Guia completo: Segurança na sala de compressores

A grande maioria das fábricas dos mais diversos setores industriais conta com um centro nevrálgico, mas nem sempre conhecido: a sala de compressores, um espaço fundamental que abriga a maior parte do sistema de ar comprimido.

Para garantir a segurança dos colaboradores e a preservação dos equipamentos, este local deve ser pensado nos mínimos detalhes. É preciso equacionar questões como a redução de ruídos e vibrações, um ótimo desempenho do sistema, eficiência energética e redução de CO2, além da perspectiva de futuras expansões. A seguir, listamos todos os requisitos necessários para que isso seja possível. Confira!

A primeira regra para estruturar uma sala de compressores com sucesso é organizar um espaço central separado, preferencialmente em local fechado. Esse cuidado proporciona vantagens como:

• maior economia de operação;

• um sistema de ar comprimido mais bem projetado;

• facilidade de uso e manutenção;

• proteção contra acesso não autorizado;

• controle de ruído adequado;

• possibilidades mais simples de ventilação controlada.

Mas como toda regra tem suas exceções, clique aqui para saber se a sua aplicação exige uma instalação descentralizada.

Se não houver espaço disponível para a instalação do compressor em um local fechado, ele pode ser instalado em uma área externa, sob uma cobertura. Nesse caso, no entanto, certos riscos e inconveniências devem ser considerados, por exemplo:

• se o local não for devidamente isolado, os ruídos do compressor e de eventuais equipamentos de ventilação podem perturbar o ambiente;

• se a temperatura do local for muito alta, existe o risco de picos de superaquecimento e outros danos aos equipamentos;

• é preciso assegurar um sistema adequado de drenagem dos condensados;

• ambientes perigosos e com substâncias inflamáveis podem causar acidentes;

• excesso de poeira ou outros contaminantes do ar atmosférico pode comprometer a qualidade do ar comprimido e exigir acessórios de tratamento extras;

• é importante considerar o espaço disponível para viabilizar uma expansão futura;

• a falta de acessibilidade pode aumentar os custos de manutenção;

• em áreas frias, o congelamento dos bolsões de condensação e descargas compromete a segurança do sistema;

• haverá ainda a necessidade de proteção contra chuva e congelamento em regiões mais frias que porventura tenham incidência de baixas temperaturas para a abertura de entrada de ar;

• maior dificuldade em recuperar a energia térmica dissipada pelo compressor para outras atividades; 

• a facilidade de acesso não autorizado aumenta o risco de sabotagem do sistema, intencional ou não. 

Em grandes instalações, que demandam tubulações longas, a central de ar comprimido deve ser instalada de modo a facilitar o roteamento do sistema de distribuição. Qualquer erro nesse sentido pode repercutir em baixa produtividade e desempenho inferior ao ideal, além de contas de energia altas – o que aumenta as emissões de CO₂.

O prédio escolhido deve dispor de equipamentos de elevação dimensionados para suportar os componentes mais pesados na instalação do compressor (geralmente, o motor elétrico) e/ou possibilitar o acesso de uma empilhadeira. Além disso, o pé-direito deve ser suficiente para permitir que um motor elétrico ou algo similar seja içado, se necessário.

Como o ideal de todo negócio é o crescimento, a sua sala de compressores deve ser pensada para oferecer espaço suficiente para a instalação de equipamentos adicionais em uma eventual futura expansão das instalações. 

A central de ar comprimido deve possuir um dreno no piso ou outras instalações para lidar com a condensação do compressor, resfriador posterior, reservatório de ar, secadores, etc. E sua colocação deve estar em conformidade com a legislação municipal vigente no local da instalação.

Normalmente, apenas um piso plano com capacidade de carga suficiente é necessário para instalar um compressor. Na maioria dos casos, a central possui recursos antivibração. Em instalações novas, a colocação de um plinto é normalmente garantida para cada conjunto de compressores, a fim de permitir a limpeza do piso. 

Já os compressores de pistão e centrífugos muito grandes podem exigir uma fundação de laje de concreto, ancorada em rocha ou em uma base de solo sólido. 

Em centrais de compressores avançadas e completas, o impacto da vibração produzida externamente pode ser reduzido para um mínimo possível. Já em sistemas com compressores centrífugos, pode ser necessário incluir um sistema de amortecimento na fundação da sala.

Os serviços de manutenção dos seus compressores podem ser facilitados com a instalação da central de ar comprimido próxima aos equipamentos auxiliares, como bombas e ventiladores. Em alguns casos, um local próximo à sala da caldeira também pode ser vantajoso. 

Uma sala de compressores bem posicionada e dimensionada poderá ser determinante para que medidores de fluxo de ar facilitem o débito interno e a alocação econômica da utilização de ar comprimido dentro da empresa.

A entrada de ar do compressor normalmente é localizada em uma abertura no compartimento de redução de som, mas pode também ser colocada em outro local em que o ar seja o mais limpo possível, ainda que mais distante.

Partículas de sujeira que causam desgaste e gases corrosivos podem ser particularmente prejudiciais. Um pré-filtro (filtro ciclone, painel ou de banda rotativa) deve ser usado em instalações em que o ar circundante possui alta concentração de poeira. Nesse caso, isso pode gerar maior queda de pressão e consumo extra de energia, o que pode acabar aumentando a pegada de carbono sem necessidade.

Também é vantajoso que o ar de entrada seja frio. Pode ser adequado, portanto, direcionar esse ar por um tubo separado do exterior do edifício para o compressor.

É importante que os tubos do seu sistema de ar comprimido sejam resistentes à corrosão, possuam uma tela na entrada e sejam projetados de forma que não haja risco de respingar chuva no compressor. É necessário também usar tubos de diâmetro suficientemente grandes para ter a menor queda de pressão possível.

