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PPEC - Instalação de válvulas pneumáticas para otimização do consumo de ar comprimido

 SUMÁRIO 

Este artigo visa a apresentação de resultados preliminares decorrentes da implementação do programaPPEC 2017/2019 na área tecnológica “Ar Comprimido”, que tem como entidade promotora a Galp Power em parceria com a ADENE – Agência para a Energia.

Este programa financiou a medida de implementação de soluções tecnológicas energeticamente eficientes para a redução do consumo de ar comprimido em consumidores finais, visando uma redução do consumo de ar comprimido até 30% nas aplicações intervencionadas.

 

No âmbito deste programa os equipamentos financiados são válvulas pneumáticas “inteligentes” (módulos MSE6-E2M da Festo) e purgas capacitivas (gama Bekomat). A unidade pneumática é uma solução integrada constituída por uma válvula, um sensor de caudal e um sensor de pressão que permite a deteção de consumos de stand-by em ar comprimido e que por parametrização efetua o corte de fornecimento de ar, evitando assim uma alimentação das fugas existentes. Esta deteção e corte são autónomos (função da existência de comunicação PLC por parte do consumidor final) não sendo necessário intervenção por parte do utilizador (para além da parametrização inicial).

 

A solução de eficiência energética a implementar associada à eliminação de condensados contempla a instalação de purgadores capacitivos, que garantem a extração do condensado com uma manutenção reduzida e sem provocar perdas de ar enquadrando-se, portanto, na visão de eficiência energética desejada. Com um valor global de intervenção estimado em 471 mil euros, esta medida beneficia do financiamento estimado em 60% dos custos de aquisição de equipamentos e 78% dos custos de engenharia pelo PPEC. A ccenergia foi a empresa escolhida para a implementação das soluções de eficiência energética identificadas.

METODOLOGIA

A metodologia colocada em prática neste programa assentou em várias fases de trabalho após a manifestação de interesse por parte das empresas industriais. O site-survey inicial consistiu numa análise preliminar dos consumidores de ar comprimido visando identificar aplicações com potencial elevado de economia energética. Essa análise pretendeu avaliar se os requisitos considerados relevantes para a adoção destas soluções eram preenchidos, nomeadamente tempos de paragem elevados (decorrentes dos requisitos processo, avarias, manutenções, etc.), inexistência de métodos de controlo automatizados na alimentação de ar comprimido aos consumidores, idade e nível de manutenção, bem como o nível de pneumática associado a esses consumidores (válvulas, cilindros, atuadores, etc. que podem potenciar a existência de fugas de ar comprimido).

Nesta fase de levantamento foi utilizado um caudalímetro, que por conexão em tubagem flexível, permitiu estimar as fugas existentes (para os equipamentos possíveis de auditar em estado de não produção). Para a análise do potencial de implementação de purgas capacitivas, foram caraterizados os dispositivos existentes e estimadas as
fugas de ar comprimido com base nos métodos de purga atuais.

 

 

Figura 2 – Esquema elétrico da solução adotada

 


A fase de conceção da solução decorreu após a adjudicação das propostas PPEC, consistindo numa nova visita às instalações para recolha detalhada dos elementos necessários à instalação das soluções, com elaboração do projeto de implementação (memória descritiva da solução, peças desenhadas, mapa de quantidades, implantação e caderno de encargos).
A fase de implementação consistiu na materialização da solução de acordo com os requisitos do projeto visando a otimização energética dos consumidores. No caso das unidades pneumáticas, a metodologia colocada em prática requereu o conhecimento do ciclo produtivo para parametrização das condições de ativação da válvula de corte (caudal considerado como fugas e tempo após o qual o fecho da válvula é ativado) e metodologia para a abertura da mesma (dependente da capacidade de diálogo da máquina).
Nas purgas capacitivas procedeu-se à substituição dos equipamentos existentes por equipamentos de fugas nulas de ar comprimido. A conclusão dos trabalhos foi efetuada com a comprovação de resultados, de acordo com o plano de medição e verificação delineado para as intervenções (opção A do IPMVP).

 

 

CASO DE ESTUDO 

Um cliente industrial aderiu a este projeto com a implementação de 18 válvulas pneumáticas numa das áreas de consumo mais relevantes do seu processo – setor da transformação da fábrica nº. 2, com um custo estimado de fugas da ordem dos 18.000 €/ ano, numa estratégia de redução do consumo específico em curso na instalação. A área de intervenção é um consumidor intensivo de ar comprimido que engloba 14 linhas de produção no setor da transformação perspetivando-se economias potenciais até 35% pela eliminação de fugas. O valor de fugas foi estimado com a medição das fugas globais deste consumidor num período de paragem da instalação.

De acordo com a estratégia definida, a área de intervenção foi selecionada de acordo com o potencial elevado de otimização identificado, com recolha do tempo de paragem anual dos consumidores e medição dos consumos de fuga em ar comprimido (este equipamento não dispunha de dispositivos de corte automatizados). Em termos médios o tempo de paragem anual do histórico de informação é de 49% e o caudal de fugas é de 325l/min.

 

A leitura do caudal proporcionada pelas válvulas permitiu avaliar o potencial individual de cada consumidor, com a caraterização do ciclo produtivo e caudal de fugas, que permitem a parametrização da válvula para acionamento do corte. As figuras seguintes ilustram o método de controlo implementado para uma das linhas intervencionadas.

 

 

Com suporte na estratégia de medição e verificação adotada as economias globais alcançadas permitiram uma redução de custos associados a fugas de ar comprimido da ordem dos 51% (cerca de 9.200€) na exploração dos equipamentos intervencionados, para uma amortização do investimento da ordem dos 1,8 anos.

 

As unidades pneumáticas para além da capacidade de otimização dos consumos energéticos, constituem um aliado poderoso na digitalização da informação, pela capacidade de recolha da informação de caudal e pressão. Podem desta forma ser recolhidos indicadores de desempenho da instalação e a definição de práticas de manutenção ajustadas. A instalação industrial está a tirar partido desta potencialidade permitindo a observação em tempo real ou a consulta de histórico de dados do caudal (l/min), pressão (bar) e estado da válvula (open/closed), com integração desta informação no sistema de gestão da informação existente.

 

 

 

 

 

 

 

Autor: Pedro Lima
Diretor de Inovação, Desenvolvimento e Formação da ccenergia
pedro.lima@ccenergia.com

Revista Fundição | Publicação Trimestral | Março 2020

 

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