Embora o ar em si seja gratuito, a produção, o tratamento e a distribuição de ar comprimido consomem quantidades significativas de energia e acarretam custos substanciais. Estatisticamente, gerar 1 cavalo-vapor de ar comprimido requer aproximadamente 8 cavalos de energia elétrica. Embora a eficiência de conversão de energia seja relativamente baixa, a utilização de ar comprimido no setor industrial excede em muito a utilização de energia elétrica ou hidráulica. Isto se deve às muitas vantagens exclusivas do ar comprimido, tornando-o um componente indispensável em aplicações industriais.
No entanto, a utilização eficiente do ar comprimido depende da sua produção ao menor custo possível e, ao mesmo tempo, da minimização do desperdício. Os custos de energia representam o gasto mais significativo-que cobre a produção, distribuição e manutenção de um sistema que fornece ar limpo e seco com pressão estável. Na prática, as despesas com energia muitas vezes superam em muito o preço de compra inicial do compressor quando se considera o custo total de propriedade.
No passado, quando as tarifas de electricidade eram baixas, muitos fabricantes prestavam pouca atenção aos custos do ar comprimido. No entanto, com o aumento constante dos preços da energia, as empresas foram obrigadas a re-avaliar os custos operacionais dos seus sistemas de ar comprimido e a procurar novas formas de reduzir despesas. Considere um fabricante operando um compressor de 200{8}}cavalos de potência continuamente, 24 horas por dia, 365 dias por ano. A uma taxa de eletricidade de US$ 0,03 por quilowatt-hora (kWh), o custo anual de eletricidade foi de US$ 41.273. No entanto, à medida que as tarifas subiram para 0,10 dólares por kWh, o custo anual do mesmo compressor aumentou para 137.578 dólares. Com o aumento dos custos de energia, os gestores de instalações têm reconhecido cada vez mais que a redução das despesas com ar comprimido é uma questão crítica que requer atenção imediata.
1.0 Fatores que contribuem para o desperdício de custos em sistemas de ar comprimido
O desperdício é o principal fator de custo em sistemas de ar comprimido. Existem três causas principais de desperdício: vazamentos, demanda artificial excessiva e uso inadequado.
1.1 Vazamentos: a principal fonte de resíduos de ar comprimido
Vazamentos são a causa mais óbvia de desperdício de ar comprimido. Eles ocorrem quando o ar comprimido flui em direção a uma área de-pressão mais baixa; as moléculas de ar escaparão por qualquer abertura que seja suficientemente grande. A taxa de vazamento aumenta à medida que o diferencial de pressão entre o ar comprimido e a atmosfera aumenta. Tubulações envelhecidas e corroídas e conexões rosqueadas oferecem excelentes oportunidades para a ocorrência de tais vazamentos. Conexões de conexão rápida-de baixa qualidade e mangueiras de plástico ou borracha, em particular, freqüentemente desenvolvem rachaduras devido ao envelhecimento, vibração ou corrosão química, o que leva ao desperdício de ar comprimido.
Na verdade, aproximadamente 80% dos vazamentos são inaudíveis; esses vazamentos “invisíveis” muitas vezes passam despercebidos e não são reparados. Por exemplo, a uma pressão de 100 psi, um vazamento de um quarto{3}}de polegada desperdiça 104 pés cúbicos de ar comprimido por minuto, o equivalente ao consumo de 25 cavalos de energia elétrica.
[Custo de energia (USD/ano)=Potência do motor x 0,746 x Horas de operação (por ano) x Taxa de eletricidade (USD/kWh) / Eficiência do motor]
Com base nesta fórmula, supondo que um vazamento persista por 8.760 horas por ano, o custo anual de eletricidade seria de aproximadamente US$ 17.000 – uma perda significativa se o vazamento permanecer sem solução [Fonte: Departamento de Energia dos EUA, 2022].
