Tecnologias para a eficiência na linha

Na edição anterior da revista M&T, uma reportagem sobre compressores de ar tratou das tecnologias capazes de aumentar a eficiência dos sistemas com o menor consumo de energia, tanto nos modelos acionados por motores a diesel como nos movidos a energia elétrica. Nesta edição, damos continuidade ao assunto, apresentando os tipos de equipamentos mais utilizados na construção civil e mostrando como dimensionar um sistema de geração de ar comprimido.

“Em geral, o setor de construção costuma utilizar modelos na faixa de potência de 60 hp a 200 hp, para vazões que vão de 250 a 990 pcm”, diz Jean-Paul Joarlette, gerente de produto da Atlas Copco para a linha de compressores acima de 100 hp. Ele explica que os equipamentos da empresa são do tipo parafuso lubrificado, com acionamento a diesel ou elétrico, que figuram como os modelos mais utilizados nos canteiros de obras. “Os equipamentos para aplicação em construção operam com pressão de trabalho de 7 bar a 14 bar”, ele complementa.

Essas faixas de pressão e de vazão, aliás, também são as mais usuais nos equipamentos das demais marcas para uso em canteiros de obras. “Percebemos que as máquinas de menor porte, até 300 pcm de vazão, são as mais demandadas pelas empreiteiras”, diz Rafael do Rego Vieira, engenheiro de produtos da Chicago Pneumatic. Segundo ele, equipamentos muito maiores encontram aplicação apenas em serviços de perfuração e escavação, que geralmente demandam altas faixas de pressão.

Avanço dos elétricos
Para atender a esse tipo de necessidade, a Chicago Pneumatic disponibiliza um compressor a diesel de maior porte, que atinge alta pressão (25 bar) e vazão de 985 pcm. “Entretanto, não é possível montar esse modelo sobre rodas, pois ele tem o tamanho equivalente à metade de um contêiner de 40 pés”, explica o especialista.

Apesar de os modelos movidos a diesel serem mais utilizados nos canteiros de obras, Joarlette ressalta o avanço dos compressores elétricos. “Grandes construtoras, como a Camargo Corrêa e Andrade Gutierrez, por exemplo, já seguem esta tendência.” Ele explica que essas empresas “perceberam que o diesel, além de ser uma fonte de energia mais cara, requer um tipo de motor sujeito a maior número de intervenções”. Enquanto as manutenções em motores elétricos são programadas a cada seis meses, nos modelos a diesel elas ocorrem mensalmente, de acordo com a intensidade de uso do equipamento.

André Campos, supervisor técnico comercial da Sullair, confirma a flexibilidade dos modelos a diesel para uso em qualquer tipo de operação. Mas destaca que, em geral, esses equipamentos se destinam ao suprimento de ar comprimido em locais que não dispõem de rede de eletricidade instalada. De acordo com os especialistas, a escolha do modelo de compressor também remete à base dos equipamentos. “Os portáteis, montados sobre rodas, são concebidos com motores a diesel, para que possam operar em qualquer situação nos canteiros, enquanto os elétricos geralmente são estacionários e montados sobre chassi”, diz Joarlette.

Sopradores
Quando o assunto é o transporte pneumático de materiais, entretanto, os compressores elétricos, ou sopradores, despontam como a tecnologia mais usual em construção civil. “São equipamentos que trabalham a baixas pressões e grandes vazões”, explica Joarlette. Os modelos da Atlas Copco, por exemplo, operam na faixa de 0,3 bar a 3,5 bar. “Não oferecemos opção com motores a diesel porque as instalações de transporte pneumático geralmente dispõem de alimentação elétrica”, diz o especialista.

Segundo ele, o transporte pneumático consiste na movimentação de materiais finos – como o cimento – através de uma tubulação rígida e isenta de contaminantes, por meio de ar comprimido. O ar é soprado para dentro da tubulação, injetando o material até o local de descarga, que pode ser um silo ou um caminhão betoneira. “A vantagem é que esse transporte é isento de contaminação por parte do ambiente externo, garantindo que o cimento chegue ao destino sem perder suas propriedades por conta da umidade e outras intempéries.”

A redução de desperdício no manuseio de materiais finos é outro ponto a favor dos sopradores quando comparados com os demais sistemas internos de transporte, como as correias transportadoras. “Além disso, eles não agridem o meio ambiente, pois estão livres da ação do vento, que sempre ocasiona o espalhamento de boa parte do material nos sistemas de correias transportadoras.”

Economia no consumo
Para a Chicago Pneumatic, que não fabrica sopradores propriamente ditos, é possível adequar a linha tradicional de compressores para o transporte de materiais finos. “Isso se aplica principalmente às empresas que já têm o compressor e precisam utilizá-lo numa operação desse tipo”, afirma Vieira. Ele explica que, nesse caso, é possível regular um modelo do tipo parafuso lubrificado para trabalhar com até 1 bar de pressão. “Vale ressaltar que cerca de 80% dos compressores utilizados na construção são fornecidos com pressão de 7 bar.”

