheiroOs compressores de ar que funcionam de acordo com as especificações são rápidos, fiáveis e produtivos. Quando funcionam de forma ineficiente, a mesma tarefa que costumava demorar 30 minutos pode agora demorar 40 minutos, o que significa mais horas de trabalho e um aumento da fatura de eletricidade para fazer funcionar o equipamento.

• TempoO tempo perdido também afecta o seu resultado final, abrandando a produção e diminuindo o potencial de lucro. Manter os compressores de ar eficientes, operacionais e com boa manutenção garante-lhe a manutenção de um bom calendário de produção.

Devido às perdas potenciais que um sistema de compressor de ar pode ter nas instalações de uma empresa, é fundamental seguir os passos acima para otimizar a eficiência do compressor de ar. Os exemplos incluem a realização de manutenção de rotina, a otimização da conceção do sistema ou a implementação de políticas da empresa para a utilização adequada dos controlos do sistema de compressor de ar. Tudo isto contribui para reduzir os custos de compressão de ar e maximizar a eficiência do compressor de ar.