Em sistemas de refrigeração industrial, diversos fatores influenciam diretamente o consumo de energia das plantas. Em média, cerca de 60% do consumo total de uma indústria concentra-se na sala de máquinas, e, desse total, mais de 80% corresponde ao consumo dos compressores.
Quando se discute eficiência energética, a pressão de descarga é frequentemente mencionada como um dos principais pontos de otimização. No entanto, este artigo abordará outra variável igualmente relevante e diretamente influenciada pelos compressores: a pressão de sucção.
A importância da pressão de sucção
A pressão de sucção, também conhecida como pressão de aspiração, pressão de evaporação ou pressão do separador, determina diretamente a temperatura na qual o fluido refrigerante evaporará. Por exemplo, no caso da amônia:
- A 1,91 bar(g), a temperatura de evaporação é de -10°C.
- A 0 bar(g), a temperatura de evaporação cai para -33°C.
- A -0,3 bar(g), a temperatura atinge -40°C.
Nos dois últimos exemplos, uma redução de apenas 0,3 bar(g) na pressão resultou em uma queda de 7°C na temperatura de evaporação. Essa variação pode parecer pequena, mas seu impacto no consumo de energia é significativo.
Pressão de sucção e densidade do fluido
Além da temperatura, a variação da pressão de sucção afeta diretamente a densidade do fluido refrigerante. A densidade define a quantidade de massa de fluido contida em um determinado volume. Quando a pressão diminui, a densidade também reduz, resultando em menor massa de fluido transportada pelo compressor para um mesmo deslocamento volumétrico. Isso torna a compressão menos eficiente e aumenta o consumo de energia.
Uma analogia simples ajuda a entender esse efeito: imagine um operário transportando areia em uma carriola. Se ele usar uma pá grande, encherá a carriola rapidamente. Mas se utilizar uma colher de pedreiro, levará muito mais tempo e esforço para transportar a mesma quantidade de areia.
Deste modo o processo de compressão se torna menos eficiente e o consumo de energia mais alto para remover a mesma quantidade de calor.
Figura 01 – Ciclo de refrigeração em simples estágio com evaