Como dimensionar um compressor de ar de parafuso sem óleo: cálculos relativos ao caudal, ciclo de funcionamento e tanque de armazenamento

A ficha técnica indicava 2,2 kW. A unidade antiga tinha 2,2 kW. Assim, encomendou-se uma unidade de substituição com a mesma potência, que foi fixada com parafusos e ligada — e, ao fim de uma semana, o laboratório dentário queixou-se de que o funcionamento simultâneo de duas peças de mão privava a terceira de energia.

O novo compressor não tinha potência insuficiente. Era-lhe exigido que fornecesse um fluxo contínuo e constante a partir de um conjunto cuja potência nominal tinha sido indicada para uma pressão de referência diferente da do antigo, alimentando um reservatório de armazenamento mais pequeno, numa instalação onde o pico de procura durava mais tempo do que qualquer um tinha medido. Três erros, nenhum deles relacionado com a potência em cavalos-vapor.

Os compressores de parafuso são máquinas resistentes, mas não estão imunes a erros de cálculo. Eis como dimensionar um corretamente — o procedimento que explicamos aos compradores antes de apresentarmos o orçamento.

Comece pela procura, não pela potência

A potência do motor é um parâmetro de entrada. O que o seu processo consome é caudal sob pressão, e este deve ser medido, em vez de estimado.

Duas formas práticas de obter o número:

  • Auditoria ferramenta a ferramenta. Enumere todos os consumidores, anote o respetivo consumo nominal e converta-o para uma unidade comum. Anote também quais os equipamentos que podem funcionar em simultâneo — uma auditoria ao ar comprimido revela quase sempre que o total indicado nas placas de identificação das ferramentas instaladas excede em muito a procura simultânea realista.
  • Análise do sistema atual. Instale um medidor de caudal temporário ou observe até que ponto o manómetro desce durante um pico de consumo e quanto tempo o compressor demora a recuperar. Esse tempo de recuperação é uma prova direta da diferença entre o consumo e a capacidade de bombagem.

Em seguida, aplique um fator de diversidade para utilização simultânea. Dimensionar com base na soma aritmética de todas as ferramentas existentes no edifício resulta, normalmente, numa unidade 30–50% maior do que o necessário, o que implica custos mais elevados de aquisição e de funcionamento em carga parcial.

Como interpretar a classificação de um pergaminho sem se deixar enganar

Há três aspetos numa ficha técnica de pergaminhos que costumam induzir em erro:

  1. Pressão de referência. O caudal indicado a 7 bar não é comparável ao caudal indicado a 10 bar. Uma pressão de descarga mais elevada implica um caudal fornecido mais baixo pela mesma máquina. Converta sempre para a pressão a que irá efetivamente operar.
  2. Alimentação de ar livre vs. deslocamento. A cilindrada corresponde ao volume varrido — a quantidade geométrica em que as espiras se deslocam. O caudal de ar livre é o que sai efetivamente pela saída. O segundo valor é sempre menor.
  3. Tensão. A disponibilidade de corrente monofásica a 220 V limita o que é possível instalar na maioria dos edifícios. O nosso SY-SF3/10 na versão de 220 V abrange locais sem alimentação trifásica; nos casos em que existe alimentação trifásica, é fabricada a mesma máquina como uma Unidade de 380 V com uma melhor eficiência do motor.
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A nossa gama atual inclui três capacidades, todas com uma pressão nominal de 10 bar:

ModeloPotência do motorFornecimentoNotas
SY-SF3/102,2 kW220 V monofásico ou 380 V trifásicoUnidade básica para clínicas e pequenos laboratórios
SY-SF5/103,7 kWTrifásicoMotor IP54 para locais com poeira
SY-SF7,5/105,5 kWTrifásicoCerca de 505 L/min fornecidos

Todos os detalhes encontram-se na página de cada produto — esta tabela destina-se a orientar a escolha, não a servir de especificação para a compra.

