A seguir, apresentam-se várias tecnologias de poupança de energia frequentemente utilizadas em compressores de ar:
1. Compensação de potência reativa
Os compressores de ar utilizam normalmente motores assíncronos, que apresentam fatores de potência relativamente baixos, que variam entre 0,2 e 0,85, variando significativamente em função da carga e resultando em elevadas perdas de energia.
A compensação de potência reativa melhora o fator de potência durante o funcionamento normal do motor, reduzindo o desperdício de energia. A instalação de condensadores de potência no ponto de receção de eletricidade pode melhorar eficazmente o fator de potência, sendo especialmente adequada para motores de baixa tensão de tamanho médio em funcionamento contínuo.
2. Variador de frequência (VFD)
A poupança de energia com um variador de frequência consiste em instalar um variador entre a rede elétrica e o motor para alterar a tensão e a frequência, controlando assim a velocidade do motor. Ao regular a velocidade do compressor de ar com um variador, é possível reduzir o consumo de energia, especialmente em condições de carga leve, ajustando o volume de descarga ao consumo real de ar.
A experiência tem demonstrado que a utilização de variadores de frequência (VFD) pode melhorar significativamente a eficiência dos compressores de ar em condições de carga leve e reduzir o consumo de energia, gerando assim melhores benefícios económicos. O sistema controla a pressão de saída, envia sinais de retroalimentação para o VFD, compara-os com os sinais predefinidos e ajusta a velocidade e a potência do motor de acordo com as variações de pressão, através da regulação PID.
3. Controlo de grupos com várias unidades
Em situações de elevado consumo de ar e cargas variáveis, a utilização de um único compressor de ar de grande capacidade pode revelar-se inadequada para regular o volume de ar. A tecnologia de controlo em grupo de várias unidades é um método eficaz para poupar energia na operação de vários compressores de ar. Esta tecnologia seleciona as máquinas e o número de unidades necessárias com base no consumo real de ar, eliminando o desperdício desnecessário e permitindo uma poupança significativa de energia. Os compressores de parafuso podem reduzir o tempo de funcionamento em vazio através de sistemas de controlo em grupo, ajustando a pressão de alimentação de acordo com a procura real, o que melhora a eficiência energética.
4. Recuperação de calor residual
Durante a compressão, mais de 90% de energia elétrica é convertida em calor, o que é, em grande parte, desperdiçado. Na engenharia, a energia térmica recuperável pode representar nada menos do que 70% da eletricidade consumida por um compressor de ar. O calor recuperado pode ser utilizado para aquecimento doméstico, pré-aquecimento da água de alimentação de caldeiras, aquecimento de processos e aquecimento de ambientes. A recuperação do calor residual pode reduzir a temperatura de escape dos compressores de ar, prolongar a sua vida útil e prolongar o período de utilização do óleo de arrefecimento, entre outros benefícios.
5. Técnicas para melhorar a eficiência energética do funcionamento dos compressores de ar
1) Utilização de motores de alta eficiência
O rácio de carga dos motores dos compressores de ar deve ser mantido acima de 80% para melhorar a eficiência energética. Por conseguinte, a seleção de motores de alta eficiência e a redução do tamanho dos motores são medidas essenciais. Os motores de passo do tipo Y consomem 0,5% menos energia do que os motores tradicionais do tipo JO, e os motores do tipo YX apresentam uma eficiência média 3% superior.
2) Melhorar a eficiência de transmissão
Correias e polias de alta qualidade podem aumentar significativamente a eficiência das transmissões por correias em V. Se se verificar que a tensão das correias em V é irregular, estas devem ser substituídas como um conjunto completo para evitar uma distribuição desigual da carga. Para garantir o ângulo de envolvimento e a força de tensão necessários, é fundamental ajustar a distância entre as polias e melhorar a precisão da instalação. Os designs coaxiais modernos com o rotor do motor eliminam as perdas decorrentes da transmissão mecânica, aumentando o fluxo de ar e permitindo o controlo da velocidade em toda a gama do equipamento.
3) Redução das perdas por atrito
Nos compressores de ar alternativos, o movimento interno dos pistões gera um atrito significativo, o que afeta diretamente a eficiência. Assegurar uma lubrificação ideal entre o cilindro e o pistão, efetuar a manutenção regular dos anéis de pistão, utilizar óleo lubrificante limpo e verificar os níveis de óleo são práticas essenciais para minimizar o atrito e manter o desempenho do compressor.
4) Minimizar as perdas de pressão e as fugas
O sistema de fluxo de ar de um compressor de ar, que inclui válvulas de admissão e de escape, filtros e vedantes, desempenha um papel fundamental no funcionamento e na segurança do compressor. A utilização de componentes avançados de redução de pressão e a conceção de sistemas que minimizem a resistência ao fluxo de ar podem reduzir significativamente o consumo de energia. Além disso, resolver os problemas tradicionais de fugas internas e externas pode aumentar a eficiência dos compressores de ar, evitando operações de compressão repetitivas.
O equipamento, a gestão operacional e a análise abrangente são essenciais para garantir um funcionamento energeticamente eficiente, estável e seguro dos compressores de ar. Ao implementar tecnologias avançadas, como os variadores de frequência (VFD), é igualmente crucial que o pessoal faça a gestão e a manutenção do equipamento com diligência, de modo a apoiar a produção e a alcançar poupanças de energia, aumentando assim os benefícios económicos e sociais.