ECONOMIA DE ENERGIA ELETRICA COM USO RACIONAL DE AR COMPRIMIDO

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Rui Faro Medina
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1 ECONOMIA DE ENERGIA ELETRICA COM USO RACIONAL DE AR COMPRIMIDO

2 CONSUMO DE ENERGIA E AR COMPRIMIDO NA INDÚSTRIA Consumo de Energia 20% 50% 30% Fornec.de ar Refrigeração Outros Consumo de Ar Comprimido 10% 70% 20% Atuador Vazamentos Bicos de Ar Os dados acima se referem a um levantamento mundial realizado pelas maiores fabricantes de pneumaticos do mundo

de ar Refrigeração Outros Consumo de Ar Comprimido 10% 70% 20% Atuador

3 CUSTOS DE UM SISTEMA DE AR COMPRIMIDO Aquisição / Instalação 15% Manutenção 5% Energia Elétrica 80%

4 CAUSAS DE AUMENTO DE CONSUMO Vazamentos: Esta tabela apresenta a vazão de ar comprimido através de diferentes diâmetros de orifícios e mostra o custo energético deste problema. Diâmetro do orifício de vazamento 1/32 (~0,8mm) 1/16 (~1,6mm) 1/8 (~3,2mm) 1/4 (~6,4mm) 3/8 (~9,6mm) m³/h vazamento 2,72 10,9 44,2 174,0 397,5 US$/ano 65,00 260, , , ,00 Considerando: P=7barg / uso=16h/dia 300 dias/ano

Diâmetro do orifício de vazamento 1/32 (~0,8mm) 1/16 (~1,6mm) 1/8 (~3,2mm) 1/4 (~6,4mm) 3/8 (~9,6mm)

5 CAUSAS DE AUMENTO DE CONSUMO Queda de pressão: Além da redução da pressão do ar comprimido provocada por uma rede de distribuição inadequada (diâmetro da tubulação inferior ao necessário, layout incorreto da tubulação, curvas e conexões em excesso, etc.), um sistema de ar comprimido também pode estar operando numa pressão muito superior à exigida pela aplicação. Variações na pressão do ar têm um custo elevado. m³/h ΔP bar 0,07 0,14 0,07 0,14 0,07 0,14 US$/ano 140,00 280,00 330,00 660,00 700, ,00 Considerando: P=7barg / uso=16h/dia 300 dias/ano

), um sistema de ar comprimido também pode estar operando numa pressão muito superior à exigida pela aplicação.

CAUSAS DE AUMENTO DE CONSUMO Temperatura de admissão do ar: A elevação da temperatura ambiente diminui a densidade do ar, provocando uma redução da massa aspirada pelo compressor.

6 CAUSAS DE AUMENTO DE CONSUMO Temperatura de admissão do ar: A elevação da temperatura ambiente diminui a densidade do ar, provocando uma redução da massa aspirada pelo compressor. Em conseqüência, a eficiência do compressor fica comprometida. Sempre que possível, recomenda-se canalizar a tomada de ar do compressor para permitir a sucção de ar ambiente fresco oriundo da parte externa das instalações. Admite-se que uma redução de 3 C na temperatura de admissão do ar ambiente pelo compressor gera uma economia de energia de 1%.

Sempre que possível, recomenda-se canalizar a tomada de ar do compressor para permitir a sucção de ar ambiente fresco oriundo da

7 CAUSAS DE AUMENTO DE CONSUMO Contaminação: OUTROS GASES PRESENTES: 78% COMPOSIÇÃO DO AR Argonio 0,9% Dióxido de Carbono 0,03% Gases Nobres... Neón 21% Helio Nitrogênio 1% Criptón Oxigênio Xenón Outros Gases O ar atmosférico utilizado para ser comprimido traz em sua composição uma série de partículas de impureza e umidade. Após a compressão do ar, estas partículas se concentram e somam-se a ela partículas de óleo em quantidades que variam de acordo com o tipo de compressor e partículas sólidas provenientes da corrosão da tubulação de distribuição. O resultado da mistura de todos os contaminantes é uma emulsão ácida e abrasiva que compromete o correto funcionamento de um sistema de ar comprimido em qualquer tipo de aplicação.

