Entre as três máquinas de movimentação de gases tratadas neste módulo, ventilador, compressor e soprador, o compressor de ar comprimido é o que tem as contas mais simples. As fórmulas são mais diretas, boa parte do trabalho já vem tabelada pelas instituições do setor, e não é preciso recorrer à equação da energia a cada passo. E, apesar disso, é o que mais sai errado.

Um ventilador atende uma vazão, um soprador atende uma vazão. O compressor de ar comprimido atende uma rede. Nessa rede existem parafusadeiras, lixadeiras, pistolas de pintura, talhas, cabines de jateamento, sopradores de limpeza, cada um com uma rotina própria de uso, nenhum deles trabalhando o tempo todo, e quase nunca todos ao mesmo tempo.

É aí que entra a incerteza. Somar o consumo nominal de todos garante que a máquina atende, e garante também um compressor grande demais. Subestimar o uso compra uma máquina que não sustenta a planta nos dias cheios. Nenhum dos dois erros aparece na conta, os dois aparecem depois, em campo.

Existe uma tentação natural em quem já resolveu um caso parecido: repetir o projeto. Duas fábricas que produzem a mesma coisa, com as mesmas máquinas e a mesma distribuição, deveriam pedir o mesmo compressor. Não pedem, se estiverem em altitudes diferentes. Note que a altitude muda a massa específica do ar, e com ela o comportamento da máquina: uma planta ao nível do mar e outra a 1500 metros, tudo mais igual, vão precisar de compressores diferentes.

Superdimensionar parece o erro seguro, e é o mais caro dos dois no dia a dia. Um compressor muito acima da demanda vive entrando e saindo de alívio, e em alívio ele continua consumindo, dependendo do tipo, de 25 a 35% da potência nominal. Em uma máquina de 100 cavalos, são 30 a 35 cavalos sendo pagos sem entregar ar nenhum. A alternativa, ficar ligando e desligando, é pior do ponto de vista operacional, porque cada partida castiga o acionamento e o comando.

Observe que o custo não para no compressor. Trocar uma máquina de 50 cavalos por uma de 100 aumenta a bitola do cabo, exige mais área, puxa sistema de proteção mais sofisticado e, dependendo do porte, uma subestação interna. O reservatório também cresce, e a diferença de preço entre as duas máquinas é a menor parte da conta.

A discussão em aula trouxe o arranjo que funciona nas plantas grandes, relatado por quem opera. Em uma planta de ar comprimido com oito ou nove compressores de parafuso na faixa de 7 a 8 bar, o padrão observado é todos operando no máximo, no ponto de melhor rendimento, e apenas um modulando a carga, de modo que conforme consumidores entram e saem esse único compressor faz o ajuste. Em refrigeração a prática é a mesma: um inversor de frequência e os demais em partida suave.

Na prática, colocar inversor em todos não se paga, e há uma dificuldade técnica somada a isso. Quando se tenta controlar vários inversores ao mesmo tempo, aparece o problema do sinal: o comando normalmente sai de um controlador lógico para modular o inversor, mas com mais de um não há sinais independentes para cada máquina. A saída comum é usar o controlador interno do próprio inversor, ligando o transmissor de pressão direto nele, e aí o sistema não encontra o ponto estável, sobe rápido demais, desce rápido demais, e não se acomoda no ponto ótimo.

O relato de campo foi direto: uma equipe de fabricante passou dois dias tentando fazer funcionar dessa forma, numa planta de refrigeração, antes de aceitar que precisaria de um controlador externo mandando sinal de 4 a 20 miliampères. Por isso o arranjo que se consolidou é o de mestre e escravo, com um compressor controlando e os outros entrando e saindo conforme a carga.

Há ainda um ponto sobre o inversor que contraria o discurso comercial. A promessa de venda era redução de 15% no consumo de energia, e a medição em campo, feita por quem instalou e acompanhou, com a frequência bem regulada, não passa de 7 a 8%. Não é que o inversor não sirva, serve e resolve problemas que nenhuma outra solução resolve. É que a conta de retorno feita com 15% aprova um investimento que a conta feita com 8% talvez não aprove. E existe o outro lado: rotação muito baixa por tempo prolongado prejudica o motor, porque a ventilação própria dele cai junto com a rotação.

Fecha o tema uma armadilha que vale para ar comprimido e para climatização. O equipamento com inverter economiza energia desde que trabalhe dentro de uma faixa em que consiga oscilar para baixo, e se for dimensionado apertado ele trabalha na rotação máxima o tempo todo, gastando como um convencional. O caso típico é o supermercado: a carga térmica deu 10 e alguém sugere instalar 8, com o argumento de que em horário de menos movimento vai trabalhar menos mesmo, e no dia cheio o 8 não supre o 10. Quem dimensiona pensando em inverter faz o contrário, instalando 12 para uma carga de 10.

Esse recorte faz parte de uma das aulas da pós-graduação em Engenharia de Movimentação de Fluidos e Equipamentos Industriais. Conheça em engenhariaecia.com/pos.