Ciclo de funcionamento: onde o scroll se distingue verdadeiramente

Os blocos compressores Scroll são capazes de funcionamento contínuo, razão pela qual substituíram as unidades de pistão em muitos contextos profissionais. No entanto, a afirmação “capazes de funcionamento contínuo” refere-se ao bloco compressor, e não ao conjunto completo. Na instalação real, a limitação reside normalmente numa de duas coisas:

  • Carga térmica do motor. O funcionamento contínuo num armário quente e sem ventilação é a causa mais comum de avaria prematura do compressor scroll. A temperatura ambiente e o fluxo de ar que atravessa o motor determinam se o funcionamento do modelo 100% é fiável.
  • Ciclo de funcionamento do processo a jusante. Os picos intermitentes são mais bem geridos por um recetor do que por uma bomba de maior capacidade — consulte a secção seguinte.

Como regra geral: se o consumo médio for inferior a cerca de 60% da potência contínua do compressor, está-se num regime intermitente e um depósito com as dimensões adequadas permitirá instalar uma máquina mais pequena. Acima desse valor, deve-se dimensionar o compressor de acordo com a carga e utilizar o depósito apenas para estabilização.

Dimensionamento do tanque de recolha, sem ter de adivinhar

O reservatório é a opção mais económica que se pode adquirir. Permite fazer face a picos de procura de curta duração, suaviza as oscilações de pressão, elimina parte do condensado e evita que o motor se desgaste devido a ciclos curtos repetidos.

Uma aproximação prática para o armazenamento em buffer:

V (litros) ≈ Q (L/min) × t (minutos) ÷ Δp (bar)

Onde V é o volume do depósito, Q é o caudal adicional acima da produção do compressor durante o pico, t é a duração do pico, e Δp é a queda de pressão máxima que se pode tolerar antes de o processo ser afetado.

Exemplo prático: as peças de mão e uma unidade de sucção consomem, em conjunto, 400 L/min durante 30 segundos; o compressor fornece 200 L/min de forma contínua; e o processo tolera uma queda de pressão de 10 bar para 8 bar.

  • Caudal adicional acima do caudal de alimentação: 400 − 200 = 200 L/min
  • Duração: 0,5 minutos
  • Queda de pressão permitida: 2 bar
  • V ≈ 200 × 0,5 ÷ 2 = 50 litros, no mínimo

Adicione a margem — normalmente 30–50% — e especifique 75–100 litros. Na prática, é por isso que as unidades são enviadas já acopladas aos recetores, em vez de avulsas: o Unidade silenciosa SY-750 está equipado com um depósito de 200 L precisamente para que a bomba não tenha de fazer face a picos de consumo.

Criar capacidade modular em vez de uma única grande unidade

Os pacotes Scroll são modulares por natureza. Duas unidades de tamanho médio a funcionar em paralelo com controlo sequencial proporcionam-lhe:

  • Eficiência em carga parcial — uma unidade funciona perto do seu ponto de eficiência, em vez de uma máquina grande a funcionar abaixo da sua capacidade.
  • Redundância — um intervalo de manutenção ou uma avaria custa-lhe uma parte da capacidade, não todo o fornecimento.
  • Capital escalonado — adicionar a segunda unidade quando a procura surgir efetivamente, em vez de pagar por ela com anos de antecedência.

A contrapartida é o espaço ocupado e um painel de controlo para gerir a sequenciação. Para uma fábrica de qualquer dimensão, essa troca costuma valer a pena.

Por exemplo, a transição do modelo SF5/10 de 3,7 kW para o SF7,5/10 de 5,5 kW não é a única opção disponível: duas unidades SF5/10 em paralelo podem atender melhor a uma carga variável do que uma única máquina de maior potência.

Não se esqueça da secagem e da filtração

«Sem óleo» significa que não tem óleo. É isso mesmo. não significa seco.

