Compreender o custo total do ar comprimido

Os custos de investimento são fixos e incluem o preço de compra, despesas de infraestruturas, instalação e seguro. Os custos de investimento são determinados pelo nível de qualidade do ar comprimido e pelo período de depreciação. As despesas energéticas incluem o tempo de funcionamento anual, o grau de utilização em carga/vazio e o custo de energia da unidade.

Ao investir em novos equipamentos, é importante ter em conta as suas necessidades atuais e as expansões planeadas. Também devem ser considerados os fatores que podem afetar a instalação de ar comprimido, incluindo regulamentos ambientais, oportunidades de poupança de energia, necessidades de produção e crescimento planeado.

A otimização das operações do compressor é importante para as indústrias de grandes dimensões que dependem de ar comprimido. Se trabalhar numa indústria que se encontra em desenvolvimento, a produção irá mudar ao longo do tempo, o que inclui as condições de funcionamento.

Com base na nossa experiência, uma análise abrangente e imparcial das suas necessidades operacionais ajudará a reduzir os custos gerais. Por conseguinte, é importante que o seu fornecimento de ar comprimido corresponda às necessidades reais, deixando simultaneamente espaço para uma futura expansão.

Abaixo encontra-se uma lista de vários componentes que irá encontrar e como estes afetam o custo geral dos sistemas de ar comprimido.

• Compressores de ar: esta é a própria máquina. Como mencionado acima, o preço inicial apenas representa uma pequena quantidade do custo total de propriedade. Uma vez que a energia constitui a maior parte do custo geral, investir na máquina mais eficiente faz sentido.

• Secadores e filtros: estes componentes são especialmente importantes para aplicações sensíveis, tais como produtos alimentares e farmacêuticos, uma vez que estão relacionados com a qualidade do ar. Irá querer a solução certa para a sua indústria, a fim de garantir que as normas sejam cumpridas.

• Purgas: as purgas inteligentes sem perdas descarregam os condensados acumulados de um sistema de ar comprimido quando necessário. Isto irá poupar energia, ao contrário das purgas temporizadas que drenam num intervalo de tempo selecionado, mesmo quando não existem condensados. 

• Tubagem: um sistema de tubagem adequado elimina restrições de ar, perdas de carga e pode reduzir as fugas de ar.

• Reservatórios de ar: uma questão relacionada é a utilização de reservatórios que armazenam ar comprimido. Com um dimensionamento adequado, esta solução pode eliminar a solicitação falsa no seu sistema de ar comprimido e a necessidade de compressores adicionais. Também ajuda a reduzir as alterações de pressão do sistema. 

• Fuga de ar: embora muitas ineficiências possam ser eliminadas antes de um sistema entrar em funcionamento, é fundamental monitorizar constantemente o equipamento. Isto inclui a deteção e reparação de fugas de ar dispendiosas.

• Controlador central: em sistemas que incluem mais do que um compressor, os controladores centrais podem desempenhar um papel importante. Podem reduzir a banda de pressão média, controlar a capacidade dos compressores e regular a velocidade dos compressores. 

• Recuperação de energia: a maior parte do calor residual de um compressor de ar pode ser recuperada e utilizada noutras áreas de uma operação. Por exemplo, para aquecer salas, água ou processos de produção.

Ao fazer cálculos, é importante aplicar o conceito geral de requisito de energia. Todos os componentes envolvidos numa instalação de compressores devem ser tidos em conta, incluindo filtros de entrada, ventiladores, secadores, separadores e recuperação de energia. Para comparar as opções, é melhor utilizar as normas da Organização Internacional de Normalização (ISO).

A pressão de trabalho afeta diretamente os requisitos de energia. Uma pressão mais elevada significa um maior consumo de eletricidade. Na verdade, cada incremento de 1 bar requer cerca de 8% de energia. Aumentar a pressão de trabalho para compensar a perda de carga resulta sempre numa eficiência reduzida.

Geralmente, estas quedas de pressão ocorrem devido a um sistema de tubagem inadequado ou filtros obstruídos. É aconselhável investigar estes fatores antes de aumentar a pressão do compressor. Em instalações equipadas com vários filtros, a perda de carga pode ser significativa e dispendiosa se estes problemas de manutenção não forem resolvidos.

Em muitas instalações não é possível implementar grandes reduções de pressão. No entanto, a utilização de equipamentos de regulação modernos permite que a pressão seja reduzida de forma realística em 0,5 bar. Este método cria uma ligeira poupança de energia. Apesar de parecer insignificante, esta redução tem um impacto nas despesas anuais.

