Tecnologia de ar comprimido

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Tecnologia de
ar comprimido
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Para mais informações e recursos a planificação correcta do seu abastecimento de ar comprimido, visite a
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Aconselhamento e análise
Sabe quanto gasta
com o ar comprimido?
Se quiser saber mais sobre o seu caso específico, solicite-nos
já a sua análise de consumo de ar comprimido (ADA). Pode
encontrar mais informações nos capítulos 11, 12 e 13 ou no
nosso catalogo "Análise e aconselhamento".
Para mais informações e recursos
sobre a planificação correcta da sua
produção de ar comprimido, visite a
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> Aconselhamento e análise
Índice
04 1. O que é o ar comprimido?
06 2. Tratamento rentável do ar comprimido
08 3. Porque é que é necessário secar o ar comprimido
10 4. Descarga correcta de condensados
12 5. Tratamento económico e fiável dos condensados
14 6. Controlo eficiente do compressor
16 7. Controlo por banda de pressão:
18 8. Poupar energia através da recuperação de calor
20 9. Evitar perdas de energia (1):
Adaptação ideal dos compressores ao consumo real
Planificação da rede de ar comprimido
22 10.Evitar perdas de energia (2):
Renovação da rede de ar comprimido
24 11.Planificação adequada das centrais de ar comprimido (1):
Análise do consumo de ar comprimido (ADA)
Determinação do conceito mais rentável
Análise do consumo de ar comprimido – determinar a situação real
Refrigeração eficaz da central do ar comprimido: arrefecimento a ar
32 15.Funcionamento eficaz dos sistemas de ar comprimido:
Manter a fiabilidade e a optimização de custos a longo prazo
Sabe quanto gasta
com o ar comprimido?
Se quiser saber mais sobre o seu caso específico, solicite-nos
já a sua análise de consumo de ar comprimido (ADA). Pode
encontrar mais informações nos capítulos 11, 12 e 13 ou no
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sobre a planificação correcta da sua
produção de ar comprimido, visite a
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Índice
04 1. O que é o ar comprimido?
06 2. Tratamento rentável do ar comprimido
08 3. Porque é que é necessário secar o ar comprimido
10 4. Descarga correcta de condensados
12 5. Tratamento económico e fiável dos condensados
14 6. Controlo eficiente do compressor
16 7. Controlo por banda de pressão:
18 8. Poupar energia através da recuperação de calor
20 9. Evitar perdas de energia (1):
Planificação da rede de ar comprimido
22 10.Evitar perdas de energia (2):
Renovação da rede de ar comprimido
Análise do consumo de ar comprimido – determinar a situação real
Refrigeração eficaz da central do ar comprimido: arrefecimento a ar
32 15.Funcionamento eficaz dos sistemas de ar comprimido:
Como tudo na vida: os pormenores e as pequenas coisas
é que fazem a diferença. Da
mesma forma, a produção
do ar comprimido pode ficar
muito mais dispendiosa se as
condições de instalação forem
1. O que é
o ar comprimido?
desfavoráveis ou ficar muito
mais em conta com as condições de instalação certas.
Este primeiro capitulo explica
quatro conceitos básicos do ar
comprimido e o que deve ser
considerado neste contexto.
1. Caudal
O caudal de um compressor (também
conhecido por FAD) é a quantidade
de ar expandido, num determinado
tempo, que o compressor comprime e
envia para a rede de ar comprimido. A
norma DIN 1945, Parte 1, Anexo F e a
norma ISO 1217, Anexo C, estabelece
o método correcto de medir o caudal.
Antigamente aplicava-se a recomendação CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 2. O
procedimento de medição do caudal é
o seguinte: á entrada do compressor
(admissão) é medida a temperatura, a
pressão e a húmidade do ar ambiente.
Depois mede-se a pressão máxima de
serviço, a temperatura do ar comprimido
e o volume do ar comprimido á saída
do compressor. Por último, o volume
V2 medido á saída do compressor é
referente ás condições de entrada utilizando a seguinte equação. O resultado
deste cálculo é o (ou FAD). Não deve
ser confundido com o caudal do bloco
do compressor (caudal do bloco).
4
Tenha em atenção que:
as normas DIN 1945 e ISO 1217
dizem respeito apenas ao caudal do
bloco do compressor. Isto também
se aplica à anterior recomendação
CAGI-Pneurop PN 2 CPTC 1.
Potência nominal do motor
2. Potência útil do motor
Por potência útil do motor entende-se
a potência que o motor do compressor
transmite mecânicamente ao eixo do
motor. A potência nominal do motor é
a potência útil utilizada como se a efici-
V1 =
V2 x P2 x T1
T2 x F1
ência eléctrica e o cos fosse de 100 %
e sem sobrecarga do motor. A potência
nominal está indicada na placa de
características do motor eléctrico.
Atenção! Se a potência útil do motor
apresentar um desvio significativo
em relação à potência nominal do
motor, o compressor não trabalha de
modo económico e/ou está sujeito a
maior desgaste.
3. Potência específica
A potência específica de um compressor é a relação entre a potência
eléctrica absorvida e a quantidade
de ar produzida à pressão de serviço
correspondente. A potência eléctrica
absorvida de um compressor é a soma
das potências eléctricas absorvidas de
todos os motores presentes num compressor, por exemplo, o motor principal,
o motor do ventilador, o motor da bomba
de óleo, o aquecimento auxiliar, etc. Se
for necessária a potência específica
para um cálculo da rentabilidade, deve
basear-se no compressor completo e
na pressão máxima de serviço. Neste
caso, o valor da potência absorvida
total à pressão máxima é então dividido pelo valor do caudal da instalação
à pressão máxima.
4. Potência eléctrica absorvida
A potência eléctrica absorvida é a
potência que o motor do compressor
absorve da rede eléctrica, com uma
determinada carga mecânica do eixo
do motor (potência útil do motor). A
potência eléctrica absorvida é o somatório da potência útil mais as perdas do
motor, eléctricas e mecanicas, dos rolamentos, ventilador,
etc. O consumo eléctrico ideal P, pode ser
calculado usando a
seguinte fórmula:
Un, ln, e cos ϕn
encontram-se
na
placa de características do motor
eléctrico.
5. EPACT – a nova fórmula para
motores que economizam energia
Os esforços dos EUA no sentido de
reduzir o consumo de energia dos
motores assíncronos de corrente trifásica tiveram como resultado o "Energy
Policy Act" (abreviado EPACT), que
entrou em vigor em 1997. Desde 1998
que os compressores de parafuso
com motores fabricados segundo este
elevado padrão são comercializados
pela Kaeser também na Europa. Os
"motores EPACT" oferecem vantagens
significativas:
P = Un x ln x √3 x cos ϕn
a) Temperaturas de serviço mais
baixas
As perdas internas de rendimento provocadas pelo aquecimento e pelo atrito
podem equivaler até a 20 % da potência
absorvida em motores mais pequenos
e entre 4 e 5 % em motores de mais
de 160 kW. Os motores EPACT, por
sua vez, contam com um aquecimento
significativamente menor e, consequentemente, com menos perdas de calor:
enquanto que um motor convencional,
com um grau de utilização normal, tem
um aumento de temperatura de serviço
de aproximadamente 80 K com uma
reserva de temperatura de 20 K em
relação à classe de isolamento F, num
motor EPACT com as mesmas condições, o aumento da temperatura é de
apenas cerca de 65 K e a reserva de
temperatura é de 40 K.
b) Prolongamento da vida útil
Temperaturas de serviço mais reduzidas significam principalmente uma
menor carga térmica do motor, dos
rolamentos e da caixa de terminais.
A redução da carga térmica resulta no
prolongamento da vida útil do motor.
por metro cubico de ar comprimido
produzido.
Perdas internas do motor patentes
no seu rendimento
Consumo de energia
Quantidade de ar com- Potência eléctrica
primido produzida
consumida
c) Aumento de 6% do volume de ar
comprimido com menor consumo
de energia
A redução das perdas de calor traduz-se
também no aumento da rentabilidade.
Deste modo, e através da sincronização precisa dos compressores com
as possibilidades dos motores EPACT,
a KAESER conseguiu aumentar até 6 %
o caudal dos compressores e melhorar
até 5 % a potência específica. Isto significa melhor performance, menor tempo
de funcionamento do compressor e
menor consumo de energia eléctrica.
5
Seleccione o grau de tratamento requerido conforme a necessidade/aplicação
Tratamento do ar comprimido com secador refrigeração (temperatura do ponto de orvalho +3°C)
6
b) Qualidade do ar comprimido em
compressores lubrificados
Pelo contrário, nos compressores lubrificados, as matérias agressivas são
neutralizadas pelo fluido de refrigeração (óleo) e os sólidos são expulsos
parcialmente do ar comprimido. Apesar
de o nível de pureza do ar comprimido
produzido ser mais elevado, aplica-se o
mesmo para este tipo de compressão:
o tratamento é necessário. Obter ar
comprimido isento de óleo, em conformidade com a norma ISO 8573-1, não
é possível apenas com a compressão
isenta de óleo.
c) Secagem do ar comprimido
A base para qualquer tratamento é a
secagem suficiente do ar comprimido.
Na maior parte dos casos, a secagem
1
DHS
*
<
1
4
2
4
3
2
7
3
2
DHS
FE
FF
3
7
FC
4
Sem qualidade predefinida
3
9
4
8
9
5
Kompressor THNF
ECD
Aquamat
*no secador refrigeração; a série TG
a TI corresponde
a microfiltros do
tipo FE (montagem
opcional).
em compressores de parafuso KAESER
Ar de transporte para sistemas
de esgoto
KAESER
KAESER
DHS
FB
Decapagem com jacto de esferas
sem requisito de qualidade
T
*
DHS
<
outra instalação
Para redes de ar comprimido sem protecção contra congelação:
tratamento do ar comprimido com secador de adsorção (temperatura do ponto de orvalho até -70 °C)
<
<
0
1-3 1
Clean rooms
<
1
<
1-3 1
Laboratório fotográfico
<
<
Ar de transporte especialmente
seco, pintura,regulador de pressão
de alta precisão
1
1-3 1
DHS
KAESER
FG
Filter
Druckluftbehälter
FD
AT
FE
Partículas –
Água –
Óleo –
Bactéria –
AT
0
FE ZK
ECD
Kompressor THNF
Água
Óleo
PDP
máx.
máx.
Tamanho de densidade das (x=Parceladeágua
em
partículas
partículas
3
g/m líquido)
µm
KAESER
ACT
a
pedido
FST
DHS
KAESER
1-3 1
FD
KAESER
a
pedido
2
DHS FE
KAESER
Instalações de ar e
de salas limpas
1-3 1
KAESER
Instalações de pintura
<
1
KAESER
<
FST
KAESER
KAESER
Fabrico de chips, produtos
ópticos, Fabrico de alimentos e
estimulantes
<
1-3 1
KAESER
1
Partículas1)
Instalação com demanda de
ar comprimido muito variável
KAESER
<
1-3 1
+
+
+
+
Graus de filtração:
a
pedido
KAESER
Indústria farmacêutica, laticínios,
cervejaria
0
<
KAESER
a
pedido
KAESER
Particulas Água Óleo Bactérias
Clean rooms
Impurezas no ar comprimido:
Classe ISO 8573-1
1
KAESER
KAESER
KAESER
KAESER
FFG
<
KAESER
3. Escolher o sistema de
compressão certo
Se, para determinadas áreas de utilização, for recomendada a utilização
de compressors isentos de óleo ou
compressores refrigerados a óleo ou
a fluido, o objectivo não deve ser a
qualidade do ar comprimido proporcionada pelo compressor em questão,
mas sim a sua rentabilidade. A rentabilidade é determinada principalmente
pelo montante dos custos de energia
e de manutenção, cuja percentagem
nos custos de produção de ar comprimido pode chegar a 90%. A parte
principal, de 75% a 85%, é composta
pelos custos energéticos. Assim, para o
intervalo de baixa pressão de 500 mbar
(a) até aproximadamente 3 bar (a), os
compressores isentos de óleo, como,
por exemplo, os blowers [até 2 bar (a)],
são muito económicos a nível energético. Pelo contrário, a partir de 4 bar (a)
e até 16 bar (a), os compressores de
parafuso refrigerados a fluido ou a óleo
têm uma maior rentabilidade em comparação com os "isentos de óleo". Os
compressores "isentos de óleo" têm de
ser equipados com dois níveis de compressão, logo a partir de um nível de
5 bar (a), para conseguir uma relação
razoável entre a potência requerida e
o caudal de ar comprimido. A grande
quantidade de refrigeradores necessários, as velocidades elevadas exigidas,
um enorme dispêndio com o controlo
técnico, refrigeração a água e elevados
Decapagem com jacto de esferas
4
*
KAESER
<
1
4
1
KAESER
Embalagem, ar de controlo e para
instrumentos
1
FST
<
KAESER
<
1
a
pedido
KAESER
Pintura, pulverização de
revestimento
DHS
<
KAESER
<
4
FF
KAESER
Teares mecânicos, laboratórios
fotográficos
1
ACT
ZK
T
FE
<
1
FD
Filter
Druckluftbehälter
*
KAESER
<
4
DHS
Instalação com consumo de ar
comprimido muito variável
KAESER
Indústria farmacêutica
Ar de uso geral na oficina,
decapagem com jacto de areia
com requisitos de qualidade
por refrigeração é o processo mais económico (consultar o capítulo Porque é
que é necessário secar o ar comprimido, pág. 9).
0
4
1
KAESER
a) Qualidade do ar comprimido em
compressores "isentos de óleo"
Este é o caso em particular dos compressores com compressão isenta
de óleo. Não é possivel produzir ar
comprimido isento de óleo com um
compressor que dispõe só de um filtro
para particulas com tamanho superior
a 3 micron. Para além destes filtros de
particulas, os compressores que comprimem sem óleo não possuem outros
componentes de tratamento.
a
pedido
<
KAESER
2. Porquê proceder ao tratamento?
Cada compressor, independentemente
do tipo de construção, funciona como
um aspirador gigante que recolhe
impurezas, e através da compressão
concentra-as. Se não se efectuar qualquer tratamento, passam para a rede
de ar comprimido.
2
4
FST
1
KAESER
1
Ar de transporte especialmente
limpo, instalações químicas
rentável do ar comprimido
1. O que significa "ar comprimido
isento de óleo"?
De acordo com a norma ISO 8573-1,
o ar comprimido pode ser classificado
como isento de óleo se o seu teor
de óleo (incluindo vapor de óleo) for
inferior a 0,01 mg/m³. Trata-se aproximadamente de 400 vezes menos
óleo do que contém o ar atmosférico.
Esta quantidade é tão reduzida que é
quase impossível de ser medida. E a
qualidade do ar ambiente admitido pelo
compressor? Obviamente que depende
bastante das condições ambientais.
Mesmo em zonas com níveis de emissões normais, o teor de hidrocarbonetos
devido à indústria e ao trânsito automóvel pode situar-se entre 4 e 14 mg/m³
no ar ambiente. Nas áreas industriais,
onde são usados óleos como agentes
de lubrificação, refrigeração e de processamento, o teor de óleo mineral só
por si pode ser superior a 10 mg/m³.
Pode contar-se ainda com outras impurezas, como hidrocarbonetos, dióxido
de enxofre, fuligem, metais e pó.
<
4
1
<
KAESER
Fabrico de alimentos e
medicamentos
2. Tratamento
cando de lado os argumentos de
vendas dos diversos fabricantes,
não há qualquer dúvida que ar
comprimido isento de óleo pode
ser obtido através de um compressor isento de óleo ou através
de um compressor lubrificado.
Por esta razão, a rentabilidade
deve ser o factor decisivo para a
escolha de um sistema.
1
4
KAESER
Laticínios, cervejaria
Clean rooms
0
<
a
pedido
KAESER
Clean rooms
<
KAESER
Particulas Água Óleo Bactérias
a
pedido
KAESER
Exemplos de aplicação: selecção de aplicações com grau de tratamento de acordo com ISO 8573-11)
KAESER
Qual o método mais rentável
de tratar o ar comprimido, esta
questão é discutida há anos
pelos especialistas. No cerne da
questão está: qual é a solução
mais económica de produzir ar
comprimido isento de óleo. Colo-
Legenda:
THNF = Filtro de bolsas
para a limpeza de ar aspirado com alto teor de pó
e muito sujo
ZK = Separador centrifugo
para a separação da água liquida
ECD = ECO-DRAIN purga com controlo electrónico de nível
FB = Pré-filtro 3 µm
FC = Pré-filtro 1 µm
FD = Pós-filtro 1 µm
FE = Microfiltro 0,01 ppm
para a separação de óleo liquido e partículas
sólidas
FF = Microfiltro 0,001 ppm
para a separação de vapor de óleo e
partículas sólidas
FG = Filtro de carvão activo para a adsorsão do
vapor de óleo
FFG = Combinação de microfiltro e filtro de
carvão
T = Secador por refrigeração para a secagem do
ar comprimido, ponto de orvalho +3 °C
AT = Secador por adsorção para a secagem do
ar comprimido, ponto de orvalho até -70 °C
ACT = Adsorvente de carvão activo para a
adsorsão da fase de vapor de óleo
FST = Filtro estéril
para ar comprimido isento de bactérias
Aquamat = Sistema de tratamento de água
condensada
DHS = Sistema de retenção de pressão
mg/m3
mg/m3
p.ex. para instalações de ar e de salas limpas
(possível após aprovação da KAESER)
1
0,1
0,1
 - 70
 0,01
2
1
1
 - 40
 0,1
3
5
5
 - 20
1
4
15
8
+3
5
5
40
10
+7
–
6
–
–
 + 10
–
7
–
–
x  0,5
–
8
–
–
0,5 < x  5
–
9
–
–
5 < x  10
–
Segundo ISO 8573-1:1991(as especificações para partículas
não são medidas de acordo ISO 8573-1:2001)
1)
2
1-3
1
custos de investimento põem em causa
a utilização rentável de sistemas de
compressão isenta de óleo para este
intervalo de pressão. Além disso, o ar
comprimido por compressores "isentos
de óleo" é agressivo, devido ao teor
de enxofre aspirado e à condensação
grosseira: apresenta um valor de pH
entre 3 e 6.
4. Tratamento com o sistema de
purificação de ar da KAESER
Os
compressores
de
parafuso
modernos, refrigerados a fluido ou óleo,
têm um rendimento aproximadamente
10% superior ao dos compressores
que comprimem sem óleo. O sistema
de purificação de ar desenvolvido pela
DHS
KAESER para compressores de parafuso refrigerados a fluido ou a óleo
permite uma poupança de custos adicional de até 30% na produção de ar
comprimido isento de óleo. O teor de
óleo residual obtido com este sistema
é inferior a 0,003 mg/m³, ou seja, muito
abaixo do valor limite determinado pela
norma ISO. O sistema compreende
todos os componentes de tratamento
para a produção de ar comprimido com
a qualidade necessária. Dependendo
da aplicação prevista, podem ser utilizados secadores por refrigeração ou
secadores por adsorção (consultar
também o capítulo Porque é que é
necessário secar o ar comprimido, pág.
9) e diferentes combinações de filtros.
Aquamat
2)
Segundo ISO 8573-1:2001
Deste modo, podem ser produzidos de
modo fiável e económico todos os tipos
de ar comprimido, desde seco ou sem
partículas, a tecnicamente isento de
óleo e esterilizado, em conformidade
com as classes de qualidade de ar
comprimido da norma ISO.
5. Esquema de tratamento
O esquema acima, incluído em todas
os catalogos dos compressores de
parafuso da KAESER, serve de auxílio
ao utilizador. Com base na aplicação
prevista é possível determinar imediatamente a combinação correcta de
aparelhos.
7
Quando o ar ambiente arrefece, como acontece após
a compressão, o vapor de
água precipita como conden-
teor de vapor de água real e o respectivo ponto de saturação (100 % Hrel) do
ar. A saturação varia de acordo com
a temperatura: o ar quente consegue
absorver mais vapor de água do que o
ar frio.
sado. Assim, um compressor
de 30 kW com um caudal de
5 m3/min "produz", a 7,5 bar e
3. Porque é que é necessário
secar o ar comprimido
em condições normais, cerca
de 20 litros de água por cada
turno de trabalho. Esta água
deve ser eliminada do sistema
do ar comprimido para prevenir
avarias e danos na produção.
Por conseguinte, a secagem
é uma parte muito importante
do processo de tratamento do
ar comprimido. Neste capítulo
encontra informações úteis
relativas à secagem rentável
e ecológica do ar comprimido.
1. Um exemplo prático
Se um compressor de parafuso lubrificado aspirar 10 m³ de ar por minuto
Ar ambiente: 10 m³/min a 20 °C
com 102,9 g/min de água, grau
de saturação de 60 %
com uma humidade relativa de 60%, a
uma temperatura de 20 °C e à pressão
ambiente, este ar contém cerca de 100 g
de vapor de água. Se o ar for comprimido numa proporção de 1:10 para uma
pressão absoluta de 10 bar, obtém-se 1
metro cúbico. Com uma temperatura de
80 °C após a compressão, o ar pode
ainda absorver 290 g de água por metro
cúbico. Contudo, uma vez que contém
apenas cerca de 100 g, o ar está bastante seco, com uma humidade relativa
de aproximadamente 35 %, de modo
que não é formada condensação. No
radiador do compressor, a temperatura
do ar comprimido é no entanto reduzida
de 80 para aproximadamente 30 °C.
Posteriormente, o metro cúbico de ar
consegue absorver apenas mais cerca
de 30 g de água,verificando-se consequentemente um excesso de água
de aproximadamente 70 g/min, que é
condensado e eliminado. Num dia de
trabalho de 8 horas são acumulados
Relação de compressão 1: 101 Bm3/min,
a 80 °C com 102,9 g/
min de água, grau de
saturação de 35 %
Arrefecimento: 1 Bm3 a +3 °C
com 102,9 g/min de água, grau de
saturação de 1728 %, formação de
condensação de 96,95 g/min, 46536
g/dia de 8h = aprox. 47 litros
cerca de 35 litros de condensados. Ao
utilizar secadores por refrigeração são
eliminados 6 litros de água adicionais.
Nestes secadores, o ar comprimido é
primeiro arrefecido a +3 °C e, posteriormente, reaquecido até à temperatura
ambiente. Isto leva a uma subsaturação
de aproximadamente 20 % da humidade, resultando num ar comprimido de
melhor qualidade e relativamente seco.
2. Causa da humidade do ar
O nosso ar ambiente é relativamente
húmido, isto é, contém sempre uma
percentagem de água. Esta humidade
depende da respectiva temperatura
actual. Assim, por exemplo, com uma
saturação de humidade de 100 % o ar
retém, a +25 °C, cerca de 23 g de água
por metro cúbico.
3. Precipitação do condensado
A condensação é formada quando
o volume e a temperatura do ar são
simultaneamente reduzidos. Consequentemente, verifica-se uma redução
da capacidade do ar para absorver
água. É exactamente isto que acontece
no bloco do compressor e no radiador
de um compressor.
4. Conceitos importantes e breve
explicação
a) Humidade absoluta do ar
A humidade absoluta do ar é o teor de
vapor de água existente no ar, indicado
em g/m³.
b) Humidade relativa do ar (Hrel)
A humidade relativa do ar indica o grau
de saturação, isto é, a relação entre o
8
c) Ponto de condensação
atmosférico
O ponto de condensação atmosférico
é a temperatura à qual o ar atinge,
sob pressão atmosférica (condiçõesambientes), um grau de saturação de
humidade de (Hrel) 100 %.
Seguem-se alguns exemplos de
valores:
Ponto de condensação em °C
Teor máximo de
água em g/m³
+40
50,7
+30
30,1
+20
17,1
+10
9,4
0
4,9
-10
2,2
-20
0,9
-25
0,5
d) Temperatura de ponto de orvalho
(PDP)
Temperatura do ponto de orvalho é a
temperatura à qual o ar comprimido
atinge, à sua pressão absoluta, o seu
ponto de saturação de humidade (100 %
Hrel). Para o exemplo em cima, isto significa: no caso de um ponto de orvalho
de +3 °C, o ar a uma pressão de 10 bar
(a) tem uma humidade absoluta de 6 g
por metro cúbico. Para uma melhor clarificação: se o metro cúbico, referido no
exemplo cima, for expandido de 10 bar
(a) para a pressão atmosférica, o seu
volume fica dez vezes maior. O teor do
vapor de água de 6 g mantém-se, sendo
no entanto espalhado por um volume
dez vezes maior. Desta forma, cada
metro cúbico de ar expandido passa a
conter apenas 0,6 g de vapor de água.
Isto corresponde a um ponto de condensação atmosférico de -24 °C.
5. Secagem rentável e
ecológica de ar comprimido
a) Secadores por refrigeração ou
por adsorsão
Os novos regulamentos ecológicos relativos aos agentes de refrigeração não
alteram o facto de que os secadores
de adsorção não representam uma
alternativa rentável nem ecológica aos
secadores por refrigeração. Os últimos
necessitam apenas de 3 % da energia
que o compressor consome para a produção do ar comprimido, enquanto que
os secadores por adsorção necessitam
de 10 a 25 % ou até mesmo mais. Por
isso, e mesmo actualmente, devem ser
utilizados secadores por refrigeração
em condições normais.
A utilização de secadores por adsorção
só é útil se for preciso uma qualidade
de ar comprimido extremamente seca e
com temperaturas de ponto de orvalho
de -20, -40 ou -70 °C.
b) Que agente de refrigeração deve
ser utilizado?
CFC como R 12 e R 22 já não podem
ser utilizados nos secadores por refrigeração mais recentes. A tabela (abaixo)
mostra os agentes de refrigeração disponíveis e a sua influência ambiental.
Até 2000, a maioria dos fabricantes de
secadores por refrigeração utilizava o
R 22, um CFC parcialmente halogenado. Em comparação com o R 12,
tinha um potencial de destruição do
ozono de apenas 5 %, sendo também
o seu potencial de aquecimento global
de 12 % consideravelmente inferior.
Actualmente, os fabricantes utilizam
maioritariamente o HFC R 134a, que é
recomendado pelas autoridades legislativas para ser utilizado como substituto
do agente de refrigeração R 12 e como
alternativa ao R 22, uma vez que não é
prejudicial para a camada de ozono. A
vantagem do R 134a é a possibilidade
de alterar os sistemas mais antigos, que
trabalham com o R 12, para que funcionem com o agente de refrigeração
novo, sem que isso implique grandes
gastos.
Actualmente, são utilizados para além
do R 134a ainda outros HFC cujo potencial de destruição do ozono também é
de 0 %, como no caso do R 404A e R
407C. São conhecidos por "blends",
misturas de diversos agentes de
refrigeração, cujos componentes apresentam temperaturas de evaporação e
de condensação distintas. Além disso,
têm em comparação com o R 134a um
potencial de aquecimento global superior (consultar a tabela abaixo). Por este
motivo, R407C deve ser apenas utilizado em aplicações especiais.
O R 404C é normalmente utilizado em
secadores com capacidade superior
a 24 m3/min em áreas de aplicação
especiais. No entanto, o R 404A é interessante para capacidades de débito
superiores, a partir de 24 m³/min,
devido às suas baixas temperaturas de
evaporação e condensação.
