Entendendo o custo total do ar comprimido

Os custos de investimento são fixos e incluem o preço de compra, as despesas de infraestrutura, instalação e seguro. Os custos de investimento são determinados pelo nível de qualidade do ar comprimido e pelo período de depreciação. As despesas de energia incluem o tempo operacional anual, o grau de utilização de carga/descarga e o custo unitário de energia.

Ao investir em novos equipamentos, é melhor observar suas necessidades atuais e expansões planejadas. Você também deve considerar fatores que podem impactar a instalação de ar comprimido, incluindo regulamentações ambientais, oportunidades de economia de energia, necessidades de produção e crescimento planejado.

A otimização das operações do compressor é importante para grandes indústrias dependentes de ar comprimido. Se você trabalha em uma indústria em desenvolvimento, a produção mudará com o tempo, o que inclui as condições de operação.

Com base em nossa experiência, uma análise ampla e imparcial de suas necessidades operacionais ajudará a reduzir significativamente os custos gerais. Portanto, é importante que seu suprimento de ar comprimido corresponda à demanda real, deixando espaço para expansão futura.

Veja abaixo uma lista de vários componentes que você encontrará e como eles afetam o custo geral dos sistemas de ar comprimido.

• Compressores de ar - essa é a máquina em si. Conforme observado acima, o preço inicial representa apenas por uma pequena quantidade do custo total de propriedade. Como a energia representa a maior parte do custo total, faz sentido investir na máquina mais eficiente.

• Secadores e filtros - esses componentes são especialmente importantes para aplicações sensíveis, como alimentos e produtos farmacêuticos, pois dizem respeito à qualidade do ar. Você vai querer a solução certa para o seu setor para garantir que os padrões sejam atendidos.

• Drenos - drenos inteligentes de perda zero descarregam o condensado acumulado de um sistema de ar comprimido quando necessário. Isso economizará energia, ao contrário dos drenos com temporizador que drenam em um intervalo de tempo selecionado, mesmo quando não há condensado. 

• Tubulação - um sistema de tubulação adequado elimina restrições de ar, quedas de pressão e pode reduzir vazamentos de ar.

• Tanques reservatórios de ar - um problema relacionado é o uso de tanques reservatórios que armazenam ar comprimido. Se dimensionado corretamente, isso pode eliminar a falsa demanda em seu sistema de ar comprimido e a necessidade de compressores adicionais. Também ajuda a reduzir as mudanças de pressão do sistema. 

• Vazamento de ar - embora muitas ineficiências possam ser eliminadas antes mesmo de um sistema iniciar a operação, é essencial monitorar constantemente o equipamento. Isso inclui a detecção e o reparo de vazamentos de ar dispendiosos.

• Controlador central - em sistemas com mais de um compressor, os controladores centrais podem desempenhar um papel importante. Eles podem reduzir a faixa de pressão média, controlar a capacidade do compressor e regular a velocidade do compressor. 

• Recuperação de energia - a maior parte do calor residual de um compressor de ar pode ser recuperada e usada em outras áreas de uma operação. Por exemplo, para aquecer ambientes, água ou processos de produção.

Ao fazer cálculos, é importante a aplicação do conceito geral de requisitos de energia. Todos os componentes envolvidos na instalação de um compressor devem ser considerados, incluindo filtros de entrada, ventiladores, secadores, separadores e recuperação de energia. Para comparar opções, é melhor usar os padrões da ISO (International Organization for Standardization).

A pressão de trabalho afeta diretamente os requisitos de energia. Pressão mais alta significa mais consumo de eletricidade. Na verdade, cada incremento de 1 bar requer cerca de 8% de energia. Aumentar a pressão de trabalho para compensar a queda de pressão sempre resulta em eficiência prejudicada.

Geralmente, essas quedas de pressão ocorrem devido a um sistema de tubulação inadequado ou filtros entupidos. É aconselhável investigar esses fatores antes de aumentar a pressão do compressor. Com instalações equipadas com vários filtros, a queda de pressão pode ser significativa e cara se essas questões de manutenção não forem resolvidas.

Em muitas instalações, não é possível implementar grandes reduções de pressão. No entanto, o uso de modernos equipamentos de regulagem permite que a pressão seja reduzida de forma realista em 0,5 bar. Esse método gera uma pequena economia de energia. Embora aparentemente insignificante, essa redução impacta as despesas anuais.

