tipos de compress ores - atlas copco (2)
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Tema: Ar comprimido
SEMINÁRIO PROMOT
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
OBJECTIVOS
� Custos de exploração de sistemas de ar comprimido� Tipos de compressores� Redução de consumos energéticos associados a:
� Optimização da selecção de compressores� Utilização de sistemas de tratamento de ar comprimido de
elevada eficiência� Sistemas de controlo e optimização de centrais de ar
comprimido� Dimensionamento de redes de ar comprimido� Eliminação de fugas na rede de ar comprimido� Recuperação de energia
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CUSTOS DE EXPLORAÇÃO DE SISTEMAS DEAR COMPRIMIDO
CUSTOS DE EXPLORAÇÃO DE SISTEMAS DEAR COMPRIMIDO
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Custo do ciclo de vida de uma central de ar comprim ido
80%
15%5%
Energia investimento manutenção
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TIPOS DE COMPRESSORES - MÉTODOS DECOMPRESSÃO
TIPOS DE COMPRESSORES - MÉTODOS DECOMPRESSÃO
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
TIPOS DE COMPRESSORES
compressores
dinâmicosvolumétricos
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
PRICIPIOS DE FUNCIONAMENTO
A redução do volume do gás provoca um
aumento de pressão
Compressão volumétrica
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
O volume do ar ou gás éprogressivamente reduzido ao longodo parafuso, causando um aumentode pressão
Compressão volumétrica aplicada aocompressor de parafuso
Rotor Fêmea
Rotor Macho
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO
Velocidade (Energia cinética)
1/2 mv 2
Convertida em pressão
Compressão dinâmica
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
blade
barrier� A roda gira
� Aumento da velocidade da bola
� Redução repentina da velocidade causa umaaumento de pressão
Compressor centrífugo
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SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ARCOMPRIMIDO
SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ARCOMPRIMIDO
Tipos de Secadores e sistemas defiltragem
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Composição do ar atmosférico
N2
O2
Vap
or d
e Á
gua
+ outros
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Tipos de Secadores
Secadores
AdsorçãoRefrigeração
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
� Secagem obtida por arrefecimento do ar comprimido seguido de um reaquecimento
� Ponto de orvalho na ordem dos +3ºC
� Principio de funcionamento
� Aplicações Tipo:� Prevenção contra corrosão das tubagens� Decapagem� Ferramentas� Industria Alimentar� ...
Secadores de Refrigeração - FD
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
� Tipos de secadores adsorção:
� Regeneração com purga de ar seco - CD� PDP entre -20ºC e -70ºC� Regeneração - Aprox 15% de ar comprimido� Dissecante – Alumina activada
� Regeneração com ar quente atmosférico - BD� PDP entre -20ºC e -70ºC� Arrefecimento – Aprox 2% de ar comprimido� Ar de regeneração aquecido por resistências de baixa potência� Ventilador de baixa potência� Dissecante – Sílica Gel
� Regeneração com ar quente de compressão - MD� PDP na ordem dos -30ºC� Sem perdas de ar comprimido na regeneração� Sem consumo energético� Dissecante – Sílica Gel
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
� Filtros Coalescentes – DD, PD� Para utilização geral� Remoção de partículas até 0.01 µm� Remoção de água líquida e óleo até 0.01 ppm� Fluxo – do interior para o exterior
� Filtros de partículas – DDp, PDp� Filtragem de partículas sólidas� Remoção de partículas até 0.01 µm� Fluxo – do exterior para o interior
TIPOS DE FILTROS
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
� Filtros de carvão activo – QD� Para remoção de vapores de óleo� Remoção de vapor óleo até 0.003 ppm� Fluxo – do interior para o exterior� Para temperaturas superiores a 40ºC não se dá a absorção dos vapores de óleo� Tempo de vida útil do elemento filtrante = 1000 h� Para aplicações com pequenos caudais para determinados consumidores.
� Para elevados consumos de ar comprimido torna-se mais rentável a utilização decompressores isentos de óleo
TIPOS DE FILTROS
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REDUÇÃO DE CONSUMOSENERGÉTICOS
REDUÇÃO DE CONSUMOSENERGÉTICOS
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Optimização da selecção de compressoresConsumo específico J/l
Potência kW55 450 - 500
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Optimização da selecção de compressores
Compressores carga vazio:� Eficientes em perfis de consumo com poucas flutuações� Quando utilizados em perfis intermitentes o facto de necessitarem de
trabalhar em vazio => consumo de energia sem produção de arcomprimido => desperdício de energia.
� Arrancador DOL, YD ou arrancador suave� Potências 5 KW - 750KW
Baseada na determinação do perfil de consumos
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Compressores VSD (velocidade variável):� Eficientes em perfis com elevada intermitência => redução de até 35%
nos consumos de energia.� Redução obtida devido à eliminação da operação em vazio.� Pressão na rede constante� Arranque com aceleração progressiva => arranque suave� Potências 11KW - 900KW
Optimização da selecção de compressores
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Compressores Centrífugos:� Eficientes em perfis de consumo de elevado caudal e muito constantes
(Potências 350KW - 8.5MW)� Quando utilizados em perfis intermitentes o facto de necessitarem de
fazer “blow off” => Potência consumida ˜ Abertura min. IGV para umdébito inferior
� Arrancador DOL, YD ou arrancador suave
Optimização da selecção de compressores
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Sistemas de tratamento de ar comprimido deelevada eficiência:
Secadores de refrigeração:� Caudal a tratar constante => Secador de refrigeração de
velocidade fixa.� Caudal a tratar variável => Secador de refrigeração VSD
(velocidade variável) => desaceleração do compressor de frio =>consumo ˜ ao seu regime.
