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Sistemas de armazenamento de energia

Como reduzir o consumo de energia no sistema de ar comprimido? Confira guia completo de otimização e eficiência!

Descubra os principais pontos de desperdício, entenda por que eles ocorrem e conheça as soluções da Atlas Copco para maximização da eficiência

compressor VSD

Se economizar energia e reduzir a pegada de carbono são prioridades para a sua empresa, buscar alternativas para alcançar maior eficiência energética em todo o sistema de ar comprimido é uma questão de ordem!

 

Isso porque a energia consumida por um compressor pode representar até 70% dos custos operacionais da vida útil do equipamento. Para completar, nem sempre todo ar comprimido produzido é utilizado de fato na aplicação, por haver desperdício de energia no sistema.

O que faz um sistema de ar comprimido desperdiçar energia?

Podemos dizer que o aumento do consumo de energia do compressor está diretamente relacionado ao esforço para manter a pressão necessária da operação, ou seja: a pressão que os equipamentos pneumáticos precisam para funcionar corretamente. O consumo de energia aumenta quando:

 

  • Existe ineficiência no compressor, podendo ser por manutenção atrasada ou tecnologia antiga. Logo, consome mais energia.

  • Ocorrem perdas de carga ao longo da tubulação, o compressor precisa compensar essa perda. Logo, consome mais energia.

  • Ou, quando o sistema está dimensionado incorretamente, ele pode trabalhar mais, funcionar de forma desordenada ou operar em pressão mais elevada que a necessária. Logo, consome mais energia.

E por que é tão difícil perceber que algo está errado no sistema de ar comprimido?

  • No começo, o usuário dificilmente identifica a perda de eficiência dos componentes do compressor: afinal, ele sempre vai trabalhar mais para compensar as perdas de carga e manter a pressão necessária. 

  • Muitas vezes é difícil perceber o aumento do consumo por faltar monitoramento constante.

  • Muitas empresas estão acostumadas com operações ineficientes e nem sabem que existem alternativas para reduzir esse custo.

E qual é a extensão desse prejuízo silencioso?

  • Cada 1 bar de elevação de pressão aumenta em 7% o consumo de energia.

  • O aumento da pressão da rede de ar em 1 bar também aumenta a perda por vazamentos em aproximadamente 13%.

  • Os vazamentos podem gerar ainda mais perdas de carga e fazem o compressor trabalhar ainda mais ou funcionar em momentos que não são necessários, gastando ainda mais energia.

  • Conforme as perdas aumentam, maior o risco de ineficiências na produção por baixa pressão. Na tentativa de reverter a queda, muitas equipes optam por aumentar a pressão de trabalho dos compressores, o que aumenta o consumo de energia.

  • A tubulação de distribuição vai ficando sobrecarregada, potencializando os riscos de paradas de produção.

Como saber se isso está acontecendo na minha empresa?

Para começar a investigar, é preciso se fazer algumas perguntas:

 

  • Quanto os compressores representam na conta de luz da sua empresa?

  • Qual é a pressão mínima que sua rede pode operar?

  • Qual é a pressão de trabalho do seu sistema de ar comprimido?

  • O sistema de ar comprimido possui compressor de velocidade variável (VSD)?

  • Existe diferença de pressão entre a sala de compressores e o ponto de utilização de ar comprimido?

  • A manutenção dos compressores está em dia?

Se você não souber responder as perguntas acima, provavelmente está perdendo dinheiro. 

 

Para evitar que isso aconteça, é fundamental conhecer os principais pontos de desperdício, entender por que eles ocorrem e conhecer as soluções certas, que podem representar uma economia de até 30% em energia.

 

Vamos lá!

Os principais fatores de desperdício no sistema de ar comprimido

A figura abaixo ilustra as perdas que podem ocorrer ao longo do processo de produção e distribuição do ar comprimido.

desperdício no sistema de ar comprimido
  • Perda de eficiência dos equipamentos: máquinas antigas ou com manutenção atrasada tendem a gastar mais energia.

  • Má operação do sistema: devido à escolha de compressores e configurações inadequadas para o perfil da operação, bem como o dimensionamento incorreto das especificações de pressão e demanda de ar.

  • Perda de pressão na distribuição: devido à saturação de filtros e tubulações obstruídas por fatores diversos.

  • Vazamentos: devido à ineficiência das conexões, oxidação acentuada da tubulação e a falta de inspeção dos pontos de vazamento.

Vamos aprofundar um pouco mais cada um desses pontos.

 

1. Perda de eficiência dos equipamentos

Essa perda pode acontecer pelos seguintes motivos:

Compressores de ar muito antigos

Assim como um carro com muitos anos de uso consome mais combustível, compressores antigos utilizam uma quantidade excessiva de energia. 

 

Se o seu parque industrial já tem mais de cinco anos, é hora de começar a pesquisar alternativas mais econômicas para renová-lo.