Pesquisas em fábricas nos EUA indicam uma taxa média de vazamento de 30%, resultando em resíduos anuais totalizando até US$ 3,2 bilhões [Fonte: Departamento de Energia dos EUA, 2022]. Portanto, inspecionar e reparar prontamente vazamentos pode reduzir significativamente o consumo de eletricidade e os custos operacionais.
1.2 Demanda Artificial Excessiva: Pressão Operacional Excessivamente Alta
O desperdício devido à demanda artificial decorre principalmente da operação de equipamentos de ar comprimido a pressões superiores às necessárias. Por exemplo, se um cilindro pneumático requer 1 pé cúbico de ar para completar um curso, aumentar a pressão do sistema de 80 psig para 100 psig faz com que o cilindro consuma mais ar (1,21 pés cúbicos). Consequentemente, operar a pressões acima do nível ideal exigido pelo equipamento pneumático leva a um aumento substancial no consumo de ar.
Soluções:
1.2.1 Otimizar a pressão do sistema e operar na pressão mais baixa possível pode reduzir o desperdício de ar causado pela pressão operacional excessiva. Por exemplo, reduzir a pressão para 80 psi em vez de 100 psi reduz efetivamente o consumo de ar comprimido e, por sua vez, reduz os custos.
1.2.2 Aquisição de equipamentos-de maior capacidade: Se o sistema de ar comprimido existente não puder mais atender à alta demanda do equipamento, deve-se considerar a compra de máquinas com capacidades de vazão mais altas. Equipamentos projetados para vazões mais altas podem fornecer o fluxo de ar necessário em pressões mais baixas, minimizando assim o desperdício associado à operação de alta-pressão. Esta abordagem não só reduz o consumo de energia, mas também melhora a estabilidade e a eficiência do sistema.
1.3 Uso Indevido: Ar Comprimido como Substituto de Outras Fontes de Energia
Usar ar comprimido para limpar áreas ou alimentar equipamentos não{0}}pneumáticos é uma forma comum de uso indevido. Por exemplo, o uso de ar comprimido para limpar detritos debaixo de máquinas muitas vezes poderia ser realizado de forma mais econômica com uma vassoura, um soprador elétrico de folhas, um ventilador ou outras ferramentas. Depender de ar comprimido nesses cenários resulta em custos elevados e baixa eficiência.
Solução:
As empresas devem inspecionar regularmente os seus sistemas de ar comprimido para garantir que o recurso não está a ser utilizado para tarefas desnecessárias. Substituir o ar comprimido por fontes de energia-mais econômicas pode reduzir o consumo de energia e os custos operacionais-de longo prazo.
2.0 Como evitar desperdícios e reduzir custos?
A maneira mais eficaz de minimizar o desperdício de ar comprimido é realizar uma avaliação abrangente do sistema. Isto pode ser conseguido contratando especialistas em ar comprimido para realizar uma inspeção completa, identificar fontes de vazamentos, uso manual excessivo e aplicações inadequadas, além de fornecer recomendações para melhorias.
Ao implementar essas melhorias, as empresas podem reduzir o desperdício em três áreas principais -vazamentos, uso manual e aplicação inadequada-, reduzindo assim o custo total do sistema de ar comprimido e melhorando a eficiência energética.
3.0 Conclusão
Como fonte de energia vital, o ar comprimido acarreta custos significativos que não podem ser negligenciados. Ao otimizar os sistemas de ar comprimido,-minimizando vazamentos, ajustando as pressões operacionais e eliminando o uso impróprio,-as empresas podem reduzir substancialmente seus custos com ar comprimido. Em meio ao aumento dos preços da energia e às regulamentações ambientais cada vez mais rigorosas, a adoção de medidas eficazes-de economia de energia tornou-se essencial para reduzir custos e aumentar a competitividade.
Para o setor industrial, a otimização da gestão do ar comprimido não só produz poupanças de energia significativas, mas também aumenta a eficiência da produção e prolonga a vida útil dos equipamentos, servindo como um passo crucial em direção ao desenvolvimento sustentável.