Aproveite o Calor do Ar Comprimido: Aumente Eficiência e Reduza Emissões de CO₂

O seguinte é um trecho do artigo Recuperação de Calor da Compressão de Ar por Deepak Vetal, gerente de marketing de produto, parafuso isento de óleo, centrífugo e alta pressão, Atlas Copco Compressors. A versão completa pode ser lida online ou na edição de setembro da Chemical Processing.

Fabricantes enfrentam mandatos cada vez mais rigorosos para restringir emissões de dióxido de carbono. Recuperar o subproduto de calor do ar comprimido é um passo que plantas de processo podem tomar para ajudar a reduzir emissões de CO2 e o risco de penalidades por não atender aos padrões ambientais emergentes. Fazer isso também diminuirá o custo total do ciclo de vida.

Na compressão de ar, a energia elétrica usada para comprimir o ar é transformada em calor. No entanto, não é a única fonte de energia durante a compressão de ar. Outra fonte importante é a umidade contida no ar que entra na admissão do compressor. Após a compressão, essa umidade é condensada em líquido à medida que o ar é resfriado no intercooler e aftercooler. No processo de resfriamento deste ar, o calor latente de condensação é liberado na água de resfriamento. (A quantidade de calor latente de condensação depende da temperatura e umidade relativa do ar de admissão.)

O processo de compressão do ar inclui várias instâncias onde calor é gerado e transferido para o sistema de água de resfriamento. Parte do calor de compressão passa para a água de resfriamento ao redor dos elementos de compressão através das jaquetas de resfriamento dos elementos; uma quantidade significativa de calor é liberada no sistema de água de resfriamento dos coolers. Além disso, o calor removido do óleo quente no cooler de óleo é descarregado no sistema de água de resfriamento.

A porcentagem de energia elétrica recuperável depende das condições operacionais do compressor. Temperatura do ar de admissão, umidade relativa, temperatura da água e pressão todas desempenham um papel.

Alguma energia é perdida através de ineficiências do motor, via radiação de componentes como o elemento e o cooler, e no calor residual e calor de condensação restante no ar de saída.

Se combinarmos todos esses fatores em uma visão geral (Figura 1), o resultado líquido é que, para condições industriais típicas, podemos recuperar 90-95% da energia de entrada elétrica. E em condições específicas, recuperar mais de 95% é possível. Um sistema de recuperação de energia usa essa energia para produzir água quente.

Fundamentos da Recuperação de Energia

Compressores equipados com tecnologia de recuperação de energia apresentam um circuito de água de resfriamento modificado para garantir a recuperação da maior quantidade possível de energia na temperatura mais alta possível. O circuito de resfriamento flui através do cooler de óleo, depois através das jaquetas dos elementos de compressão e finalmente através dos coolers. A água que sai de um compressor com recuperação de energia pode chegar a 90°C (194°F); a temperatura pode ser regulada para atender aos requisitos do processo.

Uma unidade de controle especificamente projetada para sistemas de recuperação de energia (Figura 2) pode transferir a energia recuperada enquanto oferece proteção ideal do compressor. A unidade de controle é instalada entre o compressor de ar e o circuito separado de água de resfriamento, criando um circuito de recuperação de energia completamente independente e fechado.

A unidade de controle de recuperação de energia pode gerenciar a energia recuperável e o fluxo de água de múltiplos compressores — até seu limite máximo de energia fornecida. A unidade frequentemente vem com vários recursos de segurança, um sistema de desareação, uma válvula de alívio de pressão e uma válvula de expansão que controla a pressão no sistema de água.

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Você pode ler o artigo completo sobre o processo e benefícios da recuperação de calor de compressores aqui. Para saber mais sobre a linha de compressores da Atlas Copco e a economia de energia que oferecem, entre em contato com nossos especialistas hoje ou deixe um comentário abaixo.