Eficiência energética no sistema de ar comprimido: um guia completo para reduzir custos e emissões de CO₂

A indústria é responsável por 35% da energia consumida no Brasil, segundo levantamento da Empresa de Pesquisa Energética (EPE) em 2020. Trata-se do setor que mais consome, seguido pelo residencial (31,2%). Melhorar a eficiência energética é um desafio que passa diretamente pelos sistemas de ar comprimido: afinal, eles são responsáveis por mais de 40% dessa conta.

Nesse sentido, é importante saber que existem possibilidades significativas – e muitas vezes não utilizadas – de poupar recursos e ainda reduzir a emissão de CO₂ na atmosfera. Elas envolvem tecnologias para recuperação de energia, redução de pressão, redução de vazamento, otimização de operações pela escolha correta de um sistema de controle e regulação, bem como boas práticas de manutenção preventiva.

Vamos entender melhor o cenário atual do Brasil e as possibilidades de melhoria disponíveis no mercado.

Eficiência energética significa utilizar menos energia para realizar um mesmo trabalho, sem comprometer o desempenho da operação. Isso pode ser alcançado por meio da otimização de processos, pelo uso de tecnologias mais sustentáveis e pela adoção de boas práticas de gestão.

O consumo de energia pela indústria ainda é diretamente associado ao desempenho do setor. Em um cenário de crise, por exemplo, a queda nos indicadores não é exatamente um motivo para comemoração: em 2020, o consumo caiu 0,8%, reflexo direto da pandemia de COVID-19.

Do ponto de vista da eficiência energética, o investimento em tecnologias sustentáveis permite crescer e reduzir o consumo ao mesmo tempo.

Por exemplo: na Suíça, o país que mais investe em eficiência energética no mundo, em 2017 foi registrada uma queda de 15,7% no consumo de energia em relação a 2000, sem comprometimento do ritmo da produção industrial.

Um estudo da American Council for an Energy-Efficient Economy, que avalia as políticas públicas e as práticas empresariais de gestão de energia em 25 países, aponta o Brasil na vigésima posição do ranking de investimentos.  Para se ter uma ideia, enquanto a Alemanha investe mais de US$ 2,5 bilhões por ano, o Brasil destina somente US$ 191 milhões.

Ao mesmo tempo que associa consumo a crescimento, o mercado reconhece que o custo da energia é um dos principais obstáculos à competitividade.

Uma pesquisa da MGI (McKinsey Global Institute) mostrou que esse tipo de investimento deve desacelerar o crescimento da demanda global de energia de 3,4% para 1,4% nos próximos 12 anos. Sem entrar no circuito de melhorias, a indústria brasileira tende a perder vantagem no mercado internacional.

Outro estudo realizado pela Comerc Esco mostrou que a indústria brasileira poderia economizar R$ 4 bilhões por ano com adoção de soluções de eficiência energética. Em escala mundial, a pesquisa da MGI aponta uma economia de US$ 600 bilhões.

A responsabilidade social é outro ponto fundamental a ser observado. O uso de equipamentos com maior eficiência energética é parte da luta para combater as mudanças climáticas.

Quando se trata de obter uma redução das emissões de carbono, um primeiro passo útil é medir as emissões totais de gases de efeito estufa de uma empresa e determinar de onde vêm as emissões de CO₂. Um auditor independente e certificado pode realizar uma auditoria de energia. Isso ajudará as empresas a descobrir como elas usam energia, onde estão desperdiçando e onde as melhorias terão maior efeito. 

Esse movimento pode alavancar o acesso a novos mercados consumidores que valorizem políticas institucionais voltadas à descarbonização e exijam selos ambientais. Além disso, em alguns países, empresas que investem em tecnologias ecologicamente corretas podem ser qualificadas para reduções de impostos e outros incentivos governamentais.

• Saiba mais: Como se tornar uma empresa de produção ecológica?

Vamos dar um exemplo claro de como isso funciona no seu sistema de ar comprimido. 

O custo de um compressor de ar vai muito além do valor investido na compra do equipamento. A lógica é a mesma da aquisição de um automóvel: nem sempre o carro mais simples da concessionária é o mais econômico.

Um veículo seminovo, por exemplo, custa menos que um carro zero, mas provavelmente exigirá mais gastos com manutenção. Da mesma forma, pode ser mais vantajoso investir em um modelo mais avançado, mas que consome menos combustível.

Os valores que são investidos na aquisição, instalação e ao longo da vida útil de um produto compõem o cálculo do Custo Total de Propriedade ou TCO (Total Cost of Ownership). O consumo de energia é o que mais pesa no TCO de um compressor, chegando, em média, a 80% do total.

