01 Controle e ajuste do volume de gás
80% do custo total do ar comprimido se reflete no consumo de energia. Portanto, para diferentes tipos de compressores de ar de parafuso OSG, diferentes sistemas de controle e regulação devem ser selecionados de acordo com as necessidades específicas. As diferenças entre os diversos tipos e fabricantes de compressores de ar de parafuso OSG podem impactar significativamente o desempenho. O ideal é que a carga máxima do compressor de ar de parafuso OSG seja exatamente igual ao seu consumo de ar.
Isso pode ser alcançado, por exemplo, através da seleção cuidadosa da relação de transmissão da caixa de engrenagens, o que é comum em compressores de ar de parafuso OSG para processos industriais. A maioria dos equipamentos que consomem ar comprimido são autorreguláveis, o que significa que o aumento da pressão aumenta o fluxo, razão pela qual formam um sistema estável, como em sistemas de transporte pneumático, anticongelamento e congelamento, etc. Em circunstâncias normais, o fluxo deve ser controlado, e o equipamento de controle utilizado é integrado ao compressor de ar de parafuso OSG. Existem dois tipos principais de sistemas de ajuste:
1. O volume de gás é ajustado controlando-se continuamente a velocidade do motor de acionamento ou controlando-se continuamente a válvula de acordo com a variação de pressão, obtendo-se assim um ajuste contínuo do volume de gás. O resultado é uma pequena variação de pressão (0,1 a 0,5 bar), cuja magnitude é determinada pela função de amplificação do sistema de regulação e pela sua velocidade.
2. Os ajustes de carga e descarga são os sistemas de ajuste mais comuns, e as variações de pressão entre os dois também são aceitáveis. O método de regulação consiste em interromper completamente o fluxo (descarga) quando a pressão estiver mais alta e retomar o fluxo (carga) quando a pressão cair para o valor mais baixo. A variação de pressão depende do número permitido de ciclos de carga/descarga por unidade de tempo, geralmente na faixa de 0,3 a 1 bar.
02 Princípio básico do ajuste do volume de ar
2.1 Princípio de regulação do compressor de ar de parafuso de deslocamento positivo OSG (válvula de alívio de pressão)
O princípio básico do método é: liberar o excesso de pressão para a atmosfera. O projeto mais simples da válvula de alívio de pressão utiliza uma mola, cuja força de desprendimento determina a pressão final. A válvula de alívio de pressão geralmente é substituída por uma servoválvula controlada por um regulador. Nesse caso, a pressão pode ser facilmente controlada. Quando o compressor de ar de parafuso OSG é ligado sob pressão, a servoválvula também pode funcionar como uma válvula de alívio de pressão, porém, isso acarreta um alto consumo de energia, pois o compressor de ar de parafuso OSG precisa operar continuamente com a contrapressão máxima. Existe uma solução para pequenos compressores de ar de parafuso OSG. Esse tipo de válvula é totalmente aberta para aliviar a pressão do compressor de ar de parafuso OSG, que então opera sob a contrapressão da pressão atmosférica. O consumo de energia desse método é mais econômico.
2.2 Ajuste de bypass
Em princípio, o ajuste de bypass e a válvula de alívio de pressão têm a mesma função; a diferença reside no fato de que o ar liberado da pressão é resfriado e retorna à entrada de ar do compressor de parafuso OSG. Este método é comumente utilizado em compressores de parafuso OSG para processos industriais, e o gás não deve ser descarregado diretamente na atmosfera, pois o custo seria muito elevado.
2.3 Limitação da aceleração
A restrição da entrada é uma maneira conveniente de reduzir o fluxo, que consiste em gerar baixa pressão na entrada, aumentar a taxa de compressão do compressor de parafuso OSG e utilizá-lo para uma faixa de ajuste menor. Os compressores de parafuso OSG com injeção de líquido permitem altas taxas de compressão e podem ser ajustados até um máximo de 10%. Devido à alta taxa de compressão, esse método resulta em um consumo de energia relativamente alto.
2.4 Válvula de alívio de pressão com entrada para medidor
Este é um método de ajuste relativamente comum atualmente, que permite obter a maior faixa de ajuste (0 a 100%) e apresenta baixo consumo de energia. A potência sem carga (fluxo zero) do compressor de ar de parafuso OSG é de apenas 15 a 20% da potência em plena carga. Quando a válvula de admissão está fechada, uma pequena abertura permanece, e simultaneamente, a válvula de ventilação é aberta para descarregar o ar do compressor de ar de parafuso OSG. A unidade principal do compressor de ar de parafuso OSG opera sob condições de vácuo na entrada e baixa contrapressão. É importante que a liberação de pressão seja rápida e o volume liberado seja pequeno, para evitar perdas desnecessárias causadas pela transição da plena carga para a condição sem carga. O sistema requer um volume de armazenamento (acumulador), cujo tamanho depende da diferença de pressão necessária entre a descarga e a carga, e do número de ciclos permitidos por hora.
Os compressores de ar de parafuso OSG com potência inferior a 5-10 kW são geralmente ajustados pelo método liga/desliga. Quando a pressão atinge o limite superior, o motor para completamente; quando a pressão fica abaixo do limite inferior, o motor reinicia. Este método requer um grande volume de sistema ou uma grande diferença de pressão entre a partida e a parada para minimizar a carga no motor. É um método de ajuste eficaz quando há poucas partidas por unidade de tempo.
