Estudo consumos compressores de ar comprimido

O ar comprimido é das energias mais caras utilizadas na indústria, pela sua versatilidade é usada em centenas de equipamentos com funções bastante distintas, os equipamentos para uso final desta energia são normalmente mais leves do se usasse directamente motores de energia eléctrica, para além disso, permitem ajustes rápidos de binário e velocidade. Neste caso

específico, 3/4 do ar é usado para instrumentos de controlo de outros equipamentos, essencialmente válvulas pneumáticas e o restante ar, denominado ar industrial, para um uso mais grosseiro. A diferença entre o ar industrial e de instrumentos é o grau de filtragem, pois encontram-se à mesma pressão e são fornecidos em conjunto pelos mesmos compressores. O grupo produtor de ar comprimido é composto por quatro compressores em paralelo, com capacidades semelhantes e cada um com um secador em serie. Embora este estudo só engloba a parte produtora, por se resumir a esta área, sem interferir com a restante fábrica, quando se trata de reduzir a factura energética e avaliar alterações processuais deve-se começar pelos consumidores para depois reavaliar a capacidade produtora.

Existem algumas regras para manter o sistema de eficiente, a primeira das quais é saber todas as linhas e equipamentos deste a produção, transporte e consumo, normalmente descritos em desenhos e com as características técnicas dos equipamentos, isto de forma a prever os consumos das linhas e facilmente detectar alterações. A monitorização da pressão e caudal em diversos pontos é essencial para detectar perdas de cargas acentuadas, consumos anormais e fugas, estas últimas são das mais frequentes dispendiosas e difíceis de detectar. Uma fuga de ar comprimido num orifício 1 mm de diâmetro nesta instalação custará anualmente 510€, mas

atenção a progressão não é linear uma fuga de 2 mm custará 2030€ [6]. É importante manter um controlo de fugas periódico e se possível recorrer a aparelhos de detecção ultra-sónicos pois o ouvido humano não detecta pequenas fugas e o ruído pode ser inibido por outros. Aqui também é importante ter conhecimento de toda a instalação e todos que nela intervêm, estar sensibilizados para esta causa. Todas as linhas que estejam em carga há nela uma probabilidade de fuga mesmo aquelas de difícil acesso, e circuitos abandonados ou com linhas mortas de equipamentos que deixaram de funcionar, na qual se deve ter o especial cuidado de as isolar evitando manter sobre pressão. As diversas fugas espalhadas pelos diversos circuitos, ao final do ano podem dar um valor monetário elevado, mas para além desse aspecto, também pode estar a criar uma falsa necessidade da capacidade de produção de ar comprimido, e pôr em causa a compra de um novo compressor na qual não se carece.

Outras das regras importantes é o uso inapropriado do ar comprimido, sendo esta energia tão cara, é natural que se encontre alternativas bem mais económicas para determinados processos. Nesta fábrica de papel encontra-se alguns exemplos de aplicações inapropriadas do ar comprimo como o uso de lanças de sopragem manuais, usadas para desencravar linhas, sem-fins dos diversos tipos fluidos líquidos e sólidos, algumas destas lanças com aberturas francas e sem redutor de pressão. O uso de bombas de diafragma é outra das aplicações de baixo rendimento e que em algumas situações poderiam ser substituídas por outro tipo de bombas.

O uso do ar comprimido para arrefecimento de equipamentos é das aplicações muito caras relativas à solução para refrigeração, normalmente isto acontece por alturas do verão com a subida da temperatura ambiente, a temperatura de alguns equipamentos alarma e a solução imediata, rápida e prática é inserir ar comprido directamente no equipamento evitando a paragem ou o dano do equipamento. O problema é que a solução passa a ser definitiva e o consumo prolonga-se pela época de estio.

Nas máquinas de papel é normal usar o ar comprimido para o encaminhamento do papel, é uma solução prática e rápida, mas excessivamente cara e como não é contínua, só quando o

papel quebra24, obriga a ter um sobredimensionamento da instalação em produção ou em

armazenagem.

Todos estes usos indevidos têm alternativa, para o caso especifica da refrigeração de equipamentos um ventilador é o mais indicado, para o uso de lanças de sopragem existe bocais apropriados com redução de caudal e aproveitamento da pressão, em todo o caso, em todas estas situações costuma ser usado ar industrial à qual sugeria o uso de outro tipo de ar. O facto de este ar ser para uso grosseiro a alimentação não deveria ser proveniente de compressores mas sim sopradores de baixa pressão de forma a dar mais prioridade ao caudal e menos à pressão poupando bastante no consumo energético. Se não for possível instalar um soprador, dever-se-á separar um dos compressores para este circuito e baixar a pressão ao mínimo, também resulta em poupança, embora menos acentuada do que a proposta anterior., Como a ar industrial representa ¼ do consumo um compressor é satisfatório para o consumo, e poderia ainda criada uma válvula automática, entre circuitos, que abrisse em quedas de pressão. Mas surge um problema que deve ser levado em conta, actualmente o 4º compressor só entra em carga 5% do tempo porque o caudal total é normalmente produzido por 3 compressores, como o ar de instrumentos representa ¾ do caudal total, representa uma necessidade de 2 ¼ compressores em funcionamento, o que levaria a usar por mais tempo os quatro compressores. Para ultrapassar este problema, poderia passar por substituir um destes 3 compressores, por um com variação de velocidade, permitindo assim ajustar ao caudal necessário reduzindo significativamente o consumo energético, com a vantagem de controlar com muita mais precisão a pressão do ar de instrumentos.

Uma solução de poupança imediata no sistema de produção de ar comprido é a redução do consumo de água de refrigeração, actualmente os compressores são refrigerados por água em contínuo, independentemente de estarem em serviço ou parados. Estatisticamente em 66% do tempo existe um compressor parado que obriga ao consumo de energia eléctrica para fazer recircular cerca e 20 m3/h de água de refrigeração, o que representa cerca de 4,6% do caudal da bomba. Como a bomba que alimenta é controlada por um VEV a poupança anual é no mínimo de 3540 €, justificando a implementação de válvulas automáticas de corte dos circuitos de água na paragem dos compressores.

24 Quebra de papel – denominação dada ao rompimento do papel durante a sua formação, provoca uma descontinuidade da produção e paragem parcial da instalação