Agente de refrigeração
Composição da fórmula
Potencial de destruição do
ozono (ingl.: ODP = ozone
depletion potential)
[R 12 = 100 %]
Potencial de aquecimento
global (ingl.: GWP = global
warming potential)
[R 12 = 100 %]
Possíveis variações da
temperatura de evaporação/condensação
[K]
Agente HCFC R 22
CHClF2
5 %
12 %
0
HFC R 134A
CH2F-CF3
0 %
8 %
0
R 404 A
R 143a/125/134a
0 %
26 %
0,7
R 407C
R 32/125/134a
0 %
11 %
7,4
9
A condensação é um sub produto inevitável da produção do
ar comprimido. A sua formação
é explicada no capítulo Porque
é que é necessário secar o ar
comprimido (p. 8). Já explicamos como um compressor de
b) Secador de ar comprimido
Para além dos já mencionados, existem
outros pontos de acumulação e de descarregamento de condensados.
4. Descarga correcta
de condensados
Secador por refrigeração:
maior quantidade de condensados é
separada no secador por refrigeração
devido ao arrefecimento do ar comprimido provocado pelo circuíto de
refrigeração.
de descarregadores e veio substituir o
descarregamento manual, nada rentável e bastante inseguro. No entanto,
a descarga de condensação segundo
o princípio do flutuador também se
revelou bastante exigente em termos
de manutenção e propensa a avarias,
devido às impurezas presentes no ar
comprimido.
b) Válvula magnética
Apesar de as válvulas magnéticas
com temporizador apresentarem um
funcionamento mais seguro que os de
abertura da válvula são calculados e
adaptados de modo preciso.
Outras vantagens incluem a automonitorização automática e a possibilidade
de transmissão do sinal a um sistema
de controlo central.
d) Instalação correcta
Entre o sistema de separação da condensação e a purga de condensados
deve ser sempre lado uma válvula de
corte. (imagem 3).
Deste modo, é possível bloquear a purga
para fins de manutenção, enquanto que
30 kW com um caudal de 5 m3/
min produz 20 litros de condensados por turno. Este liquido tem
que ser removido do sistema
para prevenir avarias e danos
provocados por corrosão. Este
capítulo mostra como se deve
descarregar correctamente os
condensados, evitando assim
custos consideráveis.
1. Descarga de condensados
Em todos os sistemas de ar comprimido
podem formar-se, em determinadas
zonas, condensação com diferentes
tipos de sujidade (imagem acima).
Uma descarga fiável dos condensados
é, por esse motivo, obrigatório e de
grande importância, pois tem grande
influência sobre a qualidade do ar comprimido, a segurança operacional e a
rentabilidade de uma instalação de ar
comprimido.
a) Pontos de acumulação e
de descarga de condensados
A acumulação e a descarga de
condensados são sobretudo da responsabilidade dos elementos mecânicos do
sistema de ar comprimido. Estes elementos tratam de 70 a 80 % de toda os
condensados, desde que os compressores tenham um bom arrefecimento.
Separador ciclónico:
Trata-se um separador mecânico
que separa os condensados do ar
10
com a ajuda da força centrífuga (ver
a imagem inferior do lado direito).
Cada compressor deve ter o seu separador centrifugo, para garantia de uma
óptima performance.
Arrefecedor intermédio:
No caso de compressores de dois
estágios com arrefecedores intermédios, verifica-se também formação
de condensação no
separador do
arrefecedor
intermédio.
Reservatório de ar comprimido:
Para além da sua função principal de
reservatório, separa os condensados
do ar através da força de gravidade. Se
a sua dimensão for suficiente (caudal
do compressor/min: 3 = tamanho do
reservatório em m³), é tão eficaz como
o separador ciclónico. Ao contrário do
separador ciclónico, o reservatório,
pode ser instalado na rede principal de
ar comprimido a entrada do ar deve ser
feita por baixo e a saída deve ser feita
por cima. Adicionalmente, o reserva-
tório arrefece o ar comprimido através
da sua extensa superfície que funciona
como radiador, melhorando a separação dos condensados.
Colector de água
Para evitar que a água condensada
seja transportada pelo ar comprimido,
deve-se instalar
um
colector
de água na
parte
inferior
dos pontos de
acumulação de
condensados.
Assim a água
condensada,
é
acumulada
no colector e
em seguida é
eficazmente
drenada.
Imagem 1: Colector de água com purga de
condensados
Imagem 2: Purga por flutuador
Imagem 3: "ECO DRAIN" com válvula de
corte
Secador por adsorção:
No secador por adsorção não existe
condensação devido ás condições
de pressões parciais. É um processo
químico.
impurezas controlados por flutuador,
é necessário verificar frequentemente
a presença de impurezas. Além disso,
se os tempos de abertura das válvulas
tiverem uma regulação incorrecta,
verificam-se também perdas de ar comprimido e, consequentemente, aumento
do consumo de energia.
a instalação de ar comprimido pode
continuar a trabalhar normalmente.
c) Separador periférico
Se não estiver disponível um sistema
de secagem do ar comprimido central, formam-se grandes quantidades
de condensados nos separadores
de água instalados pouco antes dos
consumidores de ar comprimido.
Estes separadores exigem bastante
manutenção.
2. Sistemas de descarga
Actualmente são utilizados essencialmente três sistemas:
a) Purga automática
O descarregador controlado por flutuador inclui-se nos mais antigos sistemas
c) Purga electrónica com controlo de
nível ("ECO DRAIN", imagem 3)
Actualmente, a maior parte dos purgadores está equipada com um controlo
de nível inteligente. Têm a vantagem
de a função do flutuador, propensa
a avarias, ser substituída por um
sensor electrónico. Isto significa que,
ao contrário do purgador controlado
por flutuador, não se verificam avarias
provocadas por sujidade ou desgaste
mecânico. Além disso, as perdas de ar
comprimido (como na válvula do flutuador) são evitadas, pois os tempos de
11
A produção de ar comprimido origina inevitavelmente a formação
de quantidades significativas de
condensação (consultar também
os capítulos 3 e 4). A designação "condensação" pode levar
fica que, por norma, esta condensação
é agressiva e tem um valor de pH entre
3 e 6. A condensação deste tipo não
pode ser descarregada sem estar tratada, por mais que se continue a afirmar
o contrário.
a pensar que se trata apenas
5. Tratamento económico
pó e metais pesados, não podem ser
separados pela gravidade. Se os óleos
presentes apresentarem teor de éster,
a condensação pode também ser
agressiva e tem de ser neutralizada. O
tratamento deste tipo de condensação
só é possível com sistemas de separação de emulsões.
3. Eliminação externa
Naturalmente, é possível recolher a
condensação e entregá-la a empresas
especializadas para que procedam à
sua eliminação. No entanto, os custos
da eliminação variam entre aproximadamente 40 e 150 €/m³, dependendo
do tipo de condensação. Tendo em
conta a quantidade de condensação
formada no compressor, o tratamento
local será na maior parte dos casos
rentável. É vantajoso no sentido em
que, da quantidade inicial para eliminação, só sobram cerca de 0,25%, que
devem ser eliminados de acordo com
os regulamentos técnicos de protecção
do ambiente.
c) Condensação de compressores
que comprimem sem óleo
Por vezes, a condensação proveniente
de sistemas que comprimem sem óleo
contém consideráveis percentagens de
óleo devido ao aumento da poluição
4. Métodos de tratamento
a) Dispersões
Para tratar este tipo de condensação é
geralmente suficiente um aparelho de
separação de três câmaras, composto
por duas câmaras de pré-separação e
e fiável dos condensados
de vapor de água condensado.
Mas é preciso ter atenção! Um
compressor funciona como
um aspirador gigante: aspira
impurezas juntamente com
o ar ambiente contaminado,
concentra-as e envia-as para a
condensação através do ar comprimido ainda não tratado.
1. Porquê recorrer ao tratamento da
condensação?
Os utilizadores de ar comprimido que
simplesmente a conduzem para o
esgoto estão sujeitos a multas elevadas.
Isto deve-se ao facto de a condensação
que surge durante a produção de ar
comprimido ser uma mistura explosiva.
Devido à poluição ambiental existente,
para além de partículas de pó contém
também hidrocarbonetos, dióxido de
enxofre, cobre, chumbo, ferro e muitos
mais elementos. Na Alemanha, a lei
sobre o regime das águas é a norma
para a eliminação da condensação
originada nas instalações de ar comprimido. Esta lei determina que a água
contaminada tem de ser tratada em
conformidade com as "regras geralmente reconhecidas da técnica" (§ 7a).
Isto diz respeito a qualquer tipo de condensação resultante de ar comprimido,
mesmo a proveniente de compressores
que comprimem sem óleo.
Para todas as substâncias poluentes
e para o valor de pH existem valores
12
limite legais. Estes valores estão estipulados por sector e consoante a região.
Para os hidrocarbonetos, por exemplo,
o valor máximo permitido é 15 mg/l;
o intervalo de valor do pH para condensação que pode ser descarregada
situa-se entre 6 e 9.
2. Tipo de condensação
a) Dispersão
A condensação do ar comprimido pode
ter várias origens. Por norma, as dispersões surgem nos compressores
de parafuso refrigerados a fluido, que
funcionam com agentes refrigerantes
sintéticos como o "Sigma Fluid Plus".
Esta condensação apresenta normalmente valores de pH entre 6 e
9, podendo ser considerada como
tendo pH neutro. Nesta condensação, as impurezas provenientes do
ar atmosférico acumulam-se numa
camada de óleo flutuante, que pode
ser facilmente separada da água.
b) Emulsão
Um sinal óbvio da presença de uma
emulsão é um líquido leitoso que não
se separa em duas fases, mesmo
após vários dias (ver a imagem 1,
à direita). Este tipo de condensação
surge frequentemente em compressores de êmbolo, de parafuso e
multicelulares, que funcionam com
óleos convencionais. Também neste
caso se encontram substâncias
poluentes nos constituintes do óleo.
Devido à mistura complexa, e estável, os
óleos e a água, mas também as impurezas aspiradas como, por exemplo,
1
ambiental. Também apresenta frequentemente elevadas percentagens de
dióxido de carbono, metais pesados e/
ou outras partículas sólidas. Isto signi-
2
3
O compressor aspira vapor de água e impurezas
juntamente com o ar ambiente. A condensação
daí resultante tem de ser sujeita a tratamento para
eliminar o óleo e outras substâncias poluentes
(imagem acima, 2) antes de poder ser descarregada como água limpa (imagem acima, 3)
uma câmara de filtro de carvão activo.
O processo de separação em si ocorre
através da gravidade. A camada de
Aparelhos de separação
por gravidade, como o
"Aquamat", tratam as dispersões de condensação
de modo bastante fiável e
económico
óleo suspensa na superfície do líquido
na câmara de separação do aparelho
é conduzida para um recipiente de
recolha e eliminada como óleo usado.
A água restante é depois filtrada em
duas fases e pode ser descarregada no
esgoto. Em comparação com a eliminação total efectuada por uma empresa
especializada, os separadores por
gravidade permitem uma poupança
de custos de aproximadamente 95%.
Actualmente, os aparelhos são vendidos com uma capacidade de até 160
m³/min de caudal dos compressores.
Naturalmente é possível, se necessário,
ligar paralelamente vários aparelhos.
b) Emulsões
Para tratar emulsões estáveis, utiliza-se
hoje em dia básicamente dois tipos de
aparelhos.
Os sistemas de separação por membrana que seguem o princípio da
ultrafiltração com o chamado método
"cross flow". Neste caso, a condensação pré-filtrada espalha-se pelas
membranas. Uma parte do líquido atravessa as membranas e sai do aparelho
como água limpa que pode ser descar-
regada. O segundo tipo de aparelho
trabalha com um agente de separação
pulverizado. Este capta partículas de
óleo e forma em seguida flocos maiores
que podem ser facilmente filtrados. Filtros com uma largura de poros definida
retêm estes flocos de modo fiável. A
água efluente pode ser descarregada.
c) Condensação de compressores
que comprimem sem óleo
A condensação de compressores que
comprimem sem óleo tem de ser tratada
através de métodos químicos de separação. Estes incluem a neutralização do
pH através da adição de substâncias
básicas e a captação e concentração de
partículas de metais pesados num bolo
de filtração, que deve depois ser eliminado como resíduo tóxico. Este método
é, de longe, o mais dispendioso. As
autorizações para descargas especiais
não podem considerar a existência de
apenas possíveis percentagens de óleo
na condensação, mas também substâncias poluentes concentradas, que
tenham sido aspiradas do ar ambiente.
Estas podem contaminar consideravelmente a condensação.
No caso de emulsões de condensação estáveis,
são utilizados, por exemplo, sistemas de separação por membrana
13
Apesar de todas as vantagens,
o ar comprimido é uma fonte de
energia relativamente cara. O
lema deve por isso ser: Baixar
os custos sempre que possível.
Em muitos tipos de aplicação,
uma das causas principais dos
Pressão
Regulação de carga/vazio-paragem
6. Controlo eficiente
do compressor
custos excessivos é o facto de
o caudal dos compressores não
ser muitas vezes correctamente
adaptado à variação do volume
de ar comprimido necessário.
Assim, os compressores apresentam frequentemente um
factor de utilização de apenas
50%. Muitos utilizadores não
têm consciência disto, porque os
seus compressores têm apenas
contadores de horas em serviço,
não tendo nenhum contador de
horas em carga plena. Sistemas
de controlo devidamente regulados são de grande ajuda neste
caso: Ao aumentarem o factor
de utilização para 90% ou mais,
permitem uma poupança de
energia superior a 20%.
1. Controlo interno
a) carga/vazio
Na maior parte dos compressores são
utilizados motores assíncronos de
corrente trifásica como unidades de
accionamento. A frequência de comutação autorizada é cada vez mais
reduzida à medida que a potência
aumenta. Não corresponde à frequência de comutação necessária para
14
Pressão
Controlo Dual
ligar e desligar alguns compressores,
dependendo do consumo efectivo de
ar comprimido e dos ciclos carga/vazio.
