Como calcular a eficiência de um sistema de ar comprimido

Calcular o eficiência de um sistema de ar comprimidoO novo sistema traz consigo algumas vantagens para o sector industrial, tais como

• Poupança total do investimento inicial em manutenção durante o ciclo de vida de uma 75%.
• Poupanças de energia entre 20 e 50%.

Como é do conhecimento de muitos gestores de instalações, o ar comprimido é um elemento necessário numa vasta gama de indústrias. É muitas vezes referido como a quarta maior fonte de energia de uma fábrica, depois da eletricidade, do gás natural e da água. Para a maioria das empresas, é um elemento vital do seu processo de produção.

No entanto, com demasiada frequência, os sistemas de ar comprimido são altamente ineficientes, resultando numa perda significativa de energia (e de custos). Com isto em mente, neste artigo vamos concentrar-nos em rever como calcular a eficiência de um sistema de ar comprimido, as razões que o tornam ineficiente e quais são os factores no sistema onde ocorrem as perdas de energia.

A eficiência do compressor varia consoante o tipo, a dimensão e o desempenho do compressor. Relativamente à altitude, é apresentada a seguinte tabela:

Para testar o sistema de ar comprimido e verificar a sua eficiência, é efectuado um teste manual, que consiste em ligar o compressor com o ar do reservatório a descarregar para a atmosfera através do bocal de fluxo integrado no sistema.

Quando o compressor arranca, a pressão é aumentada até um determinado ponto e, quando se garante que o sistema está inundado de pressão, a válvula é fechada para manter a pressão e estabilizar o sistema. São registados os seguintes valores:

• Pressão do recetor.
• Pressão e temperatura antes do bocal.
• Queda de pressão no bocal.
• Velocidade do compressor.
• kW, kWh e amperes consumidos pelo compressor.

Se o sistema tiver fugas, estas serão observadas através da ativação do compressor sempre que detetar alterações de pressão, o que geralmente ocorre antes do início da descarga ou da despressurização.

O cálculo da eficiência de um sistema de ar comprimido na sua fábrica é o primeiro passo antes da colocação em funcionamento. melhorias técnicas nas máquinas industriais para reduzir os custos de produção e de funcionamentoEste facto requer uma atenção especial. Neste contexto, é necessário analisar as perdas de energia no sistema de ar comprimido.

Poderá ficar surpreendido ao saber quanto pode poupar fazendo alguns ajustes simples ao seu sistema de ar comprimido. O cálculo da eficiência do sistema é uma forma inteligente de fazer com que a sua organização funcione de forma mais eficaz e sustentável.

Para calcular a eficiência de um sistema de ar comprimido sem um contador de kW, existe uma fórmula padrão que estima o consumo de amperes e volts medidos:

kW = (A x V x 1,732 x PF) / 1.000

Onde:

• A = amperes médios das três fases
• V = tensão média linha a linha
• PF = fator de potência medido ou estimado (o fator de potência a plena carga pode frequentemente ser obtido a partir da placa de identificação do compressor principal. Se não for conhecido, pode ser utilizado 0,85 a plena carga e 0,6 na posição sem carga).

Com a potência específica, o consumo é classificado e a eficiência do sistema é calculada, porque mostra o rácio da potência total do conjunto kW, incluindo ventoinhas de arrefecimento, bombas e outras cargas eléctricas em metros cúbicos (cfm) de saída.

Para cada tipo e modelo de compressor, a eficiência pode ser calculada através de testes e utilizando a fórmula geral. Atualmente, porém, cada fabricante tem a sua própria Folhas de dados GACI (Compressed Air Challenge), onde se pode encontrar o consumo de energia dos diferentes compressores e secadores de ar.

Estas folhas são de grande ajuda para os operadores, uma vez que encontram especificações de desempenho normalizadas, o que lhes permite tomar decisões imediatas sobre a escolha de um modelo de compressor adequado às suas necessidades. Podem ser utilizadas para comparar projecções de custos de funcionamento em plena carga entre diferentes marcas e modelos de compressores.

Note-se que pode ser necessário um ajuste adicional às leituras de kWh se o sistema for operado a uma pressão de descarga inferior à pressão nominal indicada na folha de dados da GACI.

Com os dados de desempenho específicos dos diferentes tipos de compressores encontrados nas folhas de dados da GACI, os custos operacionais anuais de um sistema de ar comprimido também podem ser obtidos mais diretamente.

Agora, se quiser calcular manualmente o kWh anual consumido pelo compressor, após o teste, precisa de determinar quanto tempo num ano o compressor funciona nas condições médias de trabalho.

Para este efeito, são utilizados contadores de horas de funcionamento do compressor, que devem ser registados para fins de manutenção ou através da simples observação das horas de funcionamento do compressor e com um calendário que conta os dias de funcionamento por ano.

A partir daí, as horas anuais, a energia e os custos são calculados com a seguinte fórmula:

Custo anual= kW médio x horas por ano x velocidade da potência combinada

A taxa combinada pode ser estimada olhando para a sua fatura mensal de consumo de energia e fazendo alguns cálculos básicos. É importante saber que podem ser obtidas poupanças adicionais se forem abordados outros itens, como secadores de ar, filtros, queda de pressão nas tubagens, fugas e utilizações finais inadequadas, uma vez que é nestes componentes que ocorrem as maiores perdas de energia.

3 Razões pelas quais o sistema de ar comprimido se torna ineficiente

Uma certa quantidade de calor é perdida no ambiente do compressor, porque:

1. O ar é pressurizado, a temperatura aumenta e não existe uma forma eficaz e prática de manter o calor em desenvolvimento.
2. Uma grande quantidade de energia é perdida nos motores devido ao atrito entre os componentes.
3. A utilização de más técnicas utilizadas nas instalações industriais; uma delas é ignorar a "qualidade" da entrada de ar.

Factores a considerar no cálculo da eficiência de um sistema de ar comprimido de acordo com o tipo de compressor e o tipo de instalação

• Temperatura do ar de admissãoA densidade do ar necessária na entrada de ar é ditada pela densidade do ar. Quando o ar é mais frio, tende a ser mais denso, exigindo assim menos energia para o comprimir. A temperatura do ar de admissão é diretamente proporcional ao consumo de energia de um compressor de ar.
• A composição do ar de admissão, a quantidade exacta de ar limpo e sujo que entra no sistema do compressor deve ser reconhecida. A entrada de ar limpo é ideal, porque o ar comprimido se move suavemente através de todo o processo e não causa danos ao sistema.

Enquanto que a entrada "suja" é prejudicial para o sistema porque os seus contaminantes, tais como partículas de pó, podem causar desgaste prematuro e/ou redução da capacidade de armazenamento.

• A humidade do ar de admissão, Conhecer a humidade do ar é um fator importante para calcular a eficiência de um sistema de ar comprimido. A entrada de humidade pode causar danos por corrosão, desgaste prematuro e fugas, reduzindo assim a capacidade de armazenamento do sistema. Para isso, recomenda-se a utilização de ar seco, através da utilização de secadores como parte do sistema de ar comprimido.

Se quiser saber mais sobre o Sistemas de controlo de ar comprimido e como podem ajudá-lo a melhorar a sua eficiência, convidamo-lo a subscrever a Boletim informativo sobre tecnologia para a indústria. Aqui encontrará informações valiosas que o ajudarão a tomar as decisões correctas para o bom funcionamento da sua fábrica.