Fórmula de cálculo do consumo de energia elétrica por metro cúbico de ar do compressor de ar

I. Ideia central de cálculo

A quantidade de energia elétrica consumida por metro cúbico de ar comprimido, em geral, refere‑se à energia elétrica utilizada para produzir cada metro cúbico de ar comprimido. Ao efetuar o cálculo, é necessário primeiro definir a referência do volume de descarga — por exemplo, vazão de ar livre, vazão em condições padrão ou vazão em condições de operação — e distinguir entre os valores nominais estimados e os valores reais de operação.

II. Fórmulas básicas de cálculo

Fórmula 1: Conhecendo a potência de entrada e a cilindrada

Consumo de eletricidade por metro cúbico de gás (kWh/ m³) = Potência de entrada (kW) ÷ [60 × cilindrada (m³/min)]

Esta fórmula é aplicável quando a vazão de escape é expressa em metros cúbicos por minuto. Caso a vazão de escape seja fornecida em metros cúbicos por hora, basta dividir a potência de entrada pela vazão de escape.

Fórmula dois: potência específica conhecida

Consumo de eletricidade por metro cúbico de gás (kWh/ m³) = Potência específica (kW /(m³/min)）÷ 60

A potência específica é a razão entre a potência de entrada e a capacidade cúbica do cilindro, sendo frequentemente utilizada para comparar a eficiência energética dos compressores de ar. Quanto mais baixa for a potência específica, menor costuma ser o consumo de energia elétrica por unidade de gás produzido.

Fórmula três: com base na quantidade de eletricidade medida e na produção de gás

Consumo de eletricidade por metro cúbico de gás (kWh/ m³) = Consumo total de eletricidade no período de medição (kWh) ÷ Produção efetiva de gás no mesmo período de medição (m³)

Essa abordagem se aproxima mais dos resultados reais de operação, sendo adequada para a verificação do consumo de energia, para a comparação antes e depois de intervenções de eficiência energética ou para o rateio de custos entre setores.

3. Efeitos da carga e do carregamento/descarregamento

Na operação real, o compressor de ar nem sempre funciona em plena carga. O controle por desligamento‑ligamento, a regulação por frequência variável, as perdas na rede de tubulações e as flutuações no consumo de ar podem todos influenciar o consumo específico de energia. Se for feito apenas o cálculo com base na capacidade nominal de descarga, pode‑se acabar por negligenciar as perdas em regime de vazio.

• Fase de carregamento: a produção de gás é elevada, e o consumo específico de energia elétrica costuma aproximar-se do nível nominal.
• Fase de vazio: o motor ainda pode consumir energia elétrica, mas a produção de gás é muito baixa, o que eleva o consumo específico de energia.
• Equipamentos auxiliares: secadores refrigerados, filtros, sistemas de controle, ventiladores de refrigeração, entre outros; caso consumam energia elétrica de forma isolada, deve‑se decidir, conforme a metodologia de contabilização adotada, se devem ou não ser incluídos.

IV. Exemplo de cálculo

O exemplo serve apenas para ilustrar a fórmula e não reflete o consumo real de energia do equipamento específico. Se a potência de entrada for 22 kW, a capacidade de exaustão real é 3.5 m³/min Nesse caso, o consumo de energia elétrica por metro cúbico de gás é aproximadamente 22 ÷ [60 × 3,5] ≈ 0,105 kWh/ m³.

Se já se sabe que a potência específica é 6.3 kW /(m³/min), então o consumo de energia elétrica por metro cúbico de gás é aproximadamente 6,3 ÷ 60 = 0,105 kWh/ m³.

V. Precauções de uso

• Verifique se a capacidade de descarga corresponde ao fluxo de ar livre ou ao volume de ar comprimido, e padronize a pressão, a temperatura e a abertura de medição.
• Os dados do placard são adequados para estimativas preliminares; para a avaliação no local, recomenda-se utilizar as leituras do medidor de energia e os dados do medidor de vazão.
• O aumento da pressão de descarga geralmente eleva o consumo de energia na compressão; durante os cálculos, deve‑se registrar as condições de pressão correspondentes.
• Caso seja utilizado para a avaliação da eficiência energética, recomenda-se que sejam apurados separadamente o consumo de energia em carga, o consumo em vazio e o consumo dos equipamentos auxiliares.