Na realidade durante os ciclos carga/
vazio o motor não pára. Em vazio o
motor trabalha durante um determinado
tempo sendo considerada a energia
consumida como perda. O consumo de
energia com este tipo de controlo representa 20% no ciclo em vazio quando
comparada com o consumo do ciclo em
carga.
b) Conversão de frequência
Os compressores cuja velocidade é
controlada por conversores de frequência não apresentam um grau de
rendimento constante no seu intervalo
de regulação. Por exemplo, no intervalo
de regulação entre 30 e 100%, o rendimento com um motor de 90 kW diminui
de 94 para 86%. Também se verificam
perdas devido ao conversor de frequência e ao desempenho não linear
dos compressores.
Se os sistemas de conversores de
frequência forem utilizados incorrectamente, podem consumir demasiada
energia sem que o operador do sistema
se aperceba. A conversão de frequência
não é, portanto, um remédio universal
quando se pretende um funcionamento
dos compressores com a máxima poupança de energia.
2. Classificação do consumo de ar
Por norma, os compressores podem ser
classificados como sistemas de carga
base, carga média, pico de carga ou
standby, dependendo da sua função.
a) Consumo de ar em carga base
Por consumo de ar em carga base
entende-se a quantidade de ar
necessária para um funcionamento
constante.
b) Consumo de ar em pico de carga
Por sua vez, o consumo de ar em
pico de carga é a quantidade de ar
necessária para determinados períodos de aumento de consumo, que
depende dos requisitos dos diferentes
consumidores.
Para poderem executar as diferentes
funções de carga o melhor possível,
os compressores têm de estar equipados com controlos diferentes. Estes
controlos têm de ter a capacidade de
manter o funcionamento dos compressores e, consequentemente, o
fornecimento de ar comprimido em
caso de falha de um sistema de controlo de nível superior.
3. Controlo de nível superior
Os controlos de nível superior são sistemas que coordenam o funcionamento
dos vários compressores numa central
e que ligam ou desligam os compressores individualmente dependendo do
consumo de ar.
a) "Splitting" de instalações
O "splitting" é a divisão de compressores com potências e tipos de controlo
iguais ou diferentes, dependendo do
consumo de ar em carga base e em
pico de carga.
Regulação de carga/vazio-paragem com selecção
automática do modo de operação ideal
carga
carga
vazio
Paragem
vazio
Paragem
Potência nominal do motor em %
Pressão
Controlo Quadro
Tempo Controlo GD Dual
Pressão constante, regulação contínua do caudal com
regulador proporcional
Pressão
SFC (CF)
Conversão de frequência – regulação do caudal através da velocidade do motor
carga
carga
vazio
Paragem
vazio
Paragem
Tempo Tempo Potência nominal do motor em %
Tempo
No controlador interno de compressor "KAESER Sigma Control" já estão predefinidos quatro tipos de controlo para selecção
b) Funções dos controlos
de nível superior
A coordenação do funcionamento do
compressor é uma função exigente e de
grande importância. Actualmente, não
é suficiente que os controlos de nível
superior tenham apenas a capacidade
de accionar compressores de diferentes tipos e tamanhos na altura certa.
Têm também de monitorizar as instalações no que diz respeito à manutenção,
adaptar os tempos de funcionamento
dos compressores e registar anomalias
de funcionamento, para limitar os custos
de assistência técnica de uma central
de ar comprimido e para aumentar a
segurança operacional.
c) Regulação correcta
Um pré-requisito importante para um
controlo de nível superior eficiente, ou
seja, que poupe energia, é uma regulação contínua dos compressores. A
soma dos caudais das unidades de pico
de carga tem, portanto, de ser superior
ao caudal da unidade de carga base a
ligar a seguir. Ao utilizar uma unidade de
pico de carga regulada pela velocidade,
o intervalo de regulação também tem
de ser superior ao caudal do próximo
compressor a ligar. Caso contrário, não
é possível garantir a rentabilidade do
abastecimento de ar comprimido.
d) Transmissão de dados segura
Um outro pré-requisito essencial para
o funcionamento perfeito e para a eficiência de um controlo de nível superior
é uma transmissão de dados segura.
Para tal é necessário assegurar que
não só são transmitidas mensagens
dentro de cada um dos compressores,
mas também entre os compressores e
o sistema de controlo de nível superior.
Além disso, é também necessário monitorizar o percurso do sinal de modo a
detectar imediatamente a ocorrência de
problemas, como a ruptura de um cabo
de ligação.
Os percursos normais de transmissão
são os seguintes:
1. Contactos “secos”
2. Sinais analógicos 4 – 20 mA
3. Interfaces electrónicas, por exemplo,
RS 232, RS 485 ou Profibus DP.
O Profibus oferece a mais moderna
técnica de transmissão de dados. Este
percurso permite enviar sem problemas
grandes quantidades de dados no mais
curto espaço de tempo, através de
grandes distâncias (imagem abaixo).
Deste modo, os sistemas de comando
de nível superior não têm necessariamente de ser colocados na estação de
ar comprimido.
O Profibus permite uma transmissão de dados rápida dos compressores para sistemas de comando e
de controlo de nível superior
Mensagem para
telemóvel
Centro de
assistência
Centro de controlo
"Sigma Air Control"
Venda/assistência
Modem
Modem
SIGMA AIR
MANAGER
Ethernet
Processo Profibus – DP
Compressores
Filtro com
Eco Drain
Tratamento
15
No geral, as centrais de ar
comprimidosão compostas por
vários compressores demodelos
de tamanho iguais ou diferentes.
Para coordenar estas máquinas
individuais, é necessário um
comandode nível superior.
7. Comando de banda de pressão –
Antigamente, esta tarefa era
relativamente simples: tratava-se
principalmente de alternar compressores do mesmo tamanho
na função de carga e, assim,
adaptar os tempos de funcionamento das máquinas entre si.
No entanto, hoje em dia é significativamente mais exigente: a
produção de ar comprimido deve
ser adaptada de modo ideal ás
necessidades do utilizador, proporcionando simultaneamente
o máximo de eficiência energética. Por norma, existem dois
sistemas diferentes de comando
de compressoresde nível superior: o comando em cascata e o
comando de banda de pressão.
1. Comando em cascata
O comando em cascata é o modo clássico para ligar compressores através
da técnica de comandos. Neste caso, é
atribuído a cada compressor um ponto
de comutação superior e um inferior.
Se for necessário coordenar vários
compressores, resulta num sistema de
comando semelhante a uma escada
ou cascata. Enquanto que, para um
consumo baixo de ar, só é ligado um
compressor e a pressão no intervalo
16
superior oscila entre a pressão mínima
(pmín) e a pressão máxima (pmáx)
deste compressor,a pressão é reduzida
no caso de um maior consumo de ar e
da comutação de vários compressores
(imagem 1). A combinação resultante
é relativamente desfavorável: com um
consumo de ar reduzido, prevalece no
sistema a pressão máxima e aumenta
as perdas de energia devida a fugas;
pelo contrário, com um consumo maior,
a pressão desce e a reserva de pressão
no sistema é reduzida.
os pontos de comutação individuais
deve ser no mínimo de 0,3 bar. Com
quatro compressores, a quantidade
máxima recomendada para este tipo
de comando, verifica-se normalmente
uma diferença mínima de pressão de
comutação de 1,4 bar.
b) Comando em cascata
com pressostato electrónico
A utilização de transdutores de pressão
electrónicos permite reduzir as diferenças de pressão de comutação entre
a pressão máxima e a mínima para
0,2 e, assim, também
as distâncias entre os
Comparação comando em
pontos de comutação.
cascata/de banda de pressão
O ideal é alcançar uma
diferença da pressão
Oscilação da pressão na comutação de carga
básica convencional
de comutação de 0,7
bar. Como já foi mencionado, não devem
ser ligados mais do
que
quatro
comSegurança
Tempo
pressores com um
comando em cascata.
Oscilação da pressão SAM ou VESIS (comando de banda de pressão)
Caso contrário,existe
o perigo de as perdas
Imagem 1: Diferentes oscilações de pressão e energéticas e por fuga se tornarem
poupança de pressão nos comandos em casextremamente elevadas devido à
cata (sistemas de comutação por carga básica)
e comandos de banda de pressão ("SAM" ou grande expansão da pressão.
"VESIS")
a) Comando em cascata com interruptor manométrico de membrana
Ao ligar o comando em cascata com
um interruptor manométrico ou com
um manómetro de contacto, deve-se
empregar normalmente uma diferença
mínima de pressão de comutação de
0,5 bar para cada um dos compressores, enquanto que a distância entre
2. Comando de banda de pressão
A coordenação de vários compressores
inquestionavelmente mais moderna é
o comando de banda de pressão, em
particular considerando os requisitos
de eficiência elevados mencionados
inicialmente. Neste sistema, uma quantidade indeterminada de compressores
é coordenada com a ajuda de uma
única banda de pressão (imagem 1).
veitar uniformemente a carga máxima
dos compressores tendo em conta as
horas de serviço e de carga, também
conseguem escolher o compressor
correcto no momento certo (imagem
4). No entanto, o pré-requisito essencial para tal é um "splitting" optimizado.
Isto implica a divisão dos
compressores com potência
Comando de banda de pressão para vários compressemelhante ou diferente
a) Comando vectorial
sores (SAM/VESIS)
consoante o consumo de ar
O comando vectorial determina a
em carga básica e em pico
subida ou a queda da pressão entre a
Ponto
de carga (consultar também
pressão mínima e a pressão máxima
1.º ponto de comutação de um compressor
nominal
o capítulo "Controlo eficiente
estabelecidas, calculando assim o
do compressor").
consumo de ar. Os compressores são
Este modo de comando dos
então controlados quase de modo
2.º ponto de comutação de um compressor
compressores, que é acturegressivo, com base no consumo do
almente o mais rentável,
passado (imagem 2). Esta situação
Imagem 3: Comando de banda de pressão com
exige no entanto a troca e
pode por vezes provocar oscilações
detecção de tendência (em cima)
processamento de grandes
quantidades
de
dados.
os próximos processos de
Vector
Vector
Aumento da pressão
Queda da pressão
comutação (imagem 3). A
ao longo do tempo
ao longo do tempo
detecção de tendência, que
trabalha com uma precisão
entre 0,01 e 0,03 bar, está
sempre actualizada e permite ao comando coordenar
de forma ideal sistemas de
Vector 1
Vector 2
ar comprimido a diferenças
de pressão de comutação
mínimas, mesmo que estes
Imagem 2: Controlo vectorial do compressor
sistemas apresentem fortes
na rede de tubagens, em sistemas de oscilações de consumo. Por consear comprimido com variações de con- guinte, hoje em dia é possível ligar 16 Imagem 4: Melhor grau de utilização dos compressumo de ar, que tornam necessárias compressores entre si, num intervalo de sores graças a um "splitting" optimizado e uma
medidas de atenuação. Neste contexto, pressão de apenas 0,2 bar, recorrendo coordenação eficiente das instalações
a sincronização dos compressores é à técnica de comando. Para casos Apenas computadores industriais,
particularmente importante. Por norma, de emergência, a banda de pressão como o "Sigma Air Manager" (SAM)
não é possível limitar a diferença da está assegurada por uma banda de comercializado pela KAESER, têm
pressão de comutação para menos de emergência, de modo a poder garantir capacidade para processar estas quan0,5 bar com este método de comando, sempre um abastecimento de ar compri- tidades de dados. Os computadores
visto que a medição é efectuada entre mido seguro. Estes comandos podem industriais também podem ligados a sisa pressão mínima e máximo dentro do contribuir significativamente para a temas de controlo, assumindo a função
poupança de energia em sistemas de de um servidor de Internet com páginas
intervalo.
ar comprimido. Para uma melhor cla- em formato HTML programadas, para
rificação: uma redução na pressão do além da função de um comando de alta
b) Comando de banda de pressão
sistema de 0,1 bar tem já um efeito de eficácia.
com detecção de tendência
Assim, é possível recolher dados sobre
O comando de banda de pressão com poupança de energia de 1%.
o funcionamento dos compressores e o
detecção de tendência é mais eficiente
grau de utilização e eficiência de toda a
do que o comando vectorial, visto c) Comando em função do
estação de ar comprimido sem um sofque permite diferenças da pressão de pico de carga
comutação de apenas 0,2 bar. Actual- Os comandos de banda de pressão tware especial, visualizar os dados de
mente, esta é a diferença de pressão de com detecção de tendência dividem modo compreensível, avaliá-los e reagir
comutação mais baixa que se conhece os compressores em grupos, conso- em conformidade (consultar também a
na tecnologia de ar comprimido. A ante a sua potência. Deste modo, para pág. 27 para mais informações sobre o
detecção de tendência não se baseia além de terem a capacidade de apro- "Sigma Air Manager").
No entanto, um pré-requisito imprescindível neste caso é a utilização de
um comando combinado de microprocessador (MVS) ou, ainda melhor, um
computador industrial com inteligência
de comando técnico. O comando
de banda oferece também várias
possibilidades.
na determinação da subida e descida
imediata da pressão num determinado
período de tempo. De facto, o comando
monitoriza o comportamento de consumo no sistema de ar comprimido
após a comutação de um compressor
e tira conclusões correspondentes para
17
Devido ao aumento contínuo do
preço da energia, a poupança
dos recursos energéticos não
é só uma necessidade ecológica, mas também e cada vez
mais uma necessidade económica. Como tal, os fabricantes
Circuito de
água sanitária
8. Poupar energia
Permutador térmico
de placas
Circuito de fluido de refrigeração do compressor
através da recuperação de calor
lizam váriasopções, como, por
exemplo, a recuperaçãode calor
em compressores de parafuso.