O ideal, portanto, é optar por um compressor de ar que atenda a sua demanda consumindo menos energia. 

O investimento inicial vai ser mais alto? Provavelmente sim, mas ele é feito uma única vez, enquanto o custo com energia elétrica é diário e acompanha todo o ciclo de vida do compressor. Na ponta do lápis, o que ele proporciona é eficiência energética

A energia consumida na indústria é responsável por 20% das emissões totais de gases poluentes, e perde apenas para o setor de transportes, responsável por 48% do total.

A modernização dos sistemas de ar comprimido é fundamental para reduzir esses índices e garantir que cada empresa exerça a responsabilidade socioambiental que o mercado exige.

Em outras palavras, podemos dizer que a eficiência energética também impacta positivamente o mundo ao nosso redor. 

Relacionamos, a seguir, algumas dicas e tecnologias para melhorar a eficiência energética do seu sistema de ar comprimido e reduzir custos da sua planta.

Conhecer a vazão, ou a quantidade de ar comprimido a ser consumido pela sua rede de ar, bem como pressão de trabalho requerida é o começo do trabalho. 

Afinal, uma estimativa muito baixa pode resultar em pressão inadequada no sistema, ocasionando uma operação ineficiente com desperdício de energia.

Com as perdas de carga, o sistema trabalha mais para aumentar a pressão. E cada 1 bar de aumento de pressão exige, em média, mais 7% de potência do compressor e, consequentemente, 7% mais energia elétrica.

Um cálculo preciso, feito em softwares adequados por profissionais qualificados, garante o dimensionamento correto para a eficiência esperada.

Veja também: Rede de ar comprimido: 8 passos para garantir seu dimensionamento correto

Existem muitas aplicações com demandas de ar comprimido variável operando com compressores de velocidade fixa. Devido às constantes variações de pressão, essa prática gera um grande desperdício de energia. Já o compressor VSD (Variable Speed Drive), que tem velocidade variável, utiliza apenas a energia necessária, na hora em que precisa.

Em geral, um compressor VSD ajusta automaticamente a velocidade ou a frequência da saída de energia de acordo com a demanda de ar, permitindo que se combine melhor a velocidade do motor à exigência da carga. Assim, é possível reduzir o consumo de energia em até 35%.

A Atlas Copco também desenvolveu uma versão aprimorada dessa tecnologia: o VSD+.

Compressores desse modelo possuem um motor de ímã permanente com alta eficiência energética, enquadrado na classe IE4 (a mais alta de todas) e alcançando ainda mais economia, por volta de 50%.

A Atlas Copco desenvolveu uma solução que gerencia a produção de ar comprimido com um sistema de controle automático de compressores de ar. Conhecido como maestro da sala de compressores, o AIROptimizer garante eficiência energética em sistemas de ar comprimido. Como?

Reduz o consumo de energia elétrica: o sistema aciona ou desliga as máquinas de acordo com a necessidade indicada pelo comportamento da pressão lida em um único ponto da rede. Esse controle se dá de forma automática e contínua e, assim, o ar comprimido é gerado de acordo com a demanda, gastando-se apenas a energia necessária para isso.

Reduz os custos operacionais dos equipamentos: o sistema diminui a operação em alívio dos compressores, fazendo-os parar assim que não são mais requeridos. Isso evita que as máquinas somem horas de funcionamento, antecipando manutenções desnecessariamente.

Assim como nosso organismo, o sistema de ar comprimido está constantemente exposto a uma série de fatores que afetam diretamente o seu desempenho e, consequentemente, a sua eficiência energética.

Por estarmos acompanhando de perto o funcionamento de seu equipamento, conseguimos garantir o desempenho ideal do compressor, devido a manutenção especializada e componentes originais. 

Dessa maneira, toda a operação tende a entregar um ar comprimido de qualidade, gastar bem menos energia e reduzir custos de forma geral.

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Monitorar o funcionamento do sistema de ar comprimido remotamente, em tempo real, é a maneira mais segura de detectar problemas potenciais, descobrir possíveis economias de energia e obter o tempo de atividade máximo para compressores e linhas de produção. Com o Smartlink Atlas Copco, esse trabalho é bastante facilitado.

O sistema vai além da emissão de dados e alertas precoces do sistema de ar comprimido e passa a fornecer aos usuários análises e insights completos para manutenção preditiva/preventiva.