Após a compressão do ar, estas partículas se concentram e somam-se a ela partículas de óleo em quantidades que variam de acordo com o tipo de compressor e partículas sólidas

8 A IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DO AR! Cada aplicação tem um grau de filtragem ideal, que deve garantir o bom funcionamento dos equipamentos que serão utilizados. Até mesmo para obtenção de um produto final de qualidade deve-se levar em consideração este fator. A tabela abaixo apresenta uma padronização das classes de qualidade do ar comprimido conforme a norma ISO Grau de Qualidade Partículas Água Óleo Dimensão máxima (µm) Concentração máxima (mg/m³) Máx. Pto. Orvalho ( C) 1 0,1 0,1-70 0, , Max.concentração (mg/m³)

Até mesmo para obtenção de um produto final de qualidade deve-se levar em consideração este fator.

9 A IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DO AR! Também deve-se lembrar que quanto melhor for a filtragem, melhor o desempenho e maior a confiabilidade e as possibilidades de se aproveitar ao máximo a vida útil dos equipamentos, além de minimizar as paradas para manutenção. Muitas vezes a qualidade do ar não é considerada, e os problemas de mau funcionamento acabam associados à qualidade dos equipamentos pneumáticos, principalmente às válvulas e atuadores. Se o ar carrega muita umidade ou impurezas em excesso, estes equipamentos perdem a lubrificação, travam ou desgastam suas vedações, gerando vazamentos, paradas de máquinas e até mesmo acidentes. O excesso de umidade também provoca oxidação da tubulação de ar, gerando mais impurezas no sistema.

de minimizar as paradas para manutenção.

10 A IMPORTÂNCIA DA QUALIDADE DO AR! Devido a tudo isto, a garantia da qualidade do ar deve ser sempre considerada como primeiro e mais importante passo no dimensionamento de um sistema pneumático. Determinar a ordem de grandeza dos prejuízos causados pela contaminação do ar comprimido não é simples, embora o impacto desses danos sejam facilmente percebidos pelos usuários. Esses prejuízos dependem de diversos fatores, mas a aplicação do ar comprimido é determinante nesta análise.

dimensionamento de um sistema pneumático.

11 PREJUÍZOS CAUSADOS PELA CONTAMINAÇÃO DO AR COMPRIMIDO Genericamente, pode-se classificar esses prejuízos em quatro categorias: 1- Energético: É o desperdício de energia causado pela ineficiência de um sistema contaminado. Isso se traduz em purgadores que poderiam ser eliminados, propriedades termodinâmicas inferiores do ar comprimido que contém líquidos e sólidos, entre outros; 2- Manutenção: Aqui são contabilizados os custos com reparos e substituições com de válvulas, cilindros, ferramentas pneumáticas, entre outros. Quanto mais automatizada for uma linha de produção, maiores serão esses custos;

Isso se traduz em purgadores que poderiam ser eliminados, propriedades termodinâmicas inferiores do ar comprimido que contém líquidos e sólidos, entre

12 PREJUÍZOS CAUSADOS PELA CONTAMINAÇÃO DO AR COMPRIMIDO 3- Paradas de Produção: Aqui leva-se em conta o volume de produção desperdiçado até que o problema seja sanado, as horas de mão de obra produtiva, etc.; 4- Qualidade/Garantia: Aqui estão inseridos os custos de retrabalho ou perda total de peças e serviços rejeitados pelo controle de qualidade. Também deve ser incluídos os custos com a garantia de produtos e serviços defeituosos. Em todas estas situações a imagem da empresa poderá ser afetada negativamente.