1. Os compressores produzem
principalmente calor
Mesmo que isto possa parecer improvável aos leigos, o facto é que 100% da
energia conduzida para um compressor
é convertida em calor. Através da
compressão, o ar é carregado no compressor com um potencial energético.
Esta quantidade de energia, libertada
na pressão ambiente, refrigerada e
absorvida do calor da atmosfera, pode
ser utilizada.
2. Até 94% de energia aproveitável
72%, ou seja, a maior parte da energia
utilizada e aproveitável como calor
encontra-se no líquido refrigerante em
compressores com refrigeração por
injecção de óleo ou fluido, 13% no ar
comprimido e até 9% em perda de calor
do motor de accionamento eléctrico.
Nos compressores de parafuso totalmente capsulados, refrigerados a óleo
ou a fluido, até mesmo estas perdas de
energia podem mesmo ser recuperadas
pelo motor eléctrico, como energia
térmica, através de uma refrigeração
controlada. No total, pode-se aproveitar
então até 94% da energia utilizada no
compressor para fins térmicos. Apenas
se perde 2 % devido à irradiação do
calor e 4% do calor permanece no ar
18
comprimido (consultar o diagrama de
fluxo de calor, pág. 19).
3. Possibilidades da recuperação de
calor
Os utilizadores interessados num aproveitamento ainda mais rentável do ar
comprimido podem escolher diferentes
variantes de recuperação de calor.
a) Produção de ar quente
A possibilidade mais fácil de recuperação de calor em compressores de
parafuso, refrigerados a ar e óleo ou
fluido, é a utilização directa do ar refrigerado aquecido pelo compressor. O
calor é então conduzido para as zonas
a aquecer através de um sistema de
canais de ar (imagem 1). Naturalmente, o ar quente pode também ser
VerãoAr
evacuado
utilizado para outros fins, como processos de secagem, sistemas de fecho
por cortina ou para pré-aquecer o ar
de queimadores. Se não for necessário calor, a corrente de ar quente
expelida é libertada para o exterior ao
mudar, manual ou automaticamente,
a posição de uma válvula giratória ou
persiana. Um comando de persiana
regulado por termóstato permite dosar
o ar quente de modo preciso, para
obter temperaturas constantes. Com
esta variante, é possível aproveitar
até 94% do consumo eléctrico de um
compressor de parafuso. Este aproveitamento pode compensar até mesmo
em compressores pequenos, visto que
um compressor de 18,5 kW fornece
energia térmica suficiente para aquecer
sem problemas uma casa unifamiliar.
Inverno
Aquecimento
Imagem 2: Sistema de recuperação de calor para produção de água quente – o permutador térmico de placas produz água quente com até +70 °C
b) Produção de água quente
A instalação de um permutador térmico
(imagem 2) no circuito de fluido de
compressores de parafusorefrigerados
a ar ou a água permite produzir água
quente para diferentes fins. Neste caso,
recorre-se a permutadores térmicos
de placas ou permutadores térmicos
de segurança, dependendo se a água
quente será utilizada para fins de aquecimento, como água de duche e de
lavagem, ou para processos de pro-
Diagrama de fluxo de calor:
Calor recuperável 94%
Imagem 1: Sistema de recuperação de calor para produção de ar quente com canal de saída de ar e
válvula giratória integrada
dução e limpeza. Estes permutadores
térmicos permitem alcançar temperaturas até um máximo de 70 °C. A
nossa experiência demonstrou que
os custos adicionais desta variante de
recuperação de calor são amortizados
no espaço de dois anos, no caso de
compressorescom uma potência de
accionamento superior a 18,5 kW. No
entanto, uma planificação correcta é
um pré-requisito essencial.
Ar ambiente 2 %
disponibi-
Arrefecedor 72 %
compressores
Arrefecimento do ar comprimido
13 %
Motor 9 %
de
Consumo
total de energia
elétrica 100%
Calor que permanece
no ar comprimido 4 %
4. Observação de medidas de
segurança
Normalmente, o sistema de refrigeração
primário do compressor nunca deve ser
utilizado simultaneamente como
sistema de recuperação de calor. Isto
deve-se ao facto de, no caso de uma
eventual falha da recuperação de
calor, a refrigeração do compressor e,
consequentemente, a produção de ar
comprimido, ficarem em risco. Por esta
razão, é aconselhável instalar sempre
permutadores térmicos adicionais no
compressor, especialmente para efeitos
de recuperação de calor. Deste modo,
o compressor pode assegurar sozinho
a sua própria segurança em caso de
avaria: se não for descarregado calor
através do permutador térmico de
água/fluido do sistema de recuperação
de calor, o compressor comuta internamente para o sistema primário de
refrigeração a ar ou a água. Assim, o
abastecimento de ar comprimido continua a ser assegurado.
5. Conclusão
A recuperação de calor é uma possibilidade definitivamente a a considerar
para aumentar a rentabilidade de uma
instalação de ar comprimido e contribuir simultaneamente para a protecção
do ambiente. A despesa necessária é
relativamente pequena. O montante do
investimento depende das condições
locais de instalação, da finalidade de
utilização e do método escolhido para
a recuperação de calor.
19
Apesar de o ar comprimido ser
uma fonte de energia polivalente,
não é propriamente barato. A
sua utilização só compensa se a
produção, o tratamento e a distribuição estiverem adaptados
entre si da melhor forma possível.
9. Evitar perdas de energia (1)
Considerações para a planificação e instalação de uma
rede de ar comprimido
Para além de uma planificação e
montagem correctas da estação
dos compressores, isto implica
também um dimensionamento
e instalação adequados da rede
de ar comprimido.
1. Produção rentável de ar
comprimido
Se se considerar todas as despesas
em energia, agentes de refrigeração,
manutenção e amortização de um compressor, o preço por metro cúbico de ar
comprimido fica aproximadamente entre
0,5 e 2,5 cêntimos, dependendo do
tamanho, grau de utilização, estado de
manutenção e modelo do compressor.
Por esta razão, muitas empresas
valorizam uma produção de ar comprimido particularmente rentável. Esta
é também a razão para o triunfo dos
compressores de parafuso refrigerados
a óleo ou a fluido: estas máquinas permitem uma poupança de até 20% dos
custos de produçãode ar comprimido
sustentados anteriormente.
2. O tratamento influencia a rede de
ar comprimido
Já um tratamento de ar comprimido em
função das necessidades é considerado
como pouco importante. Isto é lamentável, pois os custos de manutenção
dos consumidores de ar comprimido e
da rede de tubagens só são reduzidos
se o ar comprimido for submetido a um
bom tratamento.
20
a) Os secadores refrigeração
reduzem a necessidade de
manutenção
Em aproximadamente 80% de todas as
aplicações, os secadores por refrigeração são suficientes para o tratamento
do ar comprimido. Permitem evitar frequentemente a utilização de filtros na
rede de tubagens, que implicam perdas
de pressão, e correspondem apenas a
cerca de 3% dos custos de energia que
o compressor origina ao produzir o respectivo volume de ar comprimido. Além
disso, o montante poupado devido à
menor necessidade de manutenção
e reparação das tubagens e dos consumidores de ar comprimido chega
a ser dez vezes maior que o custo do
agente utilizado para a secagem por
refrigeração.
b) Poupança de espaço através de
equipamentos combinados
Para instalações pequenas ou para
um abastecimento periférico, também
se encontram disponíveis no mercado
combinações de compressores de
parafuso, secadores por refrigeração
e reservatórios de ar comprimido, que
permitem poupar espaço (imagem à
direita), ou combinações de compressores de parafuso e secadores em
estrutura de torre.
3. Planificação e instalação de uma
rede de ar comprimido
Em primeiro lugar, é necessário
esclarecer se o abastecimento de ar
comprimido deve ser central ou periférico. Um abastecimento central é
normalmente o mais adequado para
pequenas e médias instalações, onde
não é normal surgirem os problemas
que afectam normalmente uma rede
de ar comprimido central de grandes
dimensões: custos de instalação mais
elevados, perigo de congelação de
condutos aéreos insuficientemente isolados no Inverno e aumento da queda
da pressão devido ao grande comprimento dos condutos.
a) Dimensionamento correcto
da rede
O dimensionamento de uma rede de
ar comprimido deve implicar sempre
um cálculo tendo por base uma queda
de pressão máxima de 1 bar entre o
compressor e os consumidores de ar
comprimido, incluindo a diferença de
comutação do compressor e do habitual
tratamento de ar comprimido standard
(secagem refrigeração).
Em particular deve contar-se com as
seguintes perdas de pressão (imagem
à direita):
Rede principal 1
Rede de distribuição 2
Rede de ligação 3
Secador 4
Unidade de manutenção
e tubo flexível 5
insgesamt max.
0,03
0,03
0,04
0,20
bar
bar
bar
bar
0,50 bar
0,80 bar
Esta lista mostra como é importante
avaliar as perdas de pressão em cada
uma das secções da rede. Neste caso,
também é necessário considerar as
peças moldadas e as unidades de bloqueio. Por isso, não basta incluir os
metros lineares dos tubos numa fór-
2
5
mula ou tabela de cálculo. De facto, é
necessário determinar o comprimento
das tubagens em termos da técnica
de fluxo. Não é, no entanto, normal
que no início da planificação se tenha
uma perspectiva geral da totalidade
das peças moldadas e das unidades de
bloqueio. Por esta razão, para calcular
os comprimentos dos tubos em termos
da técnica de fluxo é necessário multiplicar por 1,6 os metros lineares de
tubos a aplicar. Os diâmetros das tubagens podem então ser determinados
facilmente com base nos diagramas de
dimensionamento usuais (consultar a
imagem em baixo à direita).
linha recta junto do obstáculo. As secções com ângulos de 90 graus, arestas
vivas e que originam uma elevada
perda de pressão, podem também ser
simplesmente substituídas por arcos de
90 graus de grandes dimensões. Para
substituir as unidades de bloqueio de
água, ainda utilizadas frequentemente,
devem ser utilizadas válvulas de esfera
e válvulas de escape com passagem
total. Na zona húmida das tubagens,
que se encontra apenas no compartimento do compressor numa central
moderna de ar comprimido, as entradas
e saídas da rede principal principal têm
ser colocadas
para cima ou,
pelo menos,
lateralmente.
3
A
tubagem
principal deve
1
ter uma inclinação de dois
por mil. No
ponto
mais
fundo da rede,
deve ser ins4
talado
um
dispositivo de
separação de
condensação.
Pelo contrário,
na zona seca a rede podem ser colocados na horizontal e as saídas das
tubagens podem conduzir directamente
para baixo.
Comprimento da
tubagem (m)
Consumo
de ar
m³/h
c) Que material deve ser escolhido
para as tubagens?
Neste caso, não é possível uma
recomendação precisa devido às
características dos materiais. Nem os
preços de aquisição podem ser a única
ajuda para a escolha: os tubos galvanizados, de cobre ou de plástico têm
praticamente o mesmo nível de preço
quando se soma os custos dos materiais e de instalação. As tubagens em
aço inoxidável têm um preço cerca de
20% superior, no entanto, devido à
maior eficácia dos métodos de processamento, também aqui se vai notando
uma descida dos preços.
Actualmente, são vários os fabricantes
que disponibilizam tabelas onde são
indicadas as condições ideais para cada
material de tubagem. Antes de decidir
investir é portanto aconselhável estudar
detalhadamente estas tabelas, considerar as cargas na futura sequência de
operação e depois criar um catálogo de
requisitos para as tubagens. Só assim
é possível fazer uma escolha realmente
acertada.
d) Importante: seleccionar
a técnica de união correcta
As secções das tubagens devem ser
soldadas, coladas ou aparafusadas
e coladas umas às outras. Embora a
sua remoção se possa tornar difícil,
as uniões deste tipo permitem assegurar que as fugas são reduzidas a um
mínimo.
Perda de
pressão
Diâmetro
nominal
m³/min.
Pressão de sistema (bar)
b) Poupança de energia através da
correcta colocação das tubagens
Para poupar energia, o sistema de
tubagens deve ser colocado do modo
mais recto possível. Para evitar curvas,
por exemplo, ao contornar pilares de
apoio, deve-se colocar a tubagem em
21
energia do sistema de ar compri-
10. Evitar perdas de energia (2)
Considerações para a renovação de uma rede de ar comprimido
Com base nesta medição, a quantidade
de fugas é calculada com a seguinte
fórmula:
Legenda:
VL =
Quantidade de fugas (m³/min)
VK =
Caudal volúmico
do compressor (m³/min)
∑x =
t1 + t2 + t3 + t4 + t5
Tempo em que o compressor
funciona com carga (min)
T =
Tempo total (min)
VL =
mido. Para evitar este problema
é necessário ponderar bem
todos os aspectos. Em seguida
são apresentadas dicas para a
renovação correcta de redes de
tubagens de ar comprimido.
1. Requisito fundamental:
ar comprimido seco
Ao planear uma nova rede de arcomprimido é possível evitar a priori muitos
erros e, consequentemente, problemas
que possam surgir posteriormente. Pelo
contrário, a renovação de uma rede
antigaestá muitas vezes associada a
algumas dificuldades, podendo mesmo
ser um caso perdido caso se continue
a abastecera rede com ar comprimido
húmido. Antes deiniciar uma renovação
éportantonecessário que esteja sempre
disponível uma unidade de
secagem central.
2. Como evitar grandes quedas de
pressão na rede?
Se a queda de pressãona rede de
condutos continuar a ser bastante acentuada, mesmo depois da instalação de
um sistema de tratamento adequado, é
porque existem sedimentos acumulados
nos tubos. Surgem devido a impurezas
conduzidas juntamente com o ar comprimido, que reduzem a um mínimo a
secção de passagem disponível.