A principal vantagem de operar os compressores de ar com menor pressão, quando possível, é a redução no consumo de energia, que figura como o item de maior custo dos sistemas pneumáticos. Tomando como exemplo uma operação de bombeamento de concreto, em um período de 10 anos, somente 7% do valor gasto com ar comprimido corresponde à aquisição desse equipamento e à sua manutenção. O restante se relaciona ao consumo de energia, segundo um estudo realizado pela Ar Brasil, empresa que comercializa compressores da marca Elgi.

Gilson Macedo, diretor da empresa, dá o exemplo de quanto a pressão gerada inutilmente pode ser onerosa para as construtoras. “Numa operação com compressor de 115 psi, para uma demanda de 100 psi de pressão, o desperdício de energia fica em cerca de 7,5% do total consumido.” Ele explica que os profissionais do setor costumam dimensionar esse excesso de pressão, em aplicações como centrais de concreto, para suprir futuras perdas de eficiência do compressor. Isso porque com o desgaste, a produção do compressor cai e a necessidade de ar por parte do equipamento que o utiliza (por exemplo, uma perfuratriz) aumenta. “Com uma córreta manutenção, isso não seria necessário.”

De acordo com Joarlette, da Atlas Copco, a vantagem no uso de sopradores para o transporte de materiais finos não se resume apenas ao fato de operarem a baixa pressão. Como a tecnologia é isenta de óleo, evita-se a contaminação dos materiais manuseados. “Dispomos de compressor do tipo parafuso para sopradores mais sofisticados, cuja câmara de compressão não tem lubrificante”, diz ele. “Nos modelos convencionais, sempre há algum escape de óleo que torna impossível garantir 100% de ausência de contaminantes no material manuseado”, complementa.

Secadores e acessórios
Mesmo em outras aplicações de ar comprimido, tanto na indústria como na construção civil, o índice de contaminantes na linha pneumática é definido por normas. É o caso da norma ISO 8573.1, que regula as classes de qualidade de ar para aplicações como pintura, instrumentação e serviços gerais, entre outras. “Nesses casos, dotamos os equipamentos de filtros e de secadores para a remoção de partículas, água e óleo”, adianta Joarlette.

Segundo ele, esses acessórios fazem parte dos sistemas de ar comprimido utilizados principalmente em operações que exigem o controle da presença de contaminantes. “No momento da compressão do ar atmosférico, o sistema também absorve a umidade relativa do ar, que pode chegar a 100% em dias chuvosos. Por isso, utilizamos secadores por refrigeração para remover a quantidade de água presente no sistema”. Rafael Vieira, da Chicago, salienta que a retenção dos demais contaminantes, como materiais particulados e lubrificantes, é feita por filtros coalescentes.

Além dos secadores, Vieira salienta que o uso de reservatórios pode ajudar na eliminação de umidade da linha. “O ar absorvido se desloca pela tubulação a uma certa taxa de compressão e se expande quando chega ao reservatório. Como toda expansão de ar gera refrigeração, isso resulta na condensação do vapor de água e das gotículas de óleo presentes no sistema.” Dependendo do nível de exigência da operação, ele afirma que esse procedimento é suficiente para o controle de contaminantes.

Dimensionamento do reservatório
Para Joarlette, da Atlas Copco, a utilização do reservatório está muito mais ligada ao regime de consumo do ar comprimido. “Se o consumo for razoavelmente constante, como é o caso dos equipamentos dotados de inversor de frequência, o reservatório poderá ser dispensado na maioria dos casos.”

Ele explica que, nessa configuração, o compressor é informado em tempo real sobre a demanda de ar, respondendo com a produção da quantidade necessária para o instante no qual o consumo é solicitado. “Porém, se o perfil de utilização sofrer variações repentinas e relevantes ao longo do tempo, o que às vezes acontece em sistemas de transporte pneumático, é recomendável o uso de um reservatório de ar para que o compressor não trabalhe de forma sobrecarregada”, complementa.

Com base nesses aspectos, a Atlas Copco fornece uma linha padrão de reservatórios para compressores que vai de 1 m³ a 10 m³. “Para consumidores de volumes instantâneos muito altos, como no caso dos reatores utilizados na indústria química, podemos prover reservatórios de maior capacidade”, afirma Joarlette.

André Campos, da Sullair, por sua vez, classifica o dimensionamento de reservatórios intermediários como um “mito” a ser descartado. “Em geral, as empresas solicitam reservatórios muito aquém do necessário, o que os torna praticamente inúteis”, diz o especialista.

Ele explica que a principal função do reservatório é servir como pulmão de ar para a alimentação constante da linha nos picos de demanda. Porém, se o compressor utilizado tiver vazão de 750 pcm, um reservatório dimensionado para sua alimentação de ar por um único minuto deverá ter capacidade para 21 m3. “Mas não é isso o que acontece, pois geralmente as empresas dimensionam reservatórios de 1 m³ a 10 m³, algo totalmente irrelevante para a operação. Por isso, digo que o reservatório é dispensável na maioria dos casos”, ele finaliza.