Como realizar o cálculo de dimensionamento de um compressor de ar de parafuso? Pressão, vazão, taxa de carga e margem de segurança.

Princípios fundamentais do cálculo de seleção de modelo

A seleção de um compressor de ar de parafuso não se resume a uma simples correspondência de parâmetros; exige, antes, uma análise abrangente das condições operacionais reais, das necessidades de consumo de ar e dos planos de desenvolvimento futuros. Um cálculo criterioso da seleção permite evitar eficazmente o desperdício de energia e o desgaste do equipamento.

Determinar a pressão de operação do sistema (seleção da pressão)

A pressão é o principal parâmetro na seleção de compressores de ar. Ao definir a pressão de descarga, não se deve levar em conta apenas a demanda nominal de um único equipamento; é necessário avaliar a pressão de operação máxima de todos os pontos de consumo ao longo de toda a rede de tubulações.

• Cálculo da pressão de base:Identifique o valor de pressão mais elevado exigido por todos os equipamentos que utilizam gás e adote‑o como referência.
• Compensação da queda de pressão na rede de tubulações:A circulação do ar comprimido em tubulações, válvulas, filtros e secadores provoca perdas de pressão. Em geral, é necessário acrescentar um valor adicional de compensação de pressão, levando em conta o comprimento da rede e o diâmetro das tubulações.
• Pressão final de descarga:Somando a pressão máxima de consumo com a perda de carga da rede de tubulações, obtém‑se a pressão mínima de descarga necessária ao compressor de ar.

Cálculo da quantidade real de gás consumida (seleção da vazão)

A vazão determina a capacidade de produção de ar do compressor. O cálculo preciso do consumo de ar é essencial para evitar acionamentos e desligamentos frequentes.

• Total do consumo de gás dos equipamentos:Calcule a soma do consumo máximo de ar de todos os equipamentos pneumáticos, cilindros e dispositivos de purga, em regime de operação contínua.
• Introdução do coeficiente de uso simultâneo:Na produção real, é muito raro que todos os equipamentos atinjam simultaneamente a sua capacidade máxima de consumo de ar comprimido. É necessário aplicar, de acordo com as características do processo, um coeficiente de utilização simultânea adequado, a fim de determinar a demanda máxima efetiva de ar comprimido.
• Considerar vazamentos e perdas:É inevitável que ocorram vazamentos de gás nas redes de tubulação e nos pontos de conexão; na fase de cálculo, essas perdas ocultas devem ser incluídas na demanda total de vazão.

Avaliação da taxa de carga e do modo de operação

A taxa de carga corresponde à razão entre a produção real de ar comprimido e a produção nominal do compressor. Uma taxa de carga adequada não apenas influencia a vida útil do equipamento, como também afeta diretamente o consumo energético durante a operação.

• Carga e descarga:Os compressores de ar tradicionais, operando na frequência de rede, continuam a consumir grande quantidade de energia elétrica mesmo em regime de descarga. Se a demanda de ar do sistema apresentar fortes flutuações, fazendo com que o equipamento permaneça por longos períodos em baixa carga ou alternando frequentemente entre carga e descarga, o consumo energético aumentará significativamente.
• Vantagens do controle por frequência variável:Para condições de operação em que a demanda por ar comprimido apresenta grandes variações, recomenda-se avaliar compressores de parafuso com inversor de frequência. Os modelos equipados com inversor de frequência ajustam automaticamente a velocidade do motor de acordo com a demanda real de vazão, permitindo que o equipamento opere com alta eficiência em uma ampla faixa de taxa de carga.

Reserva razoável de margem do sistema

Para fazer face ao futuro aumento da capacidade produtiva, à perda de eficiência decorrente do envelhecimento dos equipamentos e aos picos súbitos de consumo de gás, é indispensável prever, no momento da seleção do equipamento, uma margem adequada.

• Margem de tráfego:Geralmente, sobre a quantidade total de gás efetivamente calculada, acrescenta-se uma margem adequada de vazão. Isso não apenas atende às futuras necessidades de ampliação da produção, como também reduz a frequência de partida dos equipamentos.
• Margem de pressão:Sempre que possível, e desde que sejam atendidas as exigências de pressão máxima de consumo e a queda de pressão na rede, não é recomendável elevar indiscriminadamente a pressão de descarga. Cada aumento determinado nessa pressão acarreta um incremento significativo no consumo de energia. A margem de pressão deve ser obtida por meio da otimização do projeto da rede.

Recomendações gerais de seleção

A seleção de um compressor de ar de parafuso é um projeto sistêmico. Recomenda-se que as empresas registrem detalhadamente os parâmetros dos equipamentos de consumo de ar existentes e planejados, elaborem um diagrama topológico da rede de tubulações e realizem ajustes considerando fatores externos, como a temperatura ambiente e a altitude do local. Por meio de cálculos precisos de pressão e vazão, da avaliação científica da taxa de carga e da reserva adequada de margem, será possível escolher, em última instância, um sistema de ar comprimido que atenda às necessidades produtivas atuais, ao mesmo tempo em que apresente bom potencial de economia de energia e espaço para expansão.