22
a) Substituição ou purga
Se os sedimentos já estiverem incrustados, a solução mais indicada será a
substituição das tubagens afectadas.
Contudo, é muitas vezes possível
aumentar a secção de passagem da
tubagem através de uma purga e posterior secagem, se os sedimentos ainda
não tiverem causado estreitamentos
significativos.
b) Instalar condutos
complementares
Uma opção muito boa para alargar
tubagem de derivação que se tenham
tornado demasiado estreitos é a colocação de uma tubagem paralela, ligada
em rede com o tubagem de derivação.
No caso de tubagem circulares que se
tenham tornado demasiado estreitos,
também é possível colocar um segundo
anel (imagem 1). Se este sistema duplo
de tubagem de derivação ou circulares
for bem dimensionado, para além do
efeito principal previsto – a redução
notória das perdas de pressão – é
também possível a vantagem adicional
Imagem 1: Renovação de uma tubagem de ar
comprimido através da colocação de um segundo
anel
de obter uma distribuição ainda mais
fiável do ar comprimido. Uma outra
hipótese de renovação da tubagem
circular consiste em ampliar o sistema
com as chamadas malhas intermédias
(imagem 2).
VK x ∑ tx
T
3. Identificar e eliminar fugas
As medidas de renovação só têm o
resultado esperado se as fugas na rede
de ar comprimido também forem eliminadas na medida do possível.
a) Determinar a quantidade total de
fugas
Antes de começar a procurar cada um
dos pontos mal vedados do sistema
de tubagens, é necessário definir a
extensão das fugas. Para isso, existe
um método relativamente simples que
recorre à ajuda do compressor: em
primeiro lugar, deve-se desligar todos
os consumidores de ar comprimido e
depois medir os tempos de ligação do
compressor durante um determinado
período de tempo (imagem 3).
ou seja, nos pontos de recepção finais
da rede de ar comprimido. Água com
sabão ou um spray especial ajudam a
localizar com precisão estas fugas. Normalmente, as tubagens principais só
apresentam fugas de grande dimensão
e em grande quantidade se uma rede
originalmente húmida, equipada com
vedantes de cânhamos antigos, funcionar com ar comprimido seco e estes
vedantes secarem após algum tempo.
Para a localização exacta das fugas
na rede de tubagens principal recomenda-se a utilização de um aparelho
de ultra-sons. Quando por fim as fugas
tiverem sido detectadas e eliminadas e
as secções transversais das tubagens
tiverem sido adaptadas ao consumo
actual de ar comprimido, a rede
antiga voltou a ser um sistema
de distribuição de ar
comprimido
rentável.
Imagem 4: Medição das
fugas dos consumidores
de ar comprimido
Imagem 5
Imagem 2: Aumento da
capacidade dos condutos
através de malhas intermédias
b) Identificar as fugas
nos consumidores
Para identificar as fugas nos consumidores de ar comprimido periféricos, é
primeiro necessário ligar todas as ferramentas, máquinas e aparelhos de
accionamento pneumático e medir a
soma de todas as fugas (imagem 4).
Em seguida, fecha-se as válvulas de
vedação antes das ligações dos consumidores e mede-se as fugas na rede de
tubagens (imagem 5).
A diferença das fugas totais e das fugas
da rede indica por fim as perdas nos
consumidores de ar comprimido, nos
seus acessórios e peças de ligação.
4. Onde se encontra
a maior parte das fugas?
Pelo que comprovámos pela nossa
experiência, aproximadamente 70% das
fugas encontram-se nos últimos metros,
Sobrepressão de serviço
São muitas as empresas que
perdem milhares de euros todos
os anos devido a uma rede de
tubagens antiquada e/ou com
manutenção deficiente, que provoca o aumento do consumo de
t1
Tempo
t2
t3
t4
t5
T
Imagem 3: Identificação de fugas através da medição dos tempos de ligação do compressor com
os consumidores de ar comprimido desligados
23
Actualmente, as centrais de
compressores são na sua
maioria sistemas complexos. O
seu funcionamento rentável só
é possível se for considerado
de modo adequado na altura
da da planificação,ampliação e
KAESER e conhecida pela abreviatura
ADA (análise da carga de ar comprimido) tem de considerar diferentes
condições estruturais, em função da
utilização específica:
11. Planificação adequada de
estações de compressores (1)
modernização. Para esse efeito,
a KAESER oferece um conceito
abrangente de prestação de serviços. Este serviço de assistência
combina elementos comprovados, como os componentes
de ar comprimido, aconselhamento e assistência ao utilizador
com as novas possibilidades da
tecnologia de informação para a
tecnologia de ar comprimido.
Hoje em dia, os utilizadores de ar comprimido provêm de diversos sectores,
desde os fabricantes de automóveis até
às fábricas de cimento. Um pré-requisito essencial para a utilização eficiente
do ar comprimido nas várias áreas de
aplicação é, portanto, uma técnica fiável
de produção e tratamento. Os sistemas
têm de conseguir fornecer ar comprimido barato, na quantidade e qualidade
definidas.
1. O aconselhamento é decisivo
para a rentabilidade
Um sistema de ar comprimido que
cumpra estes requisitos tem de estar
exactamente adequado às condições
de utilização, de instalação ambiente.
Isto significa que tem de dispor de compressores, aparelhos de tratamento e
tubagens de dimensões adequadas,
possuir um comando o mais eficiente
possível, uma técnica de ventilação e
24
tratamento de condensação adequados
e, se possível, incluir o aproveitamento
da recuperação de calor. Estes conhecimentos estão reunidos no KESS, o
sistema de poupança de energia da
KAESER, que abrange a análise da
consumo de ar comprimido, a
planificação
(imagem 1),
verificam-se em particular nas áreas do
consumo de energia e da manutenção,
e não na aquisição.
2. Análise do consumo de ar
comprimido
O ponto de partida de qualquer aconselhamento KESS é uma análise do
consumo de ar comprimido
actual e, se necessário,
futuro. Esta análise
efectuada pela
balho
de tra
são
Pres
mín.
sã
pres
a de
Perd
a de
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são
pres
a de
Perd
a de
tivo
são
pres
rda de
a de
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são
)
ça
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ção
gula
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umido
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tuba
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Perd
s
sore
pres
cons
a no
ssári
nece
s
o na
com
dos
ento
nam
sio
imen
D
Imagem 2: Um questionário especial serve
de guia de dimensionamento para o futuro
proprietário. Pode ser descarregado directamente do website da KAESER em www.
kaeser.com (menu "Services"/"Planung und
Beratung"/"Analyse" ("Serviços"/"Planificação
e aconselhamento"/"Análise")).
a) Planificação de um novo abastecimento de ar comprimido
O futuro proprietário recebe um
questionário especial relativo ao dimensionamento para a planificação da nova
estação de compressores (imagem 2).
Este guia, juntamente com a colaboração de um conselheiro especializado
em ar comprimido e experiente da
KAESER, permite determinar o consumo de ar comprimido previsto e o
equipamento para tal necessário. As
perguntas cobrem todos os
aspectos importantes para
um abastecimento rentável e ecológico de ar
comprimido.
b) Ampliação e
modernização
Contrariamente ao que
acontece
num novo
projecto,
Imagem 3: Diferentes
métodos e aparelhos de
medição permitem determinar
o consumo de ar comprimido das
instalações existentes e as pressões
mínimas e máximas. Com base
nos resultados de medição, é
possível então conceber de modo ideal
a central do compressor.
d) Alteração das condições de
utilização do ar comprimido
Também em caso de alteração das
condições de utilização deve ser consultado um perito. Em muitas situações, é
possível conseguir grandes poupanças
de custos graças a uma técnica de
tratamento adequada ou a uma sincronização da pressão.
os planos para uma ampliação têm
pontos de referência suficientes para
um dimensionamento adaptado às
necessidades.
Imagem 1: Com a ajuda dos modernos sistemas CAD 3D, é possível planificar estações de
compressores até ao último pormenor e adaptálas com precisão às necessidades do utilizador.
a realização, a formação
contínua e o serviço de
assistência técnica. A qualidade do aconselhamento e a
escolha da técnica certa são
decisivas: os maiores potenciais
de poupança de custos
sistema de análise por
computador, se os compressores (ainda) são
carregados
correctamente, se os comandos
de nível superior ainda
estão
correctamente
programados ou se o
número de fugas ainda
se encontra no intervalo de tolerância. O
ADA também deve ser
utilizado quando compressores antigos são substituídos por
novos. Deste modo,existe a oportunidade de substituir potências
eventualmente
erradas
por potências adequadas,
melhorar o comportamento
operacional dos compressores
no que diz respeito ás cargas parcias e planear um comando de nível
superior em conformidade com a aplicação prevista (imagem 4).
A KAESER disponibiliza ao utilizador
métodos e aparelhos de medição, que
permitem determinar de modo exacto
o consumo de ar comprimido nos
diferentes postos de trabalho, em determinados períodos de tempo. Neste
caso, é bastante importante determinar não só os valores médios, mas
também os valores mínimos e máximos
(imagem 3).
c) Verificar a eficiência
das centrais existentes
Mesmo no caso das centrais já existentes
recomenda-se
determinar
periodicamente, com a ajuda de um
Imagem 4: O gráfico mostra a potência requerida específica da instalação antiga (curva superior) e da
instalação nova (curva inferior), determinada através da ADA
25
Poço sem fundo ou mealheiro?
A produção de ar comprimido
pode ser ambos. Aqui a fórmula
mágica é "optimização do sistema". Ela permite poupar mais
do que 30% dos custos de ar
comprimido médios verificados
estações de compressores (2)
nas indústrias europeias. O consumo de energia é responsável
pela maior parte, representando
aproximadamente 70 a 80%.
E a energia eléctrica não vai
se tornar mais barata, mas sim
cada vez mais cara. Por esta
razão, os utilizadores valorizam
cada vez mais a determinação
do conceito de ar comprimido
mais eficiente.
O sistema de poupança de energia da
KAESER (KESS) inclui também um
cálculo de optimização por computador, que permite identificar a variante
mais apropriada para o utilizador em
questão, de entre diversas variantes de
abastecimento de ar comprimido. Para
a planificação de uma nova central, a
base do cálculo é um questionário de
dimensionamento, que deve ser preenchido cuidadosamente com a ajuda
de um conselheiro especializado em
ar comprimido experiente e que considere também o consumo esperado de
ar comprimido e as respectivas oscilações possíveis. No caso de centrais
de compressores já existentes, a base
de cálculo é o funcionamento diário
característico, determinado através
da análise da carga de ar comprimido
(ADA).
1. Determinação por computador
Para optimizar uma central são introduzidos num computador os dados
técnicos dos compressores instalados
e as possíveis novas variantes. O
KESS calcula então a variante ideal
e as possibilidades de poupança de
custos. Este sistema não se limita a
calcular o consumo de energia pontual para um determinado consumo
de ar comprimido, incluindo as perdas
por dissipação, proporciona também
uma visão detalhada do desempenho
específico da central de compressores
durante todo o tempo de funcionamento
(imagem 1). Deste modo, é possível
detectar antecipadamente, e corrigir,
eventuais pontos fracos no que diz respeito às cargas parciais. O resultado
final é a indicação clara da poupança
de custos e da amortização que se
pode alcançar.
2. O segredo está na mistura
Na maior parte dos casos, uma
configuração bem sincronizada de
compressores de vários tipos de
potência é a solução certa. É composta
principalmente por máquinas grandes
de carga básica e de standby, que são
combinadas com máquinas de pico
de carga mais pequenas. A função do
comando de nível superior é assegurar
uma potência requerida específica
que seja o mais equilibrada possível.
Para tal, tem de ser possível escolher
automaticamente a combinação mais
favorável de compressores de carga
básica e de pico de carga – para até 16
compressores numa zona de oscilação
de pressão de apenas 0,2 bar. Este
requisito é satisfeito por sistemas de
comando inteligentes, como o "Vesis" e
agora também o "Sigma Air Manager"
da Kaeser. Os comandos mencionados
Imagem 1: Comparação do consumo de energia de uma estação de compressores existente e de novas
variantes de instalações, durante um dia de funcionamento e consoante o consumo de ar comprimido
26
podem trocar dados com os compressores e outros componentes, como, por
exemplo, purgadores de condensação,
secadores, etc., através de um sistema
de barramento. Também oferecem a
possibilidade de ligação a um sistema
de controlo central, reencaminhando
para aí todos os dados de operação.
3. Optimização de engenharia
A planificação ou modernização de
uma central de compressores deve
Altura do local 5 m
Imagem 2 a: Planta da estação de compressores
numa fábrica de automóveis
Conduto de condensação
Imagem 2 b: Esquema T+I da mesma estação de
compressores
aproveitar ao máximo as condições
espaciais. Os sistemas modernos de
planificação, como os utilizados pela
KAESER, são uma ajuda preciosa neste
caso. Incluem no processo de planificação não só as plantas e os esquemas
T + I (fluxograma), mas também representações e animações em 3D geradas
por computador. Deste modo é frequentemente possível, por exemplo, recorrer
à rentável refrigeração a ar mesmo em
espaços pequenos. Assim, é possível
reduzir os custos em aproximadamente
30 a 40% em relação à refrigeração a
água, que é mais dispendiosa. Uma
outra vantagem assenta no facto de
ser possível detectar e eliminar eventuais falhas e fontes de anomalias logo
na fase de planificação, optimizando
assim as estações também em termos
de engenharia (imagem 2 a - c).