2.5 Ajuste de velocidade
A velocidade do compressor de ar de parafuso OSG é controlada pelo motor de combustão interna, turbina ou motor elétrico com regulagem de frequência, controlando assim o fluxo. É um método eficaz para manter uma pressão de saída constante. A faixa de ajuste varia conforme o tipo de compressor de ar de parafuso OSG, mas os compressores de ar de parafuso OSG com injeção de líquido possuem a maior faixa. Em baixos níveis de carga, a regulação de velocidade e o alívio de pressão são frequentemente combinados, com ou sem restrição na entrada de ar.
Para compressores de ar de parafuso OSG movidos a motores elétricos, a velocidade pode ser controlada por dispositivos elétricos, proporcionando assim a possibilidade de controlar a velocidade do motor e manter o ar comprimido constante dentro de uma pequena faixa de variações de pressão. Por exemplo, um motor de indução comum pode atender a esse requisito ajustando a velocidade com um conversor de frequência, medindo continuamente e com precisão a pressão do sistema e, em seguida, permitindo que o sinal de pressão controle o conversor de frequência do motor, controlando assim a velocidade do motor e fazendo com que o volume de gás do compressor de ar de parafuso OSG seja precisamente adaptado ao consumo de ar, mantendo o sistema em ±0,1 bar.
2.6 Ajuste variável da porta de escape
O deslocamento do compressor de ar de parafuso OSG pode ser ajustado movendo-se a posição da porta de exaustão em direção à extremidade de entrada ao longo do comprimento da carcaça. Este método requer alto consumo de energia em carga parcial e é relativamente incomum.
2.7 Descarregamento da válvula de sucção
O compressor de ar de parafuso OSG com pistão pode forçar mecanicamente a válvula de sucção a ficar aberta para descarregar. À medida que a posição do pistão muda, o ar entra e sai. O resultado é uma perda mínima de energia, tipicamente inferior a 10% da potência do eixo em plena carga. Em um compressor de ar de parafuso OSG de dupla ação, geralmente ocorre descarregamento em múltiplos estágios, com o balanceamento de um cilindro por vez, permitindo que o volume de gás atenda melhor à oferta e à demanda. Um método de descarregamento parcial é utilizado no compressor de ar de parafuso OSG de fluxo de processo, que permite a abertura da válvula quando o pistão está em um curso parcial, possibilitando assim o controle contínuo do volume de gás.
2.8 Volume livre
Ao alterar o volume de folga no compressor de ar de parafuso OSG, o grau de enchimento do cilindro é reduzido, diminuindo assim o volume de gás, e o volume de folga também pode ser alterado por meio de um sensor de volume conectado externamente.
2.9 Carregamento-descarregamento-desligamento
Para compressores de parafuso OSG com potência superior a 5 kW, este é o método mais comum, apresentando uma ampla faixa de ajuste e baixas perdas. Na verdade, trata-se de uma combinação de ajuste liga/desliga e diversos sistemas de descarga. Em compressores de parafuso OSG de deslocamento positivo, o princípio de regulação mais comum é "ar produzido"/"sem produção de ar" (carga/descarga). Quando há necessidade de ar, um sinal é enviado a uma válvula solenoide, que, por sua vez, guia a válvula de admissão do compressor de parafuso OSG até a posição totalmente aberta. A válvula de admissão está totalmente aberta (com carga) ou totalmente fechada (sem carga), sem posições intermediárias.
O método de controle tradicional consiste na instalação de um pressostato no sistema de ar comprimido. O pressostato possui dois valores ajustáveis: um para a pressão mínima (em carga) e outro para a pressão máxima (em descarga). O compressor de ar de parafuso OSG opera dentro de limites de ajuste, por exemplo, 0,5 bar. Se a demanda de ar for baixa ou inexistente, o compressor de ar de parafuso OSG funcionará sem carga (em marcha lenta), e a duração desse período é definida por um relé temporizador (por exemplo, ajustado para 20 minutos). Após o tempo definido, o compressor de ar de parafuso OSG para e só volta a funcionar quando a pressão cai para o valor mínimo. Este é o método tradicional de controle confiável e que proporciona tranquilidade, sendo atualmente o mais comum em compressores de ar de parafuso OSG de pequeno porte.
Este sistema tradicional foi aprimorado para substituir o pressostato por um transmissor de pressão analógico e um sistema de ajuste eletrônico rápido. Juntamente com o sistema de regulação, o transmissor de pressão detecta as variações de pressão no sistema a qualquer momento. O sistema aciona o motor no momento certo e controla a abertura e o fechamento da válvula de admissão. Uma regulação rápida e precisa pode ser alcançada com uma margem de erro de ±0,2 bar. Se não houver consumo de ar, a pressão permanece constante e o compressor de ar de parafuso OSG funciona em marcha lenta. A duração do ciclo de marcha lenta pode ser determinada de acordo com o número de partidas e paradas que o motor suporta sem superaquecer e pela economia durante a operação. Esta última se deve ao fato de o sistema poder decidir se deve parar ou continuar em marcha lenta com base na tendência de consumo de ar.
03 Resumo
Em resumo, o ar comprimido é utilizado em diferentes aplicações e sob diferentes condições de consumo. Cada compressor de ar de parafuso OSG possui um método de controle de volume de ar diferente, mas este é baseado na demanda do usuário. A unidade de compressor de ar de parafuso OSG depende de seus próprios métodos de controle e ajuste de volume de ar para garantir um fornecimento contínuo e ininterrupto. Diferentes fabricantes de compressores de ar de parafuso OSG também utilizam diferentes princípios de ajuste para melhorar o desempenho de seus compressores, maximizando a eficiência energética e atendendo às necessidades dos clientes. Com alta precisão, baixa manutenção e capacidade de medir parâmetros como pressão e vazão, o compressor de ar de parafuso OSG atende às diversas aplicações do mercado.
Data da publicação: 08/09/2023