Conforme mencionado acima, as despesas energéticas são o fator dominante do custo total do ar comprimido. Na verdade, podem constituir até 80% dos custos de aquisição e funcionamento de um sistema de ar comprimido. Por conseguinte, é importante concentrar-se nas soluções mais eficientes para satisfazer as suas necessidades.

Embora o equipamento mais avançado envolva custos de investimento iniciais mais elevados, este acaba por geralmente compensar em termos de poupança global. Uma situação ideal é quando a capacidade de um compressor satisfaz o consumo de ar da sua aplicação. Existe também equipamento de acionamento de velocidade variável (VSD) para satisfazer diferentes necessidades de pressão.

A maioria dos compressores está equipada com controlos e sistemas de regulação integrados. Se utilizar mais do que uma máquina, também pode incluir a monitorização remota e os controlos centrais. Tal irá ajudar a otimizar todo o seu sistema e a garantir que está a trabalhar com o máximo desempenho. Com isto, a regulação da velocidade do motor é um método popular de poupança de energia graças ao seu grande potencial.

Algumas ferramentas de monitorização também podem identificar áreas de ineficiência. Estas informações são úteis para determinar fugas, equipamento gasto, filtragem insuficiente e componentes configurados incorretamente. Como indicado anteriormente, estas questões de manutenção podem aumentar o custo geral dos sistemas de ar comprimido.

Frequentemente, as fugas podem atingir 20% da produção de caudal de ar comprimido. As fugas também são proporcionais à pressão de trabalho, razão pela qual um método consiste em reparar o equipamento com fugas e reduzir a pressão de trabalho. A redução da pressão em apenas 0,3 bar reduz as fugas em 4%. Se a fuga numa instalação de 100 m3/min for de 12%, esta redução representa uma poupança de aproximadamente 3 kW.

Também deve ter em consideração quando utiliza realmente o seu equipamento. Se for utilizada uma pequena quantidade de ar comprimido durante a noite e fins de semana, talvez seja melhor instalar um pequeno compressor para estas alturas. Esta segmentação pode ser obtida com válvulas de corte. 

Se uma aplicação específica precisar de uma pressão de trabalho diferente, terá de determinar se é preferível uma produção centralizada ou dividida. Dividir a sua rede de ar comprimido também é útil para segmentar entre os períodos de maior e menor atividade. Este planeamento deve basear-se em medições do caudal de ar.

Utilizando um sistema de controlo principal moderno, conforme descrito acima, a central de compressores pode funcionar de forma ideal para diferentes situações. A seleção do método de regulação correto permite poupar energia com uma pressão geral do sistema mais reduzida e uma utilização ideal. Estes controlos também podem reduzir o tempo de paralisação ao distribuir a carga de trabalho uniformemente.

Além disso, o controlo central permite-lhe programar reduções automáticas de pressão em períodos de menor atividade, como durante a noite e fins de semana. Uma vez que o consumo de ar comprimido é raramente constante, a instalação de compressores deve ter um design versátil. Deve ser implementada uma combinação de compressores com diferentes capacidades e monitores controlados por velocidade.

É possível utilizar a energia residual recuperada do compressor de ar para substituir total ou parcialmente a eletricidade, o gás ou o gasóleo externos utilizados para gerar calor. Os fatores decisivos incluem o custo de energia em €/kWh, o grau de utilização e o montante do investimento adicional necessário.

Um sistema de recuperação de energia residual bem planeado gera frequentemente um retorno dentro de 1 a 3 anos. Mais de 90% da energia fornecida ao compressor pode ser recuperada sob a forma de calor. O nível de temperatura da energia recuperada determina as áreas de aplicação possíveis e, por conseguinte, o respetivo valor.

O mais elevado grau de eficiência é geralmente obtido a partir de instalações arrefecidas a água. Isto funciona quando a saída de água de refrigeração quente da instalação do compressor está ligada ao equipamento que requer calor. Por exemplo, o circuito de retorno da caldeira de aquecimento existente.

A energia residual recuperada pode ser utilizada durante todo o ano. Os diferentes designs de compressor têm pré-requisitos diferentes. Em certas situações que requerem um caudal de calor mais elevado, distâncias de transporte de calor longas ou requisitos variáveis, também poderá vender a energia recuperada. Saiba mais sobre a recuperação de energia em instalações de compressores.