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manual de ar comprimido.
Tipologia: Teses (TCC)
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Não perca as partes importantes!
***** Professores da Universidade Federal de Itajubá
Criado em 1985, pelo Governo Federal, o Programa Nacional de Conservação de Energia
Elétrica (PROCEL) é coordenado pelo Ministério de Minas e Energia e implementado pela
ELETROBRÁS. O objetivo principal do PROCEL é contribuir para a redução do consumo e da
demanda de energia elétrica no país, por meio do combate ao desperdício deste valioso
insumo.
A ELETROBRÁS/PROCEL mantém estreito relacionamento com diversas organizações
nacionais e internacionais cujos propósitos estejam alinhados com o citado objetivo. Dentre
elas, cabe ressaltar o Banco Mundial (BIRD) e o Global Environment Facility (GEF), os quais
têm se constituído em importantes agentes financiadores de projetos na área da eficiência
energética.
Nesse contexto, o GEF, que concede suporte financeiro a atividades relacionadas com a
mitigação de impactos ambientais, como o uso racional e eficiente da energia, doou recursos
à ELETROBRÁS/PROCEL, por intermédio do BIRD, para o desenvolvimento de vários projetos.
Dentre eles, destaca-se o projeto “Disseminação de Informações em Eficiência Energética”,
concebido e coordenado pela ELETROBRÁS/PROCEL e realizado pelo Consórcio Efficientia/
Fupai, com o apoio do Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD), que
objetiva divulgar informações sobre tecnologias de uso eficiente de energia para os
profissionais dos setores industrial, comercial, prédios públicos e saneamento, difundindo
aspectos tecnológicos e operacionais que permitam reduzir o desperdício de energia
elétrica.
O objetivo deste manual é instrumentalizar os interessados com informações úteis e práticas,
capacitando-os para identificar oportunidades de redução de custos e de consumo de
energia em seu sistema.
10 MANUAL PRÁTICO - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO
As oportunidades de eficientização energética apontadas neste Manual são um extrato
dos conceitos e fundamentos apresentados na referida publicação. Assim, ao apresentar
as informações neste Manual, procuraremos referenciar o texto original, caso o usuário
queira mais informações sobre o assunto.
Procurando oferecer uma ferramenta de uso prático e útil, incluímos um CD contendo uma
versão eletrônica deste Manual. O CD contém, ainda, programas, textos, planilhas e tabelas
de auxílio que servem para complementar as informações e auxiliar no desenvolvimento
de um programa de eficientização.
O Manual está dividido em três partes:
Naturalmente, o foco do Manual será a parte 2: Oportunidades para melhorar a eficiência.
Para facilitar e agilizar a consulta, no anexo constam grandezas, unidades de medida, fatores
de conversão e fórmulas utilizadas neste Manual e no texto base (“EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
EM SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO”).
MANUAL PRÁTICO - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO (^) 13
PARTE I - PLANO DE AÇÃO
Este Manual utiliza três categorias para discutir os componentes de um sistema de ar comprimido: geração, distribuição e uso final. Estas três áreas seguem o trajeto do fluxo do ar comprimido desde a descarga do compressor até os pontos de uso final (pontos de consumo).
CARACTERIZAÇÃO DO SISTEMA E DA INSTALAÇÃO ONDE ESTÁ INSERIDO
1.1 - Conhecimento de um sistema de ar comprimido genérico
O conhecimento de um sistema de ar comprimido genérico característico, com seus componentes básicos de geração, distribuição, uso final e as respectivas condições operacionais, pode facilitar a caracterização de um sistema de ar comprimido em particu- lar (por exemplo, o sistema da sua empresa).
A Figura I.1 apresenta o esquema de um sistema de ar comprimido.
Figura I.1 - Esquema de um sistema de ar comprimido completo
14 MANUAL PRÁTICO - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO
Sistema de geração de ar comprimido - O ar comprimido é produzido por compressores
pela captação do ar atmosférico e elevação de sua pressão. Um moderno sistema de geração
de ar comprimido industrial é composto de muitos subsistemas e muitos subcomponentes.
Os principais subsistemas incluem compressores, motores e acionamentos, controles,
equipamentos de tratamento de ar, reservatório e acessórios. O compressor é um
equipamento mecânico que capta o ar ambiente e eleva a sua pressão. Motores elétricos
normalmente fornecem a energia consumida para acionar o compressor. Os controles
servem para regular a quantidade de ar comprimido que está sendo produzida. Os
equipamentos de tratamento removem contaminantes do ar comprimido, e os acessórios
mantêm o sistema operando adequadamente.
Sistema de distribuição de ar comprimido - A distribuição transporta o ar comprimido
dos tanques reservatórios alimentados pelos compressores aos pontos de uso final,
entregando quantidades suficientes de ar limpo, seco e estável, devendo ser fornecido na
pressão adequada, de forma confiável e econômica, às aplicações de uso final. Para isso,
muitos sistemas de distribuição possuem reservatórios de ar comprimido e têm diversas
linhas de distribuição, que operam em diferentes pressões. Estas linhas são separadas por
vários tipos de válvulas de isolação, reguladoras de pressão e outras. O desempenho
eficiente do sistema de distribuição requer um correto balanceamento da pressão do ar
comprimido nas linhas, com regulagem eficaz da pressão, boa drenagem de condensado
e perfeita estanqueidade.
