Recuperação de custos energéticos em sistemas de ar comprimido

Examinar o sistema de ar comprimido

Ao inspecionar o sistema de ar comprimido, para além das fugas óbvias, deve procurar pontos onde existe perda de pressão. A perda de pressão na tubulação é freqüentemente negligenciada, mas medir a perda de pressão em plena carga de produção é muito importante. Num sistema bem concebido, a tubagem de interligação entre o fornecimento de ar e a tubagem de distribuição não deve ter perdas de pressão. Os erros de tubagem mais comuns que podem ser encontrados são:

• Uma ligação em T pode ter uma linha de fornecimento de ar comprimido a tentar entrar numa corrente de ar em fluxo. Este tipo de ligação é comum e a turbulência causada pela entrada de 90° equivale frequentemente a uma queda de pressão de 2 ou 3 psi.
• Uma entrada em ângulo de 30 ou 45 graus, em vez de um T, elimina esta perda de pressão. A ligação em T tem 15 vezes mais perdas do que a entrada direcional. O custo adicional de instalação da entrada direcional é insignificante.
• A utilização de cotovelos de 90 graus em vez de cotovelos de raio longo é outra fonte de perda de pressão. As curvas padrão causam 25% mais turbulência do que as curvas de raio longo ou varridas. Mais uma vez, a diferença de custo é insignificante durante a instalação inicial.

Dimensionamento de tubagens

A tubagem deve ser dimensionada de acordo com o comprimento e o caudal necessários, utilizando tabelas de queda de pressão convencionais que mostram as perdas em função da pressão de entrada, do diâmetro da tubagem e do caudal. Deve ser selecionado um tamanho de tubo que não gere perdas de carga. Em caso de dúvida, o custo da instalação deve ser comparado com o do tamanho de tubo seguinte. A maior parte do custo do material de uma instalação de tubagem é a mão de obra, as válvulas e os acessórios. Lembre-se que o tamanho da tubagem não tem de ser o mesmo que o tamanho da válvula, pois é possível mudar para uma tubagem maior para minimizar a queda de pressão e o custo.

Verificação do sistema de ar comprimido

Um tubo pequeno não é um tubo mau, a não ser que haja demasiado ar a tentar passar através dele. As pressões nos pontos críticos devem ser medidas simultaneamente com equipamento de monitorização multicanal ou, pelo menos, sequencialmente com um único manómetro de alta qualidade. Os manómetros padrão dos fabricantes de equipamento original e de fornecimento não são muitas vezes precisos para medir o diferencial de pressão em pontos críticos com manómetros diferentes. O caudal através da tubagem deve ser medido ou calculado para fazer a melhor seleção de dimensionamento.

Algumas dicas úteis para poupar custos de energia em sistemas de ar comprimido

Os detectores de nível, as ligações rápidas e as linhas de alimentação do processo são frequentemente seleccionados com base no tamanho, na conveniência e no preço, sem considerar o caudal e a queda de pressão. Para ser bem sucedido na poupança de custos energéticos em sistemas de ar comprimido Quer seja do lado da distribuição ou do lado do processo, é fundamental identificar a pressão efectiva mais baixa que faz funcionar o processo com um desempenho ótimo. A programação pode então ser fornecida ao menor custo possível, utilizando todas as variáveis disponíveis: tubagem, ligações, controlos de pressão de fluxo, armazenamento adequado, etc.

O sistema de distribuição

O controlo da queda de pressão no lado da procura é igualmente importante. Devem ser seleccionados filtros e secadores a jusante com caudais conhecidos e quedas de pressão aceitáveis.

O projetista deve verificar sempre estes factores. Um filtro sobredimensionado resulta numa queda de pressão muito menor, numa vida útil significativamente mais longa e num custo não muito mais elevado. É necessário ter cuidado ao sobredimensionar os filtros coalescentes. Há um ponto em que um maior sobredimensionamento anula a ação coalescente eficaz.