A análise do status de consumo de energia dos compressores, por exemplo, é integrado a um sistema de benchmark para que o usuário possa comparar a eficiência energética do seu sistema com a média do mercado. A mesma análise pode ser feita em relação ao índice de saúde do compressor.

Essas médias são obtidas por meio de uma compilação de dados dos equipamentos Atlas Copco em todo o mundo. Assim, fica mais fácil saber se os gastos e o desempenho do sistema estão em níveis aceitáveis e competitivos.

De acordo com a ABRAMAN (Associação Brasileira de Manutenção), a indústria brasileira precisa renovar seu parque industrial com urgência: Apenas 8,1% das máquinas possuem menos de 5 anos, 45% têm entre 11 e 20 anos e 24% tem entre 21 e 40 anos.

Assim como um carro com muitos anos de uso consome muito combustível, máquinas com muitos anos de uso utilizam uma quantidade excessiva de energia, o que afeta diretamente os custos de produção. 

O desperdício pode chegar a 70% e existem diversos recursos para mudar esse cenário. Redes de ar instaladas há muito tempo, por exemplo, possivelmente sofrem com corrosão e vazamentos, resultando em perda de carga. 

Portanto, se sua empresa tem um sistema de ar comprimido antigo, que passou por sucessivas adaptações e ampliações, é muito importante investigar:

• se a capacidade dos equipamentos está alinhada às necessidades de produção;

• se existem tecnologias mais modernas para a sua aplicação. 

Este cuidado é fundamental para garantir a eficiência dos processos: muitas vezes, precisamos de uma renovação total do parque industrial para otimizar o sistema e garantir alto desempenho com o mínimo consumo de energia.

A auditoria é fundamental para melhorar a eficiência energética e reduzir custos operacionais de maneira contínua, já que vazamentos na tubulação costumam ser responsáveis por grandes desperdícios.

Para se ter uma ideia: em média, cada 1 bar de aumento de pressão vai exigir mais 7% de potência do compressor, aumentando proporcionalmente a conta de energia elétrica. Um pequeno furo de 6,34 mm é suficiente para causar esse estrago.

Mesmo que todos os equipamentos estejam com a manutenção em dia, é possível aprofundar a otimização em busca de melhores resultados. Com o AIRScan, tecnologia exclusiva da Atlas Copco, é possível detectar as fontes de desperdício e direcionar soluções eficazes para o sistema de ar comprimido, sempre em busca de maior eficiência energética. 

O relatório final do escaneamento da rede de ar comprimido fornece uma conclusão confiável para tomada de decisão sobre diversas questões técnicas e ainda apresenta uma avaliação de quanto será o retorno financeiro das correções. A expectativa é reduzir o desperdício e economizar de 25 a 30% na conta de energia.

Veja também: Auditoria da rede de ar comprimido faz indústria reduzir desperdício de energia em 90%

Você sabia que 94% da energia elétrica consumida por uma instalação de ar comprimido acaba sendo desperdiçada em forma de calor? Afinal, o calor é um subproduto inevitável da compressão do ar. Felizmente, o reaproveitamento de energia térmica desse processo é possível – e bem simples.

Basta acoplar um recuperador de calor ao compressor para recapturar até 75% dessa energia e reutilizá-la em diferentes aplicações, reduzindo indiretamente a conta de energia elétrica das empresas.

Para garantir o reaproveitamento de energia de forma eficiente, a Atlas Copco oferece o Energy Recovery. A unidade de controle é instalada entre o compressor e o circuito de resfriamento e aquecimento.

As aplicações mais comuns para reaproveitamento de energia são:

• aquecimento de um processo industrial;

• pré-aquecimento de água em caldeiras;

• reutilização para sistemas de aquecimento do ar;

• complemento de um sistema de aquecimento ambiente;

• aquecimento de água doméstico.

A versatilidade de usos e aplicações do ar comprimido pode dar a entender que ele pode ser usado para qualquer situação. Mas isso não é verdade. Evitar seu uso inadequado, como na limpeza do chão de uma linha de produção, é evitar desperdício de energia.

Veja também: Ar comprimido: 6 usos que prejudicam a eficiência energética

O primeiro passo para avançar nessa direção é realizar um estudo avançado do potencial de eficiência energética na sua planta.

Para isso, é preciso contar com a orientação de um especialista técnico, que conhece os recursos disponíveis e está capacitado para propor as melhores soluções.

É importante, contudo, que todos os profissionais envolvidos na produção se informem sobre o assunto: tanto para atestar a qualidade do trabalho de instalação/manutenção, quanto para identificar os primeiros sinais de que alguma parte do sistema está funcionando mal – antes que o reflexo na conta de energia seja assustador!