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Secadores de Adsorção:� Quanto > o ar de purga gasto, para garantir o caudal de ar seco
necessário > o compressor => Potência consumida superior
Sistemas de tratamento de ar comprimido deelevada eficiência:
� Devem ser utilizados secadores com controlo de ciclo por PDP(Ponto de orvalho à pressão) => prolongamento do ciclo desecagem até que seja atingido o PDP mínimo desejado
� Sempre que possível (PDP = -30ºC e ar isento de óleo), devemser utilizados secadores sem consumo de ar comprimido pararegeneração do tipo MD
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Sistemas de filtragem:� Consoante os requisitos do processo fabril devem ser dimensionados
sistemas de filtragem de ar comprimido de baixa perda de carga.� Aumento da pressão de trabalho do compressor em 1bar => aumento
da potência consumida em 6%.� Filtros de carvão activo para remoção de vapores de óleo => filtragem
de ar para pequenos pontos de consumo� Processos dependentes de isento de óleo => compressores isentos de
óleo
Sistemas de tratamento de ar comprimido deelevada eficiência:
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
� Perda de carga baixa => redução da pressão de trabalho docompressor => redução da potência consumida
� Lei de Darcy
� Considerações:� ?P =0,1 bar(e)
� Resolvendo em ordem a d obtém-se o diâmetro dos troços detubagem
Dimensionamento de redes de ar comprimido
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
� Orifício de 1mm => fuga de 1l/s a 7 bar(e) => 0.35KW de potênciaconsumida pelo compressor
� Percorrer regularmente as tubagens de ar comprimido detectando eeliminado possíveis fugas
Eliminação de fugas de ar comprimido
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Sistemas de controlo de centrais de arcomprimido:
� Optimização do recursos disponíveis para a produção etratamento de ar comprimido tendo em vista a redução dos custosenergéticos.
� Manter a pressão na rede de ar comprimido estável
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
ES 1000 - Economizador de energiapressão Sem sistema ES Com sistema ES
1. Redução da pressão média => Menor consumoenergético pelos compressores
2. Redução da pressão média => Redução de fugas
6,5
7,5
7,07,06,76,7
6,5
6,9
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
ES 2000 – Controlo de compressores VSD
Specific Energy Requirement (J/l)
Flow (l/s)
VSD
Optimum zone
Adjustable points
Optimum point
Specific Energy Requirement (J/l)
Flow (l/s)
VSD
Optimum zone
Adjustable pointsAdjustable points
Optimum point
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
ES3000 – Controlo de compressores Turbo
Turbowith IGV
Optimum zone
Energia Especifica Requerida (J/l)
Flow (l/s)
O ES3000 minimiza:• blow-off para a atmosfera• ciclos carga/vazio
Optimum point
Turbowith IGV
Optimum zoneOptimum zone
Energia Especifica Requerida (J/l)
Flow (l/s)
O ES3000 minimiza:• blow-off para a atmosfera• ciclos carga/vazio
O ES3000 minimiza:• blow-off para a atmosfera• ciclos carga/vazio
Optimum point
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
� Cerca de 80% da potência necessária ao veio do compressor édissipada no seu sistema de arrefecimento de óleo e recuperável naforme de água quente para uso industrial.
� Cerca de 4% perde-se no ar comprimido� Em compressores arrefecidos a ar, os restantes 16% poderão ser
utilizados para aquecimento de espaços.
Exemplo:Compressor arrefecido a ar de 90 KW => 72KW recuperáveis no
arrefecedor de óleo e cerca de 16KW no sistema de ventilação
Recuperação de energia
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Questões ?
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Variador principal
Elemento de parafuso Motor VSD
Alimentação eléctrica
(Instalação Fabril)
P Veioη Motor (95 - 96%)
P cons. motor
η Variador(96 - 98%)
Variador Secundário
P Accionamento
Motor / Ventilador
P Ventη Motor (95 - 96%)
P cons. MvP Ventilação
P total “Package”
η Variador(96 - 98%)
Arrefecedor final
Válvula de não retorno
Filtro de ar
Separador óleo/ar
Circuito eléctricoCircuito de ar
×+
×=
VariadorMv
Vent
VariadorMotor
VeioTotal
PPP
ηηηη
Variador principal
Elemento de parafuso Motor VSD
Alimentação eléctrica
(Instalação Fabril)
P Veioη Motor (95 - 96%)
P cons. motor
η Variador(96 - 98%)
Variador Secundário
P Accionamento
Motor / Ventilador
P Ventη Motor (95 - 96%)
P cons. MvP Ventilação
P total “Package”
η Variador(96 - 98%)
Arrefecedor final
Válvula de não retorno
Filtro de ar
Separador óleo/ar
Circuito eléctricoCircuito de ar
×+
×=
VariadorMv
Vent
VariadorMotor
VeioTotal
PPP
ηηηη
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Corrente de arranque
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Atlas Copco de Portugal Divisão de Compressores
Balanço térmico de um compressor lubrificado - % po tência requerida ao veio
Arrefecedor de óleo Arrefecedor de ar Perdas no motor eléctricoPerdas por radiação Remanescente no ar comprimido