Quantificação e minimização das fugas de ar comprimido industrial

A minimização das fugas de ar comprimido faz parte das estratégias do plano de manutenção de uma instalação industrial, pelo que deve existir pessoal qualificado e a instrumentação necessária para lidar com problemas de fugas que não só aumentam os custos de energia, como também causam danos aos seus sistemas.

As fugas, para além de serem uma fonte de desperdício de energia, também contribuem para outras perdas operacionais, tais como

• Causar uma queda na pressão do sistema, fazendo com que as ferramentas pneumáticas funcionem de forma menos eficiente, o que afecta negativamente a produção.
• Reduzir a vida útil de quase todo o equipamento no sistema de abastecimento (incluindo o próprio conjunto de compressores), porque há uma maior exigência de que o equipamento efectue ciclos mais frequentes.
• Resultam em maior tempo de atividade, o que pode também levar a requisitos de manutenção adicionais e, consequentemente, a mais tempo de inatividade não programado.
• Adicionar capacidade desnecessária ao compressor.

Um aspeto importante a não esquecer é que, embora possam ocorrer fugas em qualquer parte do sistema, as áreas problemáticas mais comuns são: Acoplamentos, mangueiras, tubos, canos, acessórios, juntas de canos, desconexões rápidas, FRL (filtro, regulador e lubrificador), purgadores de condensados, válvulas, flanges, juntas, rosca de vedação e dispositivos de ponto de utilização.

Também é importante saber que as taxas de fuga são uma função da pressão de fornecimento num sistema não controlado e aumentam com pressões mais elevadas do sistema. Por conseguinte, quantificar e minimizar as fugas de ar comprimido deve ser um dos principais objectivos do pessoal de manutenção e dos gestores de instalações.

As taxas de fuga identificadas em pés cúbicos por minuto (cfm) são também proporcionais ao quadrado do diâmetro do orifício. Como mostra a tabela abaixo:

No entanto, se quiser obter um poupança de energia no ar comprimido através da minimização de perdas e fugas O melhor a fazer é incluir nas suas ferramentas de manutenção um detetor acústico ultrassónico, que permite reconhecer os sons sibilantes de alta frequência associados às fugas de ar.

Estas unidades portáteis são muito fáceis de utilizar, os custos e as sensibilidades variam, por isso experimente antes de comprar. Outra sugestão para minimizar as fugas de ar comprimido é estabelecer um programa de manutenção inteligente que inclua a reparação de fugas. Muitas empresas compreendem que estas fugas são responsáveis por custos elevados nas suas facturas de energia, mas deixam passar o tempo sem fazer nada porque a sua reparação é um processo fastidioso.

As práticas de manutenção preventiva são a base da responsabilidade financeira de qualquer empresa e colocam-na à frente dos problemas, resolvendo-os antes que tenham hipótese de fazer descarrilar a produção. Quanto menos reparações reactivas uma organização tiver de pagar, menos dinheiro gasta em custos evitáveis.

Embora o ar comprimido seja um utilitário amplamente utilizado em fábricas e instalações, é também provavelmente o mais caro. Aproximadamente 19% do potência total utilizada num sistema de ar comprimido Os restantes 81% perdem-se sob a forma de calor. 

Por este motivo, o sistema de compressores é muitas vezes mais caro do que outra eletricidade, daí a importância de lhe dar a devida atenção. Um exemplo é descrito abaixo em como determinar o custo do ar comprimido em instalações industriais e como a minimização das fugas de ar comprimido reduz este custo:

Exemplo de como o custo anual do sistema de compressores é reduzido através da minimização das fugas de ar comprimido:

Uma fábrica de produtos químicos empreendeu um programa de prevenção de fugas na sequência de uma auditoria ao ar comprimido nas suas instalações. Foram detectadas as seguintes fugas, aproximadamente equivalentes a diferentes tamanhos de orifícios: 100 fugas de 1/32" a 90 libras por polegada quadrada (psig), 50 fugas de 1/16″ a 90 psig e 10 fugas de 1/4" a 100 psig.