Cada metro cúbico extraído da atmosfera contém vapor de água e, ao comprimi-lo, essa água fica concentrada. Condensa-se no depósito, desce pela tubagem e chega ao ponto de utilização. Se a sua aplicação for ar para instrumentos, manuseamento de pós, contacto com alimentos ou pintura, especifique o ponto de orvalho com o mesmo cuidado com que especifica o caudal.

A secador de ar refrigerado é a resposta padrão para aplicações gerais — o Unidade CD-36F é típico da extremidade compacta que os laboratórios combinam com um pacote de rolo. Se pretender comprar vários, consulte as nossas notas sobre compra em grande quantidade de secadores de ar valem cinco minutos.

Uma ficha de trabalho para o dimensionamento em quatro etapas

Execute estas instruções por ordem e o número surge claramente:

  1. Medir a procura simultânea — e não o valor indicado na placa de identificação. Registe o caudal em L/min à sua pressão de trabalho durante uma hora representativa.
  2. Determinar o perfil de funções — durante quanto tempo, em cada intervalo de dez minutos, é que o compressor está efetivamente em funcionamento? Abaixo de uma média de aproximadamente 60%, preveja o uso de um reservatório; acima desse valor, dimensione a bomba para um débito contínuo.
  3. Determinar o tamanho do recetor para o pico mais longo credível, utilizando a fórmula acima, acrescido de uma margem de 30–50%.
  4. Especificar o tratamento do ar em função do ponto de orvalho necessário para o seu processo e, se as partículas forem um fator importante, adicione um sistema de filtração.

Se alguma dessas etapas resultar num valor que não lhe agrade, fale connosco antes de efetuar a encomenda — envie os detalhes através do página de contacto e iremos verificar os cálculos em relação ao vosso processo real.

Perguntas frequentes

Qual é o nível razoável de sobredimensionamento?

O valor habitual situa-se entre 15 e 20% acima do pico de procura simultânea medido. Se ultrapassar esse valor, terá de pagar pela capacidade que não irá utilizar, além da penalização por carga parcial decorrente do funcionamento de uma máquina de maior dimensão abaixo do seu ponto de eficiência.

Posso fazer funcionar um compressor de espiral de forma contínua a plena carga?

O compressor foi concebido para esse efeito, desde que o equipamento disponha da temperatura ambiente e da ventilação necessárias. O funcionamento contínuo num armário fechado é a principal causa de redução da vida útil do scroll.

Monofásico ou trifásico?

Conforme a alimentação elétrica do seu edifício permitir, dando preferência à corrente trifásica sempre que disponível — os motores de 380 V, em geral, aquecem menos e têm um custo de aquisição mais baixo por quilowatt. Nos casos em que apenas está disponível corrente monofásica, o modelo SF3/10 de 220 V é adequado para aplicações de baixo rendimento.

Por que é que a minha unidade de rolagem fica a ligar-se e a desligar-se?

Normalamente, trata-se de um receptor de capacidade insuficiente em relação ao consumo máximo, ou de uma faixa de pressão definida de forma demasiado restrita entre o ponto de ativação e o ponto de desativação. Deve-se aumentar a capacidade de armazenamento ou alargar o diferencial — é o próprio ciclo de funcionamento que desgasta o motor e o motor de arranque, e não o funcionamento contínuo.

Qual é a posição do mecanismo de rolo em relação ao parafuso e ao pistão?

O scroll destaca-se onde se combinam a pureza do ar, o baixo nível de ruído e um caudal baixo a médio — normalmente abaixo da escala de uma fábrica inteira. Acima desse nível, o compressor de parafuso rotativo assume o controlo. A nossa comparação de tecnologias de pistão, parafuso e espiral analisa minuciosamente os limites.

Explorar o conteúdo completo gama de compressores scroll sem óleo ou leia o nosso guia mais abrangente sobre o futuro do ar comprimido sem óleo.