O projeto dos tubos de entrada nos compressores de pistão é particularmente crítico. A ressonância do tubo, a partir de ondas estacionárias acústicas causadas pela frequência de pulsação cíclica do compressor, pode danificar a tubulação e o compressor, causar vibrações e afetar o ambiente devido ao ruído irritante de baixa frequência.

Os níveis de calor adequados na sala de compressores asseguram o funcionamento dos equipamentos dentro do limite térmico especificado, além de favorecer a saúde dos colaboradores que ingressam no ambiente.

O motor, normalmente resfriado por ventilador, é selecionado para funcionar em uma temperatura ambiente máxima de 40°C e a uma altitude de até 1.000 m. 

Alguns fabricantes oferecem motores padrão com capacidade máxima de temperatura ambiente de 46°C. Em temperaturas mais altas ou em altitudes mais altas, a saída deverá ser desacelerada. 

A quantidade de ar de ventilação necessário será determinada pelo tamanho do compressor e pelo método de resfriamento (a ar ou a água). Em qualquer hipótese, o calor deve ser removido para manter a temperatura na sala de compressores em um nível aceitável.

O calor é um subproduto inevitável da compressão de ar e pode ser reaproveitado com uma unidade de recuperação de energia. Ela permite reutilizar até 90% do calor do compressor, gerando economia, competitividade e sustentabilidade graças à redução das emissões de CO2.

A Atlas Copco oferece o Energy Recovery: use your energy twice (use sua energia duas vezes). Com esse recurso, é possível dar diversas destinações à energia térmica gerada no processo de compressão para não desperdiçá-la. A Atlas Copco também disponibiliza o contador de energia (equipamento opcional), que controla a quantidade de energia economizada. Clique aqui para saber mais!

Uma instalação de compressores resfriados a água coloca pouca demanda no sistema de ventilação da sala de compressores. Isso porque a água de resfriamento contém, na forma de calor, aproximadamente 90% da energia absorvida pelo motor elétrico.

Os sistemas de resfriamento a água para compressores podem ser baseados em um dos três princípios:

• Sistemas abertos sem circulação de água (conectados a um fornecimento de água externo)

• Sistemas abertos com circulação de água (torre de resfriamento)

• Sistemas fechados com circulação de água (incluindo um radiador/trocador de calor externo).

A maioria dos conjuntos de compressores modernos também está disponível em uma versão resfriada a ar, onde a ventilação forçada no interior do conjunto de compressores de ar contém cerca de 100% da energia consumida pelo motor elétrico.

O resfriamento impõe, no entanto, maior demanda sobre o sistema de ventilação da sala de compressores.

Um motor superdimensionado é mais caro, exige uma corrente de partida desnecessariamente alta, exige fusíveis maiores, tem um fator de potência baixo e fornece uma eficiência um pouco inferior. 

Já um motor pequeno demais para a instalação em que é usado fica rapidamente sobrecarregado e, portanto, passa-se a ter riscos de quebrar.

Normalmente, não há nenhuma tensão de controle separada conectada ao compressor, já que a maioria dos compressores é equipada com um transformador de controle integrado. O lado primário do transformador é conectado à fonte de alimentação do compressor, para oferecer uma operação mais confiável. 

Se houver problemas na fonte de alimentação, o compressor será parado imediatamente e impedido de reiniciar. Esta função, com uma tensão de controle alimentada internamente, deve ser usada em situações em que o dispositivo de partida está localizado a determinada distância do compressor.

A proteção contra curto-circuito, que é colocada em um dos pontos de partida dos cabos, pode conter fusíveis ou um disjuntor e corresponder corretamente ao sistema, para fornecer o nível adequado de proteção. 

Os dois métodos apresentam vantagens e desvantagens:

• Os fusíveis são bem conhecidos e funcionam melhor do que um disjuntor para grandes correntes de curto-circuito, mas não criam uma interrupção de isolamento total, e têm tempos de disparo longos para pequenas correntes de falha. 

• Um disjuntor cria uma interrupção rápida e totalmente isolada, mesmo para pequenas correntes de falha, mas exige mais trabalho durante a fase de planejamento, em comparação com os fusíveis.

O dimensionamento da proteção contra curto-circuito baseia-se na carga esperada, mas também nas limitações da unidade de partida.

Eles devem ser dimensionados de modo que, durante as operações normais, não sofram temperaturas excessivas e não sejam danificados termicamente ou mecanicamente por um curto-circuito elétrico. 

O dimensionamento e a seleção dos cabos baseiam-se na carga, na queda de tensão permitida, no método de roteamento (em um rack, parede, etc.) e na temperatura ambiente.

O motor elétrico não consome apenas potência ativa, que pode ser convertida em trabalho mecânico, mas também potência reativa, necessária para a magnetização do motor.

A potência reativa carrega os cabos e o transformador. A relação entre a potência ativa e a reativa é determinada pelo fator de potência, cos φ. Esse fator geralmente está entre 0,7 e 0,9, em que o valor mais baixo se refere a pequenos motores.

O fator de potência pode ser aumentado até quase 1, gerando a potência reativa diretamente na máquina com o uso de um capacitor. Isso reduz a necessidade de extrair potência reativa da rede elétrica. A razão por trás da compensação de fase é que o fornecedor de energia pode cobrar pelo consumo da potência reativa sobre um nível predeterminado, e que cabos e transformadores bastantes carregados precisam ser descarregados.

Em resumo, podemos dizer que a segurança na sala de compressores depende da observação atenta aos requisitos e às demandas de cada equipamento e de um ambiente adequado para permitir a operação, a manutenção e a futura expansão do sistema. 

Tudo isso, claro, sem perder de vista o menor consumo de energia e emissões de CO2 para uma operação mais sustentável.