Study, Evaluation and Implementation of Improvement in a Compressed Air Plant

Estudo, Avaliação e Implementação de Melhorias de uma Instalação de Geração de Ar Comprimido

Abstract

This paper presents a study of a compressed air generation system in a bus manufacturer, being evaluated the operation of the compressors to identify the electric energy consumption. A maintenance plan is elaborated to correct the air system leaks and also proposes the reuse of thermal energy generated by the compressors. Initially, as for the purpose of this paper, a revision of fundamentals related to thermodynamics transformation is presented. Afterwards, some important electric energy concepts will lead to the understanding of the energy consumption of the compressors. Then, an overview about compressed air generation systems will be showed with the goal of understanding techniques of energetic efficiency. The tools used in this study for collecting data were the software of a compressor manufacturer with pressure transducers and an energy analyzer. The basic concepts and their uses will be shown along this paper. The proposal of electric energy consumption reduction was achieved with the installation of compressor operation managers and yields a reduction about 60,600 kWh per month, which provided a monthly saving of R$19,400.00, validating the collected data. For heat recovery from the cooling air compressors, externally finned coils were sized to heat water up to 55 ^◦C and used in a process of heating rubber gaskets. For air leakage reduction, a working methodology to
perform the corrective and preventive maintenance has been prepared, and a control system in the form of internal audit. The obtained air leakage reduction was about 50%.

Resumo: Este trabalho apresenta um estudo de um sistema de geracão de ar comprimido em um fabricante de ônibus rodoviário. Primeiramente, avaliou-se o funcionamento dos compressores para se determinar o consumo de energia eletrica e se identificar um possível aproveitamento da energia termica liberada pelos mesmos. Ainda, os principais pontos de vazamentos da rede de ar comprimido foram identificados para que uma ação corretiva fosse tomada. Para o desenvolvimento deste trabalho, é inicialmente feita uma revisão dos conceitos fundamentais envolvidos, sendo, em linhas gerais, revisados os conceitos básicos de transformacões termodinâmicas. Uma introdução à energia elétrica é apresentada para levar ao entendimento do consumo dos compressores. Uma abordagem geral sobre o sistema de geração de ar comprimido é mostrada com o intuito de compreender técnicas de eficiência energetica. As ferramentas utilizadas no desenvolvimento do trabalho foram basicamente analisadores de energia. A proposta de redução do consumo de energia elétrica com a instalação de um gerenciador foi alcançada, ou seja, houve uma redução de aproximadamente 60.600 kWh mensais, o que proporcionou uma economia mensal de R$19.400,00, validando o levantamento de dados. Para o aproveitamento de energia termica foi dimensionada uma serpentina de aquecimento de água que poderá ser usada em processo de aquecimento de guarnições de borracha. Além disso, para sanar os vazamentos na rede de ar comprimido foi implantado um plano de manutenção, permitindo a redução dos vazamentos de ar em quase 50%.