4. Optimização do funcionamento e
controlo de gestão
Para assegurar a rentabilidade a longo
prazo do abastecimento de ar comprimido não é só necessária uma relação
custo/eficácia ideal, mas também que
haja a devida transparência para um
controlo de gestão eficaz. A base para
tal é o comando de compressor "Sigma
Control", um computador industrial
com cinco tipos de comando programados e a possibilidade de recolher
dados e reencaminhá-los para uma
rede de dados. Ao nível do comando
de nível superior trata-se de um outro
computador industrial, o já mencionado "Sigma Air Manager" (imagem
Imagem 3: Para além de permitir a interacção ideal
de todos os componentes, o "Sigma Air Manager"
também possibilita uma maior disponibilidade e
um controlo de gestão eficaz do abastecimento
de ar comprimido
3). Para além do comando adequado
ao consumo real e da monitorização da
estação, a sua função é recolher todos
os dados relevantes e reencaminhálos para uma rede de computadores
(Ethernet). Isto pode ser feito através
da Internet ou do software de sistema
de controlo "Sigma Control Center".
Com o sistema de visualização "Sigma
Air Control", o "Sigma Air Manager" oferece uma perspectiva geral de todos os
compressores da estação e dos seus
dados de operação mais importantes,
que podem ser consultados num
computador. Deste modo, é possível
detectar imediatamente se a estação
funciona sem problemas, se existem
indicações de manutenção ou de avaria
e qual é o valor da pressão de serviço.
Aqui é possível escolher o conteúdo
da informação. Deste modo é possível,
por exemplo, compreender as ocorrências operacionais, criar representações
gráficas do consumo de energia, do
consumo de ar comprimido e do nível
de pressão e estabelecer intervalos
de manutenção. Este moderno instrumento de controlo de gestão também
contribui em grande medida para que
a estação de compressores forneça
sempre a quantidade e a qualidade de
ar comprimido necessárias, permitindo
optimizar os custos.
Imagem 2 c: As animações 3D geradas por computador permitem, logo na fase de planificação, uma
simulação virtual de quase todos os ângulos da futura estação
27
São poucas as centrais de compressores e os sistemas de ar
comprimido que actualmente
se podem orgulhar de ter uma
estrutura de custos optimizada.
Em todos os outros casos, recomenda-se urgentemente uma
centais de ar comprimido (3)
Determinar a situação real e análise do consumo de ar comprimido (ADA)
optimização do sistema. A base
para tal é uma análise detalhada
do consumo de ar comprimido,
com o a ADA ("air demand
analyse"), cujas características
principais já foram apresentadas
no capítulo 11 "Planificação
adequada de centrais de ar comprimido (1)", pág. 24 e seguintes.
Aqui descrevemos como a situação real de uma estação pode
ser determinada passo a passo
na prática.
O requisito fundamental para a análise e
consequente sucesso da optimização é
uma boa colaboração, baseada na confiança, entre o proprietário e o perito em
ar comprimido. Para o proprietário isto
significa, entre outras coisas, disponibilizar previamente todas as informações
necessárias.
1. Informações fornecidas pelo
proprietário
a) Planta
Para uma orientação geral é necessário
ter disponível uma planta das instalações (imagem 1). Deve incluir a rede
principal de ar comprimido, a rede de
ligação e os pontos de abastecimento
da central de ar comprimido. Adicionalmente, são necessários dados relativos
às dimensões e aos materiais das tuba-
28
gens, bem como sobre os principais
pontos de consumo de ar comprimido
e de recolha de ar, especificando se
requerem uma determinada pressão ou
qualidade.
energia, o tipo de refrigeração e, se
aplicável, o aproveitamento do calor.
d) Tratamento do ar comprimido
No que diz respeito ao tratamento de
ar comprimido, é importante saber
se irá ocorrer de modo central e/ou
periférico e quais as classes de qualidade exigidas. Naturalmente também
é necessário mencionar os dados
técnicos dos componentes. Um fluxograma proporciona a perspectiva geral
necessária (imagem 2).
b) Campos de aplicação
do ar comprimido
Visto que o ar comprimido é um agente
polivalente, é imprescindível saber
mais sobre os seus tipos de aplicação.
É necessário saber se o ar comprimido
é utilizado, por exemplo, como ar de
comando, no revestimento de superfí- Imagem 2: Esquema P&I da produção e tratamencies, para ferramentas rotativas, para tode ar comprimido (esboço manual)
fins de limpeza, como ar de
processamento, etc.
Esquema P+I (esboço) Estação 2
c) Compressores
instalados
Para além do tipo e do
modelo dos compressores,
é necessário indicar os respectivos dados técnicos,
como a pressão de serviço,
o caudal, o consumo de
Instalações
2. Conversa entre o proprietário
e o perito em ar comprimido
Quando as informações mencionadas
estiverem disponíveis, deve ser tida
uma conversa prévia com o perito em
ar comprimido, na qual lhe serão apresentados os documentos reunidos
e serão discutidos os problemas do
abastecimento de ar comprimido. Estes
problemas podem incluir um nível de
pressão baixo ou oscilante, qualidade
insuficiente do ar, mau grau de utilização dos compressores ou problemas
com a refrigeração.
3. Inspecção do sistema de ar
comprimido
Por norma, uma inspecção do sistema
de ar comprimido é a abordagem mais
reveladora. Recomenda-se começar
pelas zonas críticas, ou seja, onde
são de esperar, por exemplo, fortes
Tratamento
Imagem 3: Queda de pressão num sistema de ar
comprimido
Plano com tubagems individuais da rede
Ar comprimido:
Vermelho = conduto de 3“
Azul = conduto de 2“
Verde = conduto no chão
Castanho = conduto de ¾
e) Comando e monitorização da
instalação
Visto que, para além das características de cada um dos compressores,
é sobretudo a sua interacção que tem
uma influência decisiva na rentabilidade
de uma central, deverá ser também fornecida uma descrição da técnica de
comando de monitorização.
Imagem 1: Plano (planta)
do tubagem principal de ar
comprimido numa fábrica
Câmara de compressão
Câmara de compressão
quedas de pressão (imagem 3) ou
uma qualidade deficiente do ar. A
nossa experiência demonstrou que o
problema reside na maioria dos casos
nos pontos de recepção finais. Por esta
razão deve-se proceder do seguinte
modo:
a) Tubos flexíveis de ligação, redutores de pressão, separadores de
água
Em particular, as ligações por tubos
flexíveis aos consumidores de ar apresentam frequentemente pontos de
fuga. Por esta razão, deve-se verificar
Imagem 4: "Devorador de energia": redutor de
pressão periférico com separador de água
se apresentam danos e fugas. Se estiverem presentes redutores de pressão,
também é necessário verificar a sua
regulação (pressão de admissão e
final) sob carga (imagem 4). Também
é necessário verificar a presença de
líquidos e impurezas nos separadores
de água instalados antes dos redutores de pressão. O mesmo se aplica
aos condutos de saída verticais virados
para baixo (imagem 5).
b) Dispositivos de vedação
O estado da tubagem de ligação derivados da rede principal têm também
uma grande influência sobre a eficiência do sistema. Os pontos nevrálgicos
incluem os dispositivos de vedação.
Por esta razão, é necessário verificar
se se trata, por exemplo, de válvulas de
esfera com passagem total e que favorecem o fluxo e de válvulas de fecho,
ou se estão instalados acessórios de
bloqueio da água que dificultam o fluxo
e válvulas em ângulo.
c) Rede de tubagens principal
No que diz respeito à rede de tubagens principal, é necessário identificar
sobretudo pontos apertados e, consequentemente, causadores de quedas
de pressão.
d) Sistema de tratamento de ar
comprimido
Aqui os critérios de verificação mais
importantes são o ponto de condensação sob pressão (grau de secura)
e a respectiva diferença de pressão
causada. Dependendo do tipo de utilização, poderá ser necessário efectuar
outras verificações de qualidade.
e) Centrais de ar comprimido
A própria central de ar comprimidopode naturalmente apresentar também
defeitos significativos. Deve-se verificar
ao pormenor a instalação das máquinas,
o sistema de ventilação, a refrigeração
e as tubagens. Para além disso, devese determinar a diferença total da
pressão de comutação dos compressores, a capacidade dos reservatórios
de ar comprimido e o ponto de medição
a partir do qual os compressores são
controlados.
f) Determinação dos pontos de
medição
Após a inspecção, o perito em ar
comprimido deve determinar, juntamente com o proprietário, os pontos de
medição para a análise de consumo.
O requisito mínimo é uma medição da
pressão antes e depois do tratamento e
na saída da rede de ar comprimido.
Água no sistema?
Teste abrindo a válvula de esfera
Há fugas de água
depois de abrir?
Imagem 5: Água no sistema? (teste)
4. Medição da pressão e
do consumo de ar (ADA)
Para medir a pressão e o consumo de
ar, o funcionamento da dos compressores e do sistema de ar comprimido é
analisado durante, pelo menos, 10 dias
com a ajuda da tecnologia moderna
de registo de dados. O registador de
dados recolhe os valores de medição
relevantes e transmite-os a um computador que cria um diagrama de
consumo detalhado. São detectadas
as quedas de pressão, as oscilação de
pressão e de consumo, o comportamento em vazio, os períodos de carga
e de imobilização dos compressores
e a relação entre a potência de cada
compressor e o respectivo consumo
de ar comprimido. Para que a representação seja perfeita é necessário
também determinar as fugas durante
a medição. Este processo deve ser
efectuado como indicado no capítulo
10 (pág. 22 e seguintes) e exige, entre
outras acções, o bloqueio de determinadas áreas específicas da rede
durante o fim-de-semana.
29
Os compressores convertem
quase 100 por centro da energia
eléctrica que recebem em calor.
Até mesmo um compressor relativamente pequeno de 18,5 kW
"fornece", praticamente como
sub produto, energia suficiente
centrais de ar comprimido (4)
Arrefecimento eficaz da da central de ar comprimido: refrigeração a ar
para aquecer facilmente uma
casa unifamiliar. Um sistema de
refrigeração eficaz é, por conseguinte, indispensável para o
perfeito funcionamento de uma
central de ar comprimido.
O calor residual gerado pelos compressores é a melhor forma de poupar
energia. A utilização de sistemas de
recuperação de calor adequados permitem recuperar até 94 por cento da
energia aplicada, aproveitá-la e baixar
consideravelmente os custos de produção de ar comprimido (consultar
o capítulo "Poupar energia através
da recuperação de calor", p. 18 e
seguintes). No entanto, até mesmo as
instalações de ar comprimido com recuperação de calor devem ter disponível
um bom sistema de arrefecimento, que
permite igualmente poupar bastante
dinheiro. Os custos do arrefecimento
a ar podem ser até 30 por cento mais
baixos que os do arrefecimento a água.
Por conseguinte, hoje em dia deve ser
dada preferência ao arrefecimento a ar,
sempre que possível.
1. Ambiente indicado para os
compressores
1.1 Ar limpo e fresco é uma mais
valia
A disposição sobre a prevenção de acidentes VBG 16 ("13.4 Compressores",
§ 12, secção 1) estipula que: "Os compressores devem ser instalados de
30
modo a permitir um acesso adequado
e a garantir a necessária refrigeração."
As disposições de execução indicam
que a temperatura ambiente para iequipamentos arrefecidos a ar e a óleo não
deve exceder +40 °C. Além disso, o §
15 indica o seguinte: „... na área de
aspiração de compressores não podem
ser libertadas substâncias perigosas."
Estas disposições são apenas requisitos mínimos, que têm como objectivo
reduzir o mais possível o risco de
acidentes. No entanto, para que um
compressor trabalhe de forma rentável
e que exija pouca manutenção é preciso muito mais.
1.2 A sala dos compressores não é
um armazém
A sala dos compressores não deve ser
utilizada como um armazém. Ou seja,
não deve ter equipamento irrelevante
e deve ser mantida sem pó ou outras
impurezas. O chão desta sala deve
também ser resistente ao desgaste por
fricção. Seria ideal que permitisse a limpeza a húmido. De modo algum deve
o ar de arrefecimento (assim como o
ar previsto para a compressão) ser
aspirado de ambientes com pó, partículas de fuligem e semelhantes sem
uma filtração intensiva prévia. Mesmo
em condições de serviço normais, o
ar aspirado e o ar de arrefecimento
dos compressores têm de ser limpos
através de filtros instalados.
1.3 Condições climatéricas
temperadas
Também a temperatura influencia
consideravelmente a fiabilidade e
a necessidade de manutenção dos
compressores: o ar aspirado e de refrigeração não deve ser nem muito frio
(abaixo de +3 °C) nem muito quente
(acima de +40 °C)*. Este facto deve
ser considerado na planificação e na
construção. Deve ser tido em conta que
no Verão, por vezes, o aquecimento do
Central de ar comprimido com conduta de
exaustão de ar quente – a variante mais eficaz da
refrigeração a ar
ar é particularmente intenso devido à
radiação solar no lado sul, mas também
eventualmente no lado oeste, dos edifícios industriais. Ocasionalmente,
também se podem verificar temperaturas de +40 ou até +45 °C, mesmo
em zonas climatéricas temperadas.
Por este motivo, é aconselhável que
as aberturas para o ar aspirado e de
refrigeração não sejam colocadas em
locais sujeitos a forte radiação solar. A
dimensão das aberturas deve estar em
conformidade com a potência dos compressores e com o tipo de ventilação.
2. Ventilação da sala dos
compressores
A sala dos compressores, quer se trate
de compressores refrigerados a ar ou
*) Os limites de temperatura indicados dizem respeito às
condições climatéricas da Europa Central e ao equipamento
de série de uma estação de compressores
a água, necessita de uma ventilação
adequada. Em todos os casos, o calor
irradiado no interior do compressor e
o calor residual do motor de accionamento eléctrico devem ser evacuados.
No total correspondem a cerca de 10
por cento da potência de accionamento
do compressor.