; 4- Qualidade/Garantia: Aqui estão inseridos os custos de retrabalho ou perda total de peças e serviços rejeitados pelo

13 COMO MELHORAR A QUALIDADE DO AR? O ar comprimido deve apresentar duas características indispensáveis ao bom funcionamento dos sistemas pneumáticos independentemente do seu tamanho, força, velocidade, ambiente de trabalho, aplicação, etc. O ar comprimido de qualidade deve ser LIMPO E SECO e para garantir isso é que se faz o tratamento de ar.

funcionamento dos sistemas pneumáticos independentemente do seu tamanho, força,

14 COMO TRATAR O AR COMPRIMIDO? Com equipamentos específicos para cada aplicação...

15 Esquemático básico COMO TRATAR O AR COMPRIMIDO?

16 EQUIPAMENTOS PARA TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO SECADOR DE AR COMPRIMIDO Refrigeração O secador de ar tem a função de eliminar a umidade do ar comprimido. A principal característica do secador de ar comprimido é o ponto de orvalho, que é a temperatura na qual o vapor começa a condensar e a mínima garantida pelo secador para que não haja condensados no sistema.

A principal característica do secador de ar comprimido é o ponto de orvalho, que é a

17 EQUIPAMENTOS PARA TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO SECADOR DE AR COMPRIMIDO Para garantir o Ponto de Orvalho de um secador é necessário que alguns cuidados sejam observados: O correto dimensionamento do secador, levandose em consideração todos os fatores de correção para cada caso (Temperatura de Entrada do ar e Ambiente, Pressão de Entrada e Ponto de Orvalho Desejado,Vazão de ar, Alimentação Elétrica); A estabilidade da Pressão de Entrada no secador; O controle da Vazão Máxima de Saída do secador; A estabilidade da Temperatura de Entrada no secador.

caso (Temperatura de Entrada do ar e Ambiente, Pressão de Entrada e Ponto de Orvalho Desejado,Vazão de ar, Alimentação Elétrica); A

18 EQUIPAMENTOS PARA TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO SECADOR POR REFRIGERAÇÃO O secador de ar por refrigeração resfria o ar até temperaturas próximas a 0 C, onde é possível obter-se a máxima condensação da umidade. Baseado num sistema frigorífico fechado. O resfriamento do ar comprimido é obtido mediante a troca de energia calorífica do ar comprimido e um meio refrigerante (com gás freon ecológico R134a, R407C ou R22) dentro de um trocador de calor. Alguns modelos são precedidos por um aftercooler incorporado, garantindo assim a eficiência do secador O ponto de orvalho deste tipo de secador varia entre 3ºC e 10 C

O resfriamento do ar comprimido é obtido mediante a troca de energia calorífica do ar comprimido e um meio refrigerante (com gás freon ecológico R134a,

19 EQUIPAMENTOS PARA TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO FILTRO COALECENTE COM DRENO AUTOMATICO SERIE EF O eliminador de condensados tem como função eliminar 99% da água que estiver misturada ao ar comprimido. Elimina apenas condensados e não umidade em suspensão, portanto não elimina a necessidade de secador de ar comprimido. O eliminador de água deve ser instalado no ponto de maior pressão e menor temperatura da rede de ar comprimido, e o mais próximo possível da aplicação

Elimina apenas condensados e não umidade em suspensão, portanto não elimina a necessidade de secador de ar

20 EQUIPAMENTOS PARA TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO DRENOS ou PURGAS - SÉRIE HAD Os drenos são equipamentos indispensáveis que retira automaticamente sem grande desperdício de energia (queda de pressão) a água e líquidos contido na rede de ar comprimido.

que retira automaticamente sem grande desperdício de energia

21 EQUIPAMENTOS PARA TRATAMENTO DE AR COMPRIMIDO PURGADOR ELETRONICO SERIE PU220 O purgador eletrônico é uma válvula com um timer que pode ser programado para abrir por determinado tempo eliminando água e óleo que fica no sistema de ar comprimido

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