O ar comprimido é um dos meios de trabalho fundamentais na indústria. Alimenta máquinas, linhas de produção e ferramentas pneumáticas, pelo que o custo da sua produção é importante para toda a unidade industrial. Os compressores de parafuso com motor de corrente contínua (PM) são cada vez mais utilizados, especialmente em instalações com necessidades variáveis de ar.
O ar comprimido é um dos meios de trabalho fundamentais na indústria. Alimenta máquinas, linhas de produção e ferramentas pneumáticas, pelo que o custo da sua produção é relevante para toda a unidade industrial. Os compressores de parafuso com motor PM são cada vez mais utilizados, especialmente em instalações com necessidades variáveis de ar.
O motor PM pode ajudar a reduzir o consumo de energia, mas não é, por si só, garantia de poupança. O efeito depende também do estágio de parafuso utilizado, do controlo por inversor, do perfil real de consumo de ar, da pressão de funcionamento, da estanqueidade da instalação e da escolha correta do equipamento.
O que é um motor PM?
PM é a abreviatura de «Permanent Magnet», ou seja, íman permanente. Num motor PM, o campo magnético do rotor é gerado por ímanes permanentes, e não por correntes induzidas na jaula do rotor, como num motor de indução típico. A redução das perdas no rotor pode melhorar a eficiência de todo o sistema de acionamento.
Nos compressores de parafuso, os motores PM são normalmente combinados com um sistema de controlo eletrónico. Esta configuração permite controlar com precisão a velocidade e o binário do acionamento, o que é importante sobretudo quando se opera fora do ponto de carga total.
Nem todos os motores PM têm a mesma construção nem os mesmos parâmetros. Ao comparar equipamentos, vale a pena analisar os dados de todo o compressor e não apenas o tipo de motor indicado no catálogo.
Como funciona um motor PM num compressor de parafuso?
Num compressor de parafuso, o motor aciona o estágio de parafuso. Dois rotores rodam um em relação ao outro, e o ar aspirado é gradualmente confinado em câmaras de trabalho com volume cada vez menor. Como resultado, a pressão aumenta e o ar comprimido segue para a instalação, o reservatório, o secador ou o sistema de tratamento.
O motor PM é responsável por fornecer o binário ao estágio de parafuso. Dependendo da construção do compressor, o acionamento pode estar ligado ao estágio de parafuso diretamente ou através de uma caixa de velocidades. Se o fabricante utilizar um acionamento direto, é possível reduzir parte das perdas mecânicas associadas à transmissão adicional, mas esta não é uma característica de todos os compressores com motor PM.
Na prática, para o utilizador, o que importa são três parâmetros: o caudal de ar fornecido à pressão exigida, o consumo de potência e a capacidade do equipamento para um funcionamento estável com uma procura variável.
De onde vem o potencial de poupança de energia?
O motor PM pode apresentar um elevado rendimento numa ampla gama de condições de funcionamento. Isto significa que a maior parte da energia elétrica pode ser utilizada para acionar o compressor, sendo que uma menor parte é perdida sob a forma de calor no próprio motor.
No entanto, o que mais importa é o modo de funcionamento de toda a instalação. Em muitas fábricas, o consumo de ar comprimido varia ao longo do dia: a procura é diferente durante o arranque da linha de produção, diferente durante as pausas e ainda diferente durante o funcionamento de ferramentas individuais. Um compressor capaz de reduzir a velocidade, em vez de funcionar durante muito tempo em modo de marcha em vazio ou com restrição de fluxo, consegue adaptar melhor a produção de ar ao consumo atual.
As vantagens potenciais do acionamento PM e da regulação da velocidade incluem:
- redução das perdas de energia no acionamento;
- melhor aproveitamento da energia em carga parcial;
- menor risco de funcionamento prolongado sem produção, quando a procura diminui;
- manutenção mais estável da pressão definida;
- maior facilidade em adaptar o rendimento a um perfil de consumo variável.
As poupanças não devem ser avaliadas com base num único parâmetro nem numa percentagem anunciada. É necessário comparar o consumo de energia de todo o sistema em condições reais de funcionamento.
Motor PM e inversor – quando é que esta combinação faz sentido?
O inversor, também denominado conversor de frequência, regula a velocidade de rotação do motor. Num compressor de parafuso, isto permite alterar a capacidade do compressor em função do consumo de ar atual.
A combinação de um motor PM com um inversor pode ser particularmente vantajosa quando:
- a necessidade de ar comprimido varia significativamente ao longo do turno;
- a instalação apresentar picos de consumo periódicos, mas não exigir constantemente a capacidade máxima;
- é importante manter uma pressão o mais estável possível;
- a empresa pretende limitar o funcionamento prolongado do compressor com carga reduzida;
- o sistema tiver sido verificado quanto a fugas, perdas de pressão e dimensionamento correto das tubagens.
Nem todas as instalações necessitam de um único compressor de velocidade variável. Em salas de compressores de maior dimensão, uma solução frequentemente eficaz consiste num conjunto de equipamentos: um compressor de velocidade regulável cobre a parte variável da procura, enquanto as unidades de velocidade fixa asseguram a base de carga estável. A escolha de tal configuração deve basear-se em medições do consumo de ar.