Sistemas de uso final de ar comprimido - Há muitas e diferentes aplicações de uso final
para o ar comprimido, como no acionamento de ferramentas pneumáticas em sistemas de
acionamento pneumático; acionamento mecânico e comando de válvulas em sistemas de
controle; transporte por ar comprimido; jateamento; e operações com sopro de ar e jato
de água; operações de inspeção e teste; controle de processos com ar comprimido. É
largamente usado em quase todos os setores industriais. Seu campo de aplicação é bastante
grande e cresce dia a dia.
O conhecimento do balanço energético característico deste sistema pode contribuir muito
para identificar as perdas que reduzem a eficiência do sistema e para fornecer um ponto
de partida para a identificação de oportunidades e de seleção e implementação de ações
de melhorias da eficiência. A Figura I.2 mostra um balanço de energia característico de
perdas de um sistema de ar comprimido.
16 MANUAL PRÁTICO - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO
Os índices de referência (benchmarks) mais usuais nos sistemas de ar comprimido, normalmente, são os de custo específico de ar comprimido, eficiência do compressor e consumo específico:
IDENTIFICAÇÃO E SELEÇÃO DAS OPORTUNIDADES DE MELHORIAS
Quando se busca a melhoria da eficiência de um sistema de ar comprimido específico, a primeira etapa consiste em identificar as oportunidades e, em seguida, fazer a seleção das oportunidades mais promissoras.
2.1 - Oportunidades de melhoria em um sistema de ar comprimido genérico
Muitas oportunidades de melhoria da eficiência em um sistema de ar comprimido são comuns em instalações industriais. Estas oportunidades podem ser classificadas de acordo com a parte do sistema na qual são implementadas. Oportunidades de melhoria da eficiência para as áreas de geração, distribuição e uso final de um sistema de ar comprimido estão listadas na tabela I.1.
MANUAL PRÁTICO - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO (^) 17
Tabela I.1 - Oportunidades de melhoria da eficiência
Me didasdeeconomiadeenergi a Ap licabilidade( 1 ) Ga nhos( 2 ) Potencialde co ntribuição( 3 )
Instalaçãoourenovaçãodosistema
Melhoriadosacionamento s (m otoresdealtaeficiência)
Melhoriadosacionamentos (R eguladoresdevelocidade)
Trocadecompressoresporversõesmais mo dernas(aperfeiçoamento)
Us odesistemadecontrolesofisticado 20 % 12 % 2 , 4 %
Recuperaçãodecalorrejeitadoparausoem ou trasfunções
Melhorianoresfriamento,secageme fi ltragemdoar
Projetoglobaldosistema,incluindosistema de multipressões
Re duçãonaperdaporquedadepressão 50 % 3 % 1 , 5 % Otimizaçãodedispositivos(equipamentos)de us ofinal
Manutençãoeoperaçãodosistem a
Re duçãodevazamentosdea r 80 % 20 % 16 %
Su bstituiçãodefiltrosmaisfreqüente 40 % 2 % 0 , 8 %
TO TA L 32 , 9 % ( 1 )Percentualdesituaçõesondeestamedidaéaplicáve l ( 2 )Percentualdereduçãonoconsumoanualdeenergia ( 3 )Potencialdecontribuição=aplicabilidadexganho
Exemplo de economia de energia no Brasil - A avaliação das condições operacionais de
um dos três sistemas de ar comprimido da fábrica da DAIMLER-CHRYSLER de São Bernardo
do Campo (SP), por iniciativa da ELETROBRÁS/PROCEL, permitiu a identificação de
oportunidades para a redução do consumo de energia elétrica. As soluções técnicas com
maior potencial de economia de energia propostas possibilitarão redução da ordem de
MANUAL PRÁTICO - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO (^) 19
IMPLEMENTAÇÃO DAS AÇÕES DEFINIDAS
3.1 - Implementação de melhorias em um sistema de ar comprimido genérico
Como referência de implementação de melhorias, podem ser estudados casos publicados na literatura ou consultar os fornecedores de equipamentos e/ou componentes a serem utilizados sobre as melhores práticas a serem adotadas.
3.2 - Implementação de melhorias no sistema específico de sua empresa
a) Planejar todas as atividades necessárias. Trabalhe com especialistas em sistema de ar comprimido, para implementar uma estratégia apropriada de controle para os compressores.
b) Confirmar a disponibilidade de recursos (materiais, financeiros, humanos e de tempo).
c) Implementar a medida.
d) Documentar todas as atividades e custos.
e) Medir as melhorias obtidas (medir o sucesso da implantação). Do mesmo modo que no início 1.d , faça o levantamento dos dados da nova situação, estabeleça novos índices e rendimentos e ajuste os índices para as condições atuais, caso elas tenham se modificado ao longo da implantação da medida (aumento de produção, novos consumidores, época do ano,etc.).
f) Comparar com a meta estabelecida. Justifique aquelas que não estejam em conformidade.
g) Corrigir as dificuldades que surgiram.
h) Uma vez que os controles estejam ajustados, repetir as medições para obter uma leitura precisa da potência (kW) e das pressões. Determine a carga de pico e recalcule o consumo de energia e custo do ar comprimido produzido.
i) Identificar e consertar os vazamentos e corrigir os usos inapropriados – custos conhecidos. Repita as medições e reajuste os controles.
20 MANUAL PRÁTICO - EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO
AVALIAÇÃO DOS RESULTADOS E REINÍCIO DO PROCESSO PARA NOVAS AÇÕES
O resultado de qualquer ação implementada deve ser avaliado, e seu impacto no sistema deve ser analisado, para determinar se a ação já pode ser considerada concluída e reiniciar o ciclo do plano de ação para outras oportunidades identificadas. (Benchmarking deve ser parte de um grande planejamento.)
Figura I.3 - Ciclo de implementação do plano de ação