3. Diferentes métodos de ventilação
3.1 Ventilação natural (imagem 1)
O ar de refrigeração é aspirado e
aquecido pelo compressor, sobe e,
devido à sobrepressão predominante,
é conduzido para fora da sala através
de uma abertura de saída na parte
superior. Este método de ventilação
é, no entanto, recomendável apenas
em casos excepcionais e para compressores com potência inferior a 5,5
kW, uma vez que a radiação solar ou
vento que sopre na abertura de saída é
suficiente para provocar a falha da ventilação natural.
3.2 Ventilação artificial
Este método frequentemente utilizado
recorre a um fluxo controlado do ar
de refrigeração. Para evitar temperaturas abaixo de +3 °C nas épocas
frias do ano, deve estar disponível um
comando por termóstato. Temperaturas
demasiado baixas podem comprometer
a funcionalidade dos compressores
e da descarga e tratamento dos condensados. O controlo através de um
termóstato é necessário, uma vez que,
sendo utilizado um método de ventilação artificial, a sala fica sujeita a uma
determinada baixa pressão, que impede
que o ar aquecido volte a entrar na sala.
Existem duas opções para a ventilação
artificial:
3.2.1 Ventilação com
ventilador externo
Um ventilador externo com comando
por termóstato (imagem 2) , instalado
na abertura de saída do ar da sala dos
compressores, remove o ar aquecido.
Nesta variante de ventilação, é importante que a abertura de aspiração (na
imagem em baixo à direita) não seja
demasiado pequena, pois verificar-seia uma pressão excessivamente baixa,
acompanhada por ruídos incómodos
devido à elevada velocidade do fluxo
de ar. Além disso, a refrigeração da
central seria também comprometida. O sistema de ventilação deve ser
concebido de forma que o aumento da
temperatura devido ao calor residual
do compressor não exceda 7 K. Caso
contrário, o calor poderia ficar a circular
em curto-circuito, provocando a avaria
dos compressores. Deve também ser
tido em consideração que os ventiladores externos resultam em custos de
energia adicionais.
3.2.2 Ventilação com
canal de saída de ar (imagem 3)
Actualmente, os compressores de
parafuso totalmente capsulados
permitem uma variante de ventilação quase ideal recorrendo a um
canal de saída de ar. O compressor
aspira o ar admitido através da respectiva abertura e envia o ar aquecido para
o canal, que o conduz directamente para
fora da sala de compressores. A vantagem decisiva deste método consiste
no facto de o fluxo de ar de refrigeração
poder ser mais aquecido, até cerca de
20 K. Deste modo, a quantidade de ar
de refrigeração necessária é menor.
Normalmente, os ventiladores de série
dos compressores são suficientes
para transportar o ar para a saída. Ou
seja, ao contrário da ventilação com
ventilador externo, neste caso não se
verificam custos adicionais de energia.
Contudo, isto aplica-se apenas se a
pressão residual dos ventiladores não
for excedida. O canal de saída de ar
deve dispor também de uma persiana
de circulação de ar controlada por
termóstato (imagem 4), para evitar
que a sala de compressores arrefeça
no Inverno. Se na sala de compressores também estiverem instalados
secadores refrigerados a ar deve ser
considerado o seguinte: os compressores e os secadores não se devem
influenciar reciprocamente no que diz
respeito aos sistemas de ventilação.
Em caso de temperaturas superiores
a + 25 °C, é ainda aconselhável que
o débito de ar de refrigeração seja
aumentado através de um ventilador
adicional controlado por termóstato.
h
Imagem 1: Sala de compressores com ventilaçãonatural – para instalações de menos de 5,5 kW
Imagem 2: Ventilação artificial com ventilador
externo – para instalações de 5,5 a 11 kW
Entrada de
ar , p. ex., do
depósito
Imagem 3: Ventilação artificial com canal de saída
de ar – para instalações a partir de 11 kW
Persiana de
circulação
de ar
Entrada de
ar do exterior
Imagem 4: Uma persiana de circulação de ar
controlada por termóstato assegura o equilíbrio
térmico
31
Nas páginas 20 a 31 foram indicados pontos a considerar para a
instalação de novas redes de ar
comprimido ou para a renovação
das redes existentes e a forma
como efectuar a planificação
de uma central de ar comprimido eficaz. Contudo, efectuar
15. Funcionamento eficaz dos
sistemas de ar comprimido
Ao procurar uma elevada eficácia do ar
comprimido, as vantagens são a triplicar:
consegue-se uma maior segurança do
abastecimento e uma redução perceptível dos custos do ar comprimido e do
consumo de energia. O potencial de
eficácia é elevado: segundo o estudo
da UE "SAVE II", em 2000, os compressores de ar comprimido consumiram a
nível europeu 80 mil milhões de kWh,
sendo que pelo menos 30% deste valor
poderia ter sido evitado.
1. O que significa rentabilidade
ideal?
A rentabilidade de um sistema de ar
comprimido reflecte-se na sua estrutura
de custos. Os valores ideais alcançáveis
dependem do modo de funcionamento
e da produção. Decisivos para a rentabilidade são o tempo de funcionamento
dos compressores, o nível de pressão e
outros parâmetros comerciais. Exemplo
de um sistema optimizado com uma
central de ar comprimido com arrefe-
32
Base: 0,08 Euro/kWh
Tempo de funcionamento: 5 anos
Taxa de juro: 6 %.
Custos de energia dos compressores
de forma precisa os intervalos de
manutenção dos componentes da central de ar comprimido. Assim, tornou-se
possível executar os trabalhos de manutenção conforme necessário e de forma
preventiva. O resultado: menores custos
de
manutenção,
maior
rentabilidade e fiabilidade
do abastecimento
de ar comprimido
e,
consequentemente,
maior
segurança na produção operacional.
Custos de energia do tratamento
Custos de manutenção dos compressores
Custos de manutenção do tratamento
Custos de investimento nos compressores
Custos de investimento no tratamento
Custos de instalação/sistema de controlo do comando
Tratamento global da condensação
cimento a ar: tempo de funcionamento
5 anos, preço da electricidade 8 cêntimos/kWh, taxa de juro 6%, pressão
de serviço 7 bar, qualidade do ar comprimido em conformidade com a norma
ISO 8573-1: óleo residual classe 1, pó
Colocação em serviço/formação
a planificação e a montagem
com consciência do consumo
de energia e dos custos implicados é apenas meio caminho
andado. Para garantir a rentabilidade contínua da produção
de ar comprimido é também
necessário assegurar um funcionamento eficaz do sistema de ar
comprimido.
Sobrepressão de serviço: 7,5 bar
Refrigeração a ar
Qualidade do ar comprimido Óleo 1
2.2 Selecção de
consumidores
Imagem 1: Estrutura de custos de um sistema de ar comprimido optimizado adequados
residual classe 1, água residual classe Não é apenas na produção que existe o
4 (imagem 1). O exemplo mostra que, perigo de poupar nas coisas erradas,
mesmo em condições ideais, o con- também na escolha de consumidores
sumo de energia representa a parte este é um facto a ter em atenção.
mais substancial dos custos totais da Por exemplo, através da compra de
produção de ar comprimido, com um máquinas de produção cujo preço de
valor de 70%.
aquisição é baixo, mas que necessitam
de uma maior pressão de serviço. O
2. Manter a rentabilidade
aumento necessário da pressão e/ou a
Para garantir uma rentabilidade con- ampliação do sistema de ar comprimido
tínua da produção de ar comprimido podem rapidamente exceder os custos
devem ser observados alguns pontos adicionais que seriam necessários
importantes:
para a aquisição de uma máquina com
pressão de serviço menor, por exemplo,
2.1 Manutenção adequada à
de 6 bar. Por conseguinte, devem ser
necessidade
estipuladas directivas para a aquisição
Os modernos comandos internos dos de máquinas, que não só tenham em
compressores, como o "Sigma Control" consideração a alimentação eléctrica,
e os sistemas de gestão de ar compri- mas também o abastecimento de ar
mido "Sigma Air Manager" baseados comprimido.
em computadores industriais, indicam
(segundo ISO 8573-1)
Pó 1
Água 4
Imagem 2: Aparelho para medição do consumo de
ar comprimido. O caudal volúmico é determinado
através da medição da diferença de pressão, com
um tubo de medição, no conduto de pressão.
2.3 Novos requisitos impostos
pela produção
2.3.1 Alteração do
consumo do ar comprimido
a) Modificação da produção
As variações de consumo relacionadas
com os turnos são muitohabituais. Geralmente, não se dá a devida importância a
essas variações e, consequentemente,
verifica-se após uma modificação da
produção que determinados compressores funcionam num turno com uma
carga extremamente baixa, enquanto
que noutro turno o consumo de ar é tão
elevado que as reservas de segurança
acabam por ser gastas. O abastecimento de ar comprimido deve, por esse
motivo, ser sempre adaptado a estruturas de produção alteradas.
b) Ampliação da produção
Neste caso, para além da potência dos
compressores, também as tubagens e
o tratamento do ar comprimido devem
ser adaptados às diferentes condições.
Caso se pretenda aumentar a capacidade de produção de uma empresa
através da ampliação de uma instalação já existente, recomenda-se uma
medição técnica do consumo de ar
comprimido da instalação existente
(imagem 2), para obter informações o
mais detalhadas possíveis e adaptar o
abastecimento respectivamente.
2.3.2 Segurança do abastecimento
É habitual as estações de compressores incluírem um compressor em
modo "standby". Pelo contrário, no tratamento do ar comprimido abdica-se
frequentemente deste tipo de reservas
de
segurança.
Ao aumentar o
consumo
de ar,
Imagem 4: Estação com tratamento para duas qualidades de ar comprimido diferentes
o compressor em "standby" é activado,
verificando-se no entanto uma deterioração da qualidade do ar comprimido
devido à falta de capacidade de tratamento. Por conseguinte, deverá ser
sempre incluída uma unidade de tratamento (secador/filtro) para cada
compressor em "standby" (imagem 3).
2.3.3 Alteração da qualidade do ar
comprimido
Quando é necessária uma maior
qualidade do ar comprimido, deve
determinar-se se a produção será afectada total ou apenas parcialmente. No
primeiro caso, não é suficiente renovar
o tratamento do ar comprimido central.
Também as tubagens que até então
transportavam o ar de qualidade inferior devem ser limpas ou substituídas.
No segundo caso, recomenda-se um
tratamento em separado, que forneça a
qualidade de ar comprimido pretendida
(imagem 4). Para garanti-lo, deve ser
instalado um dispositivo de limitação
do débito. Caso contrário, o sistema de
tratamento poderia receber uma quantidade excessiva de ar comprimido, visto
que não está preparadopara o débito
máximo dos compressores.
turno se verifique a existência de fugas,
por exemplo, recorrendo a sistemas de
controlo e de monitorização modernos
como o "Sigma Air Manager". No caso
de um aumento das fugas, estas têm
de ser localizadas e eliminadas.
3. A gestão de custos garante
a rentabilidade
Os dados obtidos através de análises
durante a planificação são também
interessantes para o funcionamento
posterior, contanto que estejam actualizados. Já não são, no entanto,
necessárias análises separadas para
obter esses dados. Sistemas como o
"Sigma Air Manager" assumem essa
tarefa. Desta forma, garante-se uma
base ideal para as auditorias online de
ar comprimido e uma gestão de custos
eficaz no que diz respeito ao abastecimento de ar comprimido (imagem 5).
Quantos mais utilizadores conseguirem
assim ter uma perspectiva clara dos
seus custos com o ar comprimido, descobrirem potenciais para a redução das
despesas e valorizarem em primeiro
lugar a eficiência energética aquando
da compra de componentes de ar
comprimido, mais perto estão todos os
2.4 Monitorização de fugas
Baixar o consumo
Por mais correcta que seja a
manutenção
encontram-se
de energia
sempre fugas nas redes de
ar comprimido e elas têm tendência para aumentar.
Ocasionalmente podem
causar elevadas perdas
de energia. A sua causa
Imagem 5: A gestão de custos sistemática
principal é o desgaste
possibilita ao utilizador controlar as desdas ferramentas, das
pesas com o ar comprimido.
ligações por tubos flexíenvolvidos de realizar o objectivo
veis e dos componentes
da máquina. Por isso, é Imagem 3: Para garantir a de reduzir amplamente o conde grande importância qualidade do ar comprimi- sumo de energia na produção
ter em atenção este do, deve também estara- de ar comprimido em 30 % ou
tribuída uma unidade de
ainda mais – tanto pelo balanço
tipo de defeitos e, se for tratamento a cada comfinanceiro das suas empresas,
necessário,
corrigi-los. pressor em "standby".
como pelo nosso ambiente.
Adicionalmente,
recomenda-se que em cada
custos
e os
33
Cada vez mais utilizadoresde ar comprimido optam
por compressores KAESER
A gama de produtos
Compressores de parafuso com PERFIL SIGMA
Comandos de compressores com tecnologia de Internet
Secador refrigeração com circuito económico SECOTEC
Tratamento de ar comprimido
(filtr, filtros, reservatórios, secador por refrigeração, secador
adsorsão e sistemas de tratamento de condensados )
Blowers PERFIL OMEGA
Compressores portáteis com PERFIL SIGMA
Compressores de pistão para técnicos e oficinas
Booster
Dados da publicação
Editor: KAESER KOMPRESSOREN GmbH, Carl-Kaeser-Str. 26, 96450 Coburg, Alemanha Telefone: 09561 640-0; telefax: 09561 640-130; e-mail: [email protected]. Internet: www.kaeser.com
Redacção: Michael Bahr (resp.), Erwin Ruppelt
Layout/gráfica: Martin Vollmer, Ralf Günther
Fotografias: Marcel Hunger
Impressão: Schneider Printmedien GmbH, Reußenberg 22b, 96279 Weidhausen
A cópia total ou parcial desta brochura só é permitida mediante autorização por escrito do editor.
Cada vez mais utilizadoresde ar comprimido optam
por compressores KAESER
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Blowers PERFIL OMEGA
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Dados da publicação
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