URE Sistemas de Ar Comprimido. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 1

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1 URE Sistemas de Ar Comprimido URE - Sistemas de Ar Comprimido. 1

2 Aplicação do ar comprimido (I) O ar comprimido é utilizado atualmente em larga escala nos mais diversos processos porque apresenta inúmeras vantagens das quais se destacam: O ar encontra-se disponível gratuitamente para ser utilizado e após a realização do trabalho não requer tubagem de retorno como, por exemplo, o óleo hidráulico. É armazenado facilmente sendo possível dispor de elevadas quantidades de energia para utilizar em determinado instante. As fugas de ar no sistema, embora sejam um desperdício e portanto uma situação indesejável, não constituem, no entanto, qualquer risco sério. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 2

3 Aplicação do ar comprimido (II) Facilmente é controlado. Pode ser utilizado para obter movimento linear e rotativo para largas gamas de força e velocidade. Pode ser utilizado tanto como meio de medição e de atuação para executar funções complicadas de controlo. Pode ser utilizado como meio de agressão (decapagem com areia) e de proteção (lubrificação de rolamentos). URE - Sistemas de Ar Comprimido. 3

4 Elementos principais numa instalação de produção de ar comprimido ar compressores arrefecedores (intermédio, posterior) secadores (frigoríficos, adsorção, absorção) reservatório de armazenamento de ar comprimido rede de distribuição filtros lubrificadores reguladores de pressão URE - Sistemas de Ar Comprimido. 4

5 Elementos principais numa instalação de produção de ar comprimido O equipamento standard para as instalações de compressores de ar de deslocamento positivo devem incluir um filtro de aspiração, um arrefecedor posterior e um reservatório de ar. Em muitas instalações, particularmente com certos compressores rotativos, é necessário instalar silenciadores de aspiração e possivelmente também de descarga. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 5

6 Elementos principais numa instalação de produção de ar comprimido URE - Sistemas de Ar Comprimido. 6

7 Compressores O desenvolvimento dos compressores acompanhou paralelamente o crescimento e as necessidades da indústria para ir ao encontro dos diferentes requisitos de volumes e pressões. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 7

8 Compressores Os compressores podem ser classificados segundo: o tipo de tecnologia gama de débito pressão de descarga número de andares de compressão tipo de refrigeração (ar ou água) lubrificação (com ou sem) URE - Sistemas de Ar Comprimido. 8

9 Produção de ar comprimido Duas tecnologias principais: Compressores volumétricos (ou de deslocamento positivo); Compressores dinâmicos. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 9

10 Compressores volumétricos: Utilizam a compressão mecânica, confinando o ar a comprimir num espaço que se reduz por ação mecânica, através de 4 grandes tipos de compressores: Alternativos; De parafuso; Rotativos; Centrífugos. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 10

11 Compressores dinâmicos: Aceleram o ar até uma determinada velocidade e conduzem-no para um difusor que converte a energia cinética do fluxo de ar em pressão, através de 3 grandes tipos: Radiais; Axiais; De injetor. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 11

12 Família de compressores URE - Sistemas de Ar Comprimido. 12

13 Fatores a considerar - Instalação Determinação das necessidades de ar comprimido, incluindo picos; Determinação da pressão máxima exigida; Determinação da qualidade do ar exigida; Localização da instalação; Seleção dos compressores; Seleção do sistema de secagem; Determinação da capacidade do depósito; Possibilidade de aproveitamento da energia térmica libertada. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 13

14 Fatores a considerar Redução de consumos Seleção dos compressores; Redução da pressão de funcionamento; Eliminação de fugas; Redução da temperatura do ar de entrada; Recuperação da energia térmica libertada. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 14

15 Diagrama de energia Energia térmica URE - Sistemas de Ar Comprimido. 15

16 Exemplo de funcionamento (I) A solução que apresenta melhor eficiência energética é a produção do ar comprimido à pressão mínima necessária para o funcionamento dos equipamentos pneumáticos conforme pode ser verificado no exemplo apresentado seguidamente URE - Sistemas de Ar Comprimido. 16