Motor PM e motor de indução tradicional
| Critério | Motor PM | Motor de indução |
|---|---|---|
| Geração do campo do rotor | Ímanes permanentes | Indução eletromagnética no rotor |
| Perdas no rotor | Podem ser menores | Existem perdas associadas às correntes do rotor |
| Funcionamento a velocidade variável | Frequentemente utilizado com um sistema de controlo específico | Possível com um inversor, dependendo do motor e da aplicação |
| Eficiência em carga parcial | Pode ser vantajosa num sistema adequadamente concebido | Depende da construção do motor e do sistema de controlo |
| Aspetos mais importantes na compra | Rendimento do compressor completo e conformidade com o perfil de consumo | Rendimento do compressor como um todo e compatibilidade com o perfil de consumo |
O motor de indução continua a ser uma solução comprovada em muitos compressores industriais. A escolha entre este e o motor de magneto-permanente (PM) deve basear-se numa análise de todo o equipamento e, acima de tudo, na forma como o sistema de ar comprimido funciona na prática.
Como escolher um compressor de parafuso com motor PM?
A seleção deve começar pela identificação das necessidades da instalação e não apenas pela potência do motor. É importante recolher dados sobre o consumo real de ar, a pressão necessária, o número de consumidores, o tempo de funcionamento e a qualidade do ar exigida pelo processo.
1. Meça ou estime a necessidade de ar
Tenha em conta o caudal de todos os consumidores, o seu coeficiente de simultaneidade e a variação do consumo ao longo do dia. No caso de instalações de maior dimensão, a medição do caudal e da pressão durante um período de funcionamento representativo proporciona uma imagem mais fiável.
2. Compare o rendimento efetivo à pressão exigida
Não compare os equipamentos apenas com base na cilindrada ou na potência do motor. Verifique o caudal fornecido a uma pressão de funcionamento específica e o consumo de potência nos pontos de funcionamento relevantes.
3. Avalie o perfil de carga
Se a instalação funcionar quase constantemente a um nível semelhante, um compressor de rotação constante pode ser a escolha adequada. Se a carga variar significativamente, um acionamento PM com variador de frequência pode aproveitar melhor a energia – desde que seja corretamente selecionado.
4. Verifique a instalação, não apenas o compressor
Fugas, pressão de saída demasiado elevada, filtros obstruídos, diâmetros inadequados das tubagens e ausência de tratamento do ar podem aumentar os custos, independentemente do tipo de motor. Nem mesmo o melhor compressor conseguirá compensar os problemas na instalação.
5. Tenha em conta a manutenção e as condições de funcionamento
Verifique o calendário de manutenção, a disponibilidade de consumíveis, os requisitos de ventilação da sala de compressores, o nível de ruído indicado pelo fabricante e as possibilidades de monitorização do funcionamento do equipamento.
Preço de aquisição e custo total de utilização
Um compressor de parafuso com motor PM e regulação por inversor pode ter um preço de aquisição mais elevado do que um modelo mais simples. Ao tomar a decisão, vale a pena comparar o custo total de utilização, que inclui a energia elétrica, a manutenção, as peças de desgaste, as paragens, a qualidade do ar comprimido e o tempo de funcionamento previsto.
A rentabilidade depende do número de horas de funcionamento, do preço da energia, da variabilidade do consumo e do facto de o equipamento ter sido devidamente selecionado. O retorno do investimento deve ser calculado para uma instalação específica, com base em medições e pressupostos verificáveis.
FAQ – perguntas mais frequentes
O que significa PM num motor de compressor?
PM significa «Permanent Magnet», ou seja, íman permanente. Num motor PM, o rotor utiliza ímanes permanentes para gerar um campo magnético.
Um compressor de parafuso com motor PM consome sempre menos energia?
Nem sempre. Pode ser muito eficiente, especialmente quando integrado num sistema com inversor e com um consumo de ar variável, mas o consumo real depende do compressor e da instalação na sua totalidade.
O motor PM é adequado para funcionamento contínuo?
Isso depende da construção do compressor em questão, do seu ciclo de funcionamento e das condições de exploração. É necessário respeitar os dados técnicos e as recomendações do fabricante.
O compressor de parafuso é melhor do que o de pistão?
Não existe uma resposta única para todas as aplicações. Os compressores de pistão revelam-se frequentemente adequados para funcionamento intermitente, enquanto os compressores de parafuso são amplamente utilizados em situações em que é necessário um fornecimento estável e um tempo de funcionamento mais prolongado.
Como escolher a potência do motor do compressor?
A potência resulta do caudal exigido, da pressão, da tecnologia de compressão e da eficiência do equipamento. Em primeiro lugar, determine as necessidades da instalação em termos de ar comprimido e, em seguida, compare soluções completas no ponto de funcionamento exigido.
Resumo
O motor PM num compressor de parafuso utiliza ímanes permanentes e pode reduzir as perdas no acionamento. No entanto, o maior potencial de poupança surge quando todo o compressor é devidamente selecionado e a regulação da velocidade corresponde ao perfil real de consumo de ar comprimido.
Antes da compra, vale a pena avaliar o rendimento efetivo, o consumo de potência, as condições de funcionamento, a estanqueidade da instalação e os requisitos de qualidade do ar. Só esta abordagem permite comparar o custo real de utilização e escolher a solução adequada para a unidade.