• O custo anual é calculado através da seguinte fórmula:

E depois, a poupança se estas fugas fossem eliminadas. Assumindo 7.000 horas de funcionamento por ano, uma taxa eléctrica agregada de $ 0,05 quilowatts-hora (kWh) e geração de ar comprimido com um requisito de aproximadamente 18 quilowatts (kW) / 100 cfm. Utilizamos a seguinte fórmula:

Utilizando os valores das taxas de fuga na tabela acima e assumindo que a aresta é afiada:

• Redução de custos de fuga de 1/32"= 100 x 1,46 x 0,61 x 0,18 x 7.000 x 0,05 = $ 5.611
• Fuga de 1/16" Poupança de custos = 50 x 5,72 x 0,61 x 0,18 x 7.000 x 0,05 = $ 10.991
• Poupança de custos de fugas de 1/4" = 10 x 100,9 x 0,61 x 0,18 x 7.000 x 0,05 = $ 38.776
• Economia total de custos com a eliminação destas fugas = $ 57,069

Note-se que a poupança resultante da eliminação de apenas 10 fugas de 1/4″ representa quase 70% da poupança total. Para alcançar a minimização de fugas de ar comprimido, as fugas de ar comprimido devem primeiro ser identificadas e, em seguida, priorizadas, corrigindo primeiro as maiores fugas. Os sistemas de ar comprimido são activos inestimáveis para as instalações de muitas indústrias, mas as fugas de ar podem deixá-lo em apuros quando se trata de eficiência energética.

Assim, o primeiro passo é reconhecer a ameaça que as ineficiências no sistema de ar comprimido representam para a produtividade da instalação, o tempo de atividade dos compressores, secadores de ar e outros componentes, enquanto o segundo passo seria resolver o problema.

6 formas de identificar fugas no sistema de compressão para minimizar as fugas de ar comprimido

1. É fundamental dispor de equipamento especializado e de técnicos qualificados para a identificação fiável de fugas de ar comprimido, especialmente em ambientes ruidosos ou onde a conduta de distribuição está fora do alcance. 
2. Utilizar dispositivos ultra-sónicos para detetar e minimizar as fugas de ar comprimido.
3. Realize auditorias regulares às fugas de ar para reduzir os custos de energia desperdiçados, uma vez que as fugas de ar são quase impossíveis de ver.
4. Utilize outros métodos para os localizar, como um detetor acústico ultrassónico, que lhe permitirá reconhecer os sons de alta frequência associados às fugas de ar.
5. Utilize um teste de purga para quantificar rápida e facilmente a taxa de fuga de todo um sistema.
6. Estimar as fugas em sistemas com outras estratégias de controlo, se houver um manómetro a jusante do recetor. Estes testes devem ser efectuados uma vez por mês como parte de um programa regular de deteção e reparação de fugas.

A fuga pode ser calculada do seguinte modo:

Onde:

V= volume total da carga do sistema e é expresso em pés cúbicos.

P1 e P2= são as pressões do sistema na abertura e no fecho das válvulas, expressas em psg

T= O tempo necessário para carregar o compressor é expresso em minutos.

O multiplicador de 1,25 corrige as fugas para a pressão normal do sistema, permitindo que a fuga seja reduzida com a queda da pressão do sistema para 50% da leitura inicial. Mais uma vez, uma fuga superior a 10% indica que é provável que o sistema possa ser significativamente melhorado. Este teste é de rotina e faz parte do programa de manutenção.

Se quiser saber as equações para a quantificação da qualidade do vapor industrial nas instalações industriais e o eficiência de um sistema através da minimização das fugas de ar comprimidoConvidamo-lo a subscrever a Boletim informativo sobre tecnologia para a indústriaO boletim informativo mais completo sobre novas tecnologias industriais, inovações no fabrico, equipamento e tendências em automação.