Manutenção dos compressores de ar atrasada

Com a atuação de agentes externos, os componentes do compressor vão se deteriorando ao longo do tempo e a máquina perde eficiência, consumindo mais energia. 

 

Para se ter uma ideia, no início de sua vida útil um compressor ajustado a 7 bar tem algumas perdas de pressão internas esperadas – por volta de 0,55 bar.

 

Após um ano, aproximadamente, ele precisará da primeira manutenção. Caso ela não ocorra, as perdas de carga internas podem aumentar para 1,65 bar. 

 

Este aumento na perda de carga faz com que o compressor precise compensar e trabalhar sobre maior pressão. Além de gastar mais energia, o equipamento sem a devida manutenção desenvolve uma série de problemas que pode resultar em uma parada inesperada de produção.

 

Veja também:

 

Utilização de peças não genuínas no sistema de ar comprimido

Nenhuma peça genérica será capaz de reproduzir com fidelidade o desempenho de uma máquina com peças originais, nem garantir a mesma durabilidade e eficiência energética prometida pelo fabricante original.

 

É como abastecer seu carro com combustível barato e, sem saber, adulterado. Você acha que está economizando, mas percebe que o rendimento não é o mesmo e com o tempo começa a observar a perda de potência do motor até precisar recorrer a um mecânico. E veja bem: deixar o carro na oficina por um dia custa bem menos do que os custos de um dia de produção industrial paralisada!

2. Má operação do sistema de ar comprimido

Esse fator pode acontecer pelos seguintes motivos:

Tipo de compressor de ar incompatível com a demanda

O sistema de ar comprimido convive com o sobe-e-desce do consumo de ar comprimido ao longo do dia. Quando o compressor utilizado é do tipo carga/alívio, de velocidade fixa, isso acaba provocando um grande desperdício de energia devido ao excesso de funcionamento em alívio (estado onde o compressor consome energia, mas não produz ar comprimido).

 

A boa notícia é que um equipamento com a tecnologia VSD (Variable Speed Drive) é capaz de ajustar automaticamente a quantidade de ar produzida e mantendo a pressão estável. Assim, consome apenas a energia necessária e produz somente a quantidade necessária de ar comprimido.

 

A diferença entre as duas tecnologias pode significar uma economia de até 50% a favor do equipamento com VSD.

Ajuste incorreto da pressão do sistema de ar comprimido

Para ter certeza de que seu sistema de ar comprimido conta com a eficiência necessária, é preciso assegurar que ele possui a melhor configuração de máquinas possível e a pressão de ajuste próxima da mínima pressão de operação.

 

Quando a sala de compressores possui grande quantidade desses equipamentos, entretanto, fica difícil manter a pressão de operação próxima da mínima. Para não haver problemas no ponto de uso de ar comprimido, o sistema acaba tendo que ser ajustado com uma pressão muito alta.

 

Por isso a Atlas Copco desenvolveu uma solução que gerencia a produção de ar comprimido com um sistema de controle automático de compressores de ar. O AIROptimizer atua como um “maestro” da sala de compressores e garante eficiência energética em sistemas de ar comprimido porque:

 

  • Reduz o consumo de energia elétrica – O sistema pode ser facilmente ajustado com pressão próxima à mínima de operação e é capaz de acionar e desligar as máquinas de acordo com a necessidade do ponto de consumo. Esse controle se dá de forma automática e contínua, garantindo a utilização da energia minimamente necessária para a produção de ar.

 

  • Reduz os custos operacionais dos equipamentos – O sistema diminui a operação em alívio dos compressores, fazendo-os parar quando não são mais requeridos. Isso evita que as máquinas somem horas de funcionamento, reduzindo a necessidade de manutenções desnecessárias.

 

Dessa forma, além de garantir um controle de excelência, o AIROptimizer elimina desperdícios e ajuda a estabilizar a pressão na sua rede de ar, reduzindo consideravelmente o risco de problemas na produção e o tamanho da sua conta de energia.

3. Perdas de carga na rede de distribuição

As perdas de carga ao longo da rede de ar comprimido podem acontecer pelos seguintes motivos:

Dimensionamento incorreto da rede de distribuição

Conhecer a vazão ou a quantidade de ar comprimido a ser consumido pela sua rede de ar é o começo do trabalho.

 

Afinal, uma estimativa muito baixa pode resultar em um mau dimensionamento da rede de distribuição, que gerará diversos problemas na operação do sistema.

 

O pior deles é o subdimensionamento do diâmetro da tubulação, que gera perda excessiva de pressão na distribuição. Além disso, ele faz com que os compressores tenham que compensar essas perdas e trabalhem em pressão elevada, gastando, assim, mais energia.

 

Caso precisa de ajuda, nossos especialistas sempre poderão te auxiliar a dimensionar o sistema ideal para a sua aplicação.

Saturação de filtros

Quando o filtro do sistema de ar comprimido não é substituído no prazo correto, o acúmulo de partículas e impurezas acaba formando uma barreira para a passagem do ar, aumentando a perda de energia. Isso também pode acontecer quando utilizamos filtros de ar incompatíveis com as demandas de filtragem.

 

Além disso, a aplicação de filtros não deve ser feita de forma aleatória. O uso excessivo desses acessórios também contribui com a perda de carga da rede de ar comprimido e, consequentemente, com um maior consumo de energia. 

 

Assim como o serviço de manutenção, as peças sobresselentes do seu compressor devem ser do mesmo fabricante. Peças não genuínas não foram dimensionadas especificamente para determinado modelo e podem não se ajustar corretamente ao equipamento. 

 

Por exemplo: se você utilizar um filtro de ar não genuíno, ele pode ficar “amassado” por ser grande demais, comprometendo a qualidade da filtragem do ar.

Material da tubulação de ar inadequado

Uma das decisões mais importantes ao montar uma rede de ar é a escolha do material da tubulação de ar comprimido por onde será feita a distribuição, desde a geração até o ponto de uso. Isso porque o material interfere diretamente na ocorrência de vazamentos, perda de carga no sistema e até mesmo na qualidade do ar fornecido.

 

Uma rede de ar desgastada pela corrosão de seu material gera milhões de reais em gastos com:

 

  • reparos e manutenção devido ao envio de partículas de metal para a utilização do ar;

  • aumento substancial da conta de energia por elevar a perda de carga;

  • paradas de produção devido a equipamentos danificados.

 

Tubos de alumínio têm se mostrado a solução mais eficiente contra esses imprevistos. O material é imune à corrosão provocada pelas partículas de água presentes no ar e sua baixa rugosidade garante uma perda de carga baixíssima quando comparada com outras tecnologias.

 

Além da garantia de ar comprimido de qualidade, a tecnologia de tubos e conexões de alumínio da Atlas Copco (AIRnet) é antivazamentos, sendo o material mais eficiente em termos de consumo de energia.

Vazamentos na rede de ar comprimido

Um dos vilões da conta de energia, os vazamentos provocam perda de carga e resultam em um desperdício de energia elétrica que pode chegar ao valor de um carro por ano.

desperdício no sistema de ar comprimido

Os vazamentos também contribuem para a formação de condensados no interior das tubulações, o que reforça a corrosão interna dos dutos, podendo danificar também máquinas, ferramentas e até o produto final.

 

Veja também: 3 indícios de que a sua tubulação de ar comprimido pode estar com problemas

Mas como investigar todos esses pontos de desperdício de forma precisa?

Somente um profissional especializado é capaz de realizar um levantamento completo dos problemas existentes em uma rede de ar. Ao identificar as adequações necessárias, procure implementá-las o quanto antes, de forma que a economia gerada proporcione um rápido retorno sobre o investimento. 

 

Na Atlas Copco, você pode contar com a solução AIRscan, realizada por nossos auditores, com ampla experiência no mercado. O AIRScan é uma auditoria exclusiva que detecta as fontes de desperdício e direciona 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.

 

Vale lembrar que os parâmetros utilizados na auditoria estão de acordo com normas internacionais em avaliação de eficiência energética.

 

Mas antes de entrar em contato com a gente você pode fazer um teste: acesse a nossa calculadora de economia e descubra o potencial de savings da sua planta.

 

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

E depois? Como monitorar todos esses pontos de forma contínua?

O controle do sistema de ar comprimido é fundamental para garantir uma operação com máximo desempenho e eficiência energética. 

 

Agora que já conhece os pontos mais importantes, você pode fazer isso visitando a sala de compressores com frequência, coletando e registrando dados de funcionamento manualmente.

 

Mas, convenhamos: é muito mais prático e eficiente contar com um sistema de monitoramento remoto

 

O sistema de monitoramento SMARTLINK, da Atlas Copco, analisa a instalação de ar comprimido 24 horas por dia, 7 dias por semana, de forma conectada à internet. Isso permite verificar se há algum problema recorrente na linha ou se algo não está funcionando como deveria, além de oferecer insights para a maximização da eficiência.

 

Normalmente, o compressor só sinaliza com luzes como está seu funcionamento e se há algum problema. Mas esses alarmes não ficam registrados e não param a máquina, podendo passar despercebidos.

 

Já o monitoramento remoto constante mostra se o compressor está propenso a ter uma parada inesperada, enviando avisos por e-mail e SMS em caso de urgência.

 

As indicações fornecidas possibilitam identificar sintomas de falhas, como a existência de uma peça com problema. Com o controle do sistema de ar comprimido, as manutenções podem ser realizadas de forma proativa e a linha de produção segue operando sem riscos.

Quer realizar uma avaliação gratuita do seu sistema de ar comprimido? Solicite a visita de um dos nossos especialistas e conheça nossos serviços de otimização e maximização da eficiência.

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