17 Exemplo de funcionamento (II) Se possui equipamentos pneumáticos com pressões de trabalho distintas (por ex.: 7 bar e 3,5 bar), opte pela instalação de dois sistemas de produção de ar comprimido distintos. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 17

18 Exemplo de funcionamento (III) Instalação com um consumo máximo de ar comprimido de 840 m3/h a 7 bar Compressor 1 Compressor 2 Compressor 3 URE - Sistemas de Ar Comprimido. 18

19 Descentralização da produção de ar comprimido A rede de distribuição deve ser o menos extensa possível. No caso de uma rede de distribuição muito extensa é aconselhável adotar uma produção de ar comprimido descentralizada, através da instalação de dois ou mais compressores o mais próximo possível dos pontos de consumo. Através da adoção desta técnica reduz-se as perdas de carga apreciáveis que se verificam em redes de distribuição demasiadamente longas. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 19

20 Redução de fugas Deve-se ter presente que as fugas representam um acréscimo significativo na fatura energética, como pode constatar pelo exemplo apresentado seguidamente. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 20

21 Cálculo de perdas - Valores de fugas de ar comprimido URE - Sistemas de Ar Comprimido. 21

22 Cálculo de perdas - Valores de fugas de ar comprimido URE - Sistemas de Ar Comprimido. 22

23 Cálculo de perdas Medição, no reservatório, do tempo de queda no diferencial de pressão Caudal de fugas (Q f ) Em que: Q f Caudal de fugas (m 3 /s); V r Volume do reservatório (m 3 ); P a Pressão máxima (bar); P e Pressão mínima (bar); P 0 Pressão atmosférica (1 bar) T Tempo de queda do diferencial de pressão (s) URE - Sistemas de Ar Comprimido. 23

24 Cálculo de perdas Medição, no compressor, dos tempos de carga num dado período Caudal de fugas (Q f ) Em que: Q f Caudal de fugas (m 3 /s); Q c Capacidade do compressor (m 3 ); t Somatório dos tempos durante os quais o compressor trabalho em carga; T Tempo total (carga + vazio) (s) URE - Sistemas de Ar Comprimido. 24

25 Diminuição da temperatura do ar à entrada A diminuição de 2ºC poderá corresponder a uma redução de consumo de 1%. Isolar o compartimento dos compressores; Fazer a admissão subterrânea do ar (condutas enterradas para pré-arrefecimento). URE - Sistemas de Ar Comprimido. 25

26 Aplicação de arrancadores suaves no motor elétrico de compressores de ar Como alternativa aos arranques convencionais (estrela-triângulo ou auto-transformador) temos os arrancadores eletrónicos suaves do tipo estado sólido fornecem um arranque suave ou um arranque gradual por aplicação de tensões variáveis progressivas obtendo-se correntes de arranque limitadas e binários de arranque convenientes. Permitindo assim, economizar energia no funcionamento de motores elétricos, por aplicação, em cada momento, da tensão adequada relativamente ao estado de carga, ou seja ajustam o consumo do motor à carga, em cada instante. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 26

27 Aplicação de arrancadores suaves no motor elétrico de compressores de ar Apresenta-se em seguida um exemplo de uma instalação onde foi implementado um arrancador suave num motor elétrico de um compressor de ar do tipo parafuso, com um motor elétrico com uma potência de 75 kw. Antes da introdução do arrancador suave, o funcionamento deste motor, ainda que devidamente dimensionado para o sistema mecânico associado, era perfeitamente aleatório, sendo condicionado pela otimização do número de horas de funcionamento e pelo consumo de ar comprimido, o que se repercutia num número elevado de arranques por hora, que conduzia a pontas de arranque com bastante periodicidade. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 27

28 Aplicação de arrancadores suaves no motor elétrico de compressores de ar Os resultados obtidos encontram-se na tabela seguinte, onde se pode constatar uma economia de energia ativa insignificante tal como os fabricantes indicam, de onde se conclui que aimplementação do softstarter neste motor elétrico, justifica-se pelos arranques e paragens suaves e uniformes, que se traduzem num menor desgaste mecânico e consequentemente menores custos de manutenção. URE - Sistemas de Ar Comprimido. 28