Arrefecimento do armário

Existem outras oportunidades de poupança a jusante. Muitas vezes, os armários de controlo eletrónico do sistema são arrefecidos com ar comprimido do sistema, ar comprimido arrefecido por vórtice ou unidades de refrigeração. A sua substituição por tubos de calor permite uma poupança potencial de 3,5 a 4 kW cada. Os tubos de calor estão disponíveis em vários tamanhos.

Entradas de ar

Pode ser utilizado um amplificador de ar que consome menos ar comprimido, aspirando uma quantidade significativa de ar ambiente e misturando-o diretamente no fluxo de ar. Estas unidades têm rácios de amplificação de 6,5:1 a 25:1. São possíveis poupanças de 10 a 17 hp por estação de insuflação.

Bombas de diafragma operadas a ar

As bombas de diafragma accionadas a ar são inerentemente eficientes e a sua força é a tolerância a fluidos agressivos e a capacidade de funcionar a seco sem danos. Oferecem várias formas de obter poupanças de ar significativas, o que se traduz numa redução de custos de energia em sistemas de ar comprimido.  As bombas eléctricas são significativamente mais eficientes e estão disponíveis bombas de diafragma accionadas eletricamente.

Recomenda-se que se considere a utilização de controlos electrónicos ou ultra-sónicos para desligar automaticamente as bombas pneumáticas quando não são necessárias. Lembre-se que a bomba de ar consome mais ar quando não está a bombear nada.

A bomba funciona a maior parte do tempo com a pressão mais baixa possível? Quanto maior for a pressão, maior será o consumo de ar. Por exemplo, a bomba numa operação de enchimento de filtros não necessita de alta pressão, exceto durante as fases finais do ciclo de enchimento de filtros. Devem existir controlos para fornecer uma pressão reduzida nas fases iniciais e uma pressão mais elevada mais tarde.

Ar de alta pressão mal aplicado

O sistema deve ser cuidadosamente revisto para identificar potenciais poupanças de energia através da utilização de ar a pressões mais baixas.

Poupança de energia através da recuperação de calor

Os compressores de parafuso arrefecidos a óleo permitem uma recuperação potencial de 85 a 90% da potência do motor sob a forma de ar aquecido. O calor da compressão numa unidade arrefecida a água pode também aquecer a água do processo, sempre que exista essa possibilidade. Se o ar ou a água aquecidos puderem compensar outra fonte de calor, existe uma recuperação de energia identificável.

Manutenção

A manutenção do lado da alimentação tem um impacto direto no consumo de energia. As más condições de entrada reduzem a pressão de aspiração do compressor, obrigando-o a trabalhar mais tempo para fornecer os parâmetros nominais.

A manutenção é fundamental para a vida útil dos sistemas de ar comprimido. Conheça os nossos dicas económicas para a manutenção de compressores de ar.

Conclusões sobre os custos de energia em sistemas de ar comprimido

A observação, a medição, o cálculo e o processamento do ar comprimido permitem a identificação dos custos energéticos em sistemas de ar comprimido e, assim, poder tomar as melhores decisões para implementar medidas de poupança de custos nas unidades de produção.

O ar comprimido é um serviço de energia intensiva: é sete a oito vezes mais caro do que a eletricidade. Existem oportunidades significativas, tanto do lado da oferta como da procura, para qualquer programa de otimização das oportunidades económicas. A melhor forma de o conseguir é através de uma avaliação do sistema de ar comprimido ou de uma auditoria global efectuada por profissionais que desenvolvam um perfil do sistema de ar comprimido e do desempenho do sistema de ar comprimido. custos energéticos em sistemas de ar comprimido e elaborar planos eficazes a curto e a longo prazo.

Se quiser saber mais sobre como poupar energia, não se esqueça de seguir a nossa dicas para aumentar a eficiência do compressor de ar e reduzir os custos.