Como mencionado acima, as despesas com energia são o fator dominante do custo total do ar comprimido. Na verdade, eles podem representar até 80% da propriedade e operação de um sistema de ar comprimido. Portanto, é importante focar nas soluções mais eficientes para atender às suas demandas.

Embora o equipamento mais avançado tenha custos iniciais de investimento inicial mais altos, geralmente vale a pena pela economia geral. Uma situação ideal é quando a capacidade de um compressor atende ao consumo de ar de sua aplicação. Há também equipamentos de acionamento de velocidade variável (VSD) para atender a diferentes necessidades de pressão.

A maioria dos compressores vem equipados com controles integrados e sistemas de regulagem. Se você executar mais de uma máquina, também poderá adicionar monitoramento remoto e controles centrais. Isso ajudará a otimizar todo o seu sistema e garantir que você esteja operando com o máximo desempenho. Com isso, a regulagem da velocidade do motor é um método popular de economia de energia devido ao seu potencial substancial.

Algumas ferramentas de monitoramento também podem identificar áreas de ineficiência. Essas informações são úteis para determinar vazamentos, equipamentos desgastados, filtragem deficiente e componentes configurados incorretamente. Conforme mencionado anteriormente, esses problemas de manutenção podem aumentar o custo geral dos sistemas de ar comprimido.

Frequentemente, o vazamento pode chegar a 20% da produção de fluxo de ar comprimido. O vazamento também é proporcional à pressão de trabalho, e é por isso que um método é reparar o equipamento com vazamento e reduzir a pressão de trabalho. A redução da pressão em apenas 0,3 bar reduz o vazamento em 4%. Se o vazamento em uma instalação de 100 m3/min for de 12%, essa redução representa uma economia de aproximadamente 3 kW.

Você também deve considerar quando realmente usa seu equipamento. Se uma pequena quantidade de ar comprimido for usada durante noites e fins de semana, você pode querer instalar um pequeno compressor para esses horários. Essa segmentação pode ser obtida com as válvulas de corte. 

Se uma determinada aplicação precisar de uma pressão de trabalho diferente, você precisará determinar se a produção centralizada ou dividida faz sentido. A divisão da sua rede de ar comprimido também é útil para segmentar entre horários de pico alto e baixo. Esse planejamento deve ser baseado em medições de fluxo de ar.

Usando um sistema de controle mestre moderno, conforme descrito acima, a planta central do compressor pode operar de maneira otimizada em diferentes situações. Selecionar o método de regulagem correto incentiva a economia de energia com menor pressão geral do sistema e utilização ideal. Esses controles também podem reduzir o tempo de paralização distribuindo a carga de trabalho uniformemente.

Além disso, o controle central permite programar reduções automáticas de pressão fora dos horários de pico, como noites e fins de semana. Como o consumo de ar comprimido raramente é constante, a instalação do compressor deve ter um design versátil. Uma combinação de compressores com diferentes capacidades e monitores de velocidade controlada deve ser implementada.

É possível utilizar a energia residual do compressor de ar recuperada para substituir total ou parcialmente a eletricidade externa, gás ou óleo para aquecimento. Os fatores decisivos incluem o custo da energia em €/ kWh, o grau de utilização e o valor do investimento adicional necessário.

Um sistema de recuperação de energia residual bem planejado geralmente produz um retorno em 1 a 3 anos. Mais de 90% da energia fornecida ao compressor pode ser recuperada na forma de calor valioso. O nível de temperatura da energia recuperada determina possíveis áreas de aplicação e, portanto, seu valor.

O mais alto grau de eficiência é geralmente obtido de instalações resfriadas a água. Isso funciona quando a saída de água quente de resfriamento da instalação do compressor está conectada a equipamentos que exigem calor. Por exemplo, o circuito de retorno da caldeira de aquecimento existente.

A energia residual recuperada pode ser utilizada durante todo o ano. Projetos de compressores diferentes têm pré-requisitos diferentes. Em algumas situações que exigem um fluxo de calor grande e de pico, longas distâncias de transporte de calor ou requisitos variáveis, você também pode vender energia recuperada. Saiba mais sobre a recuperação de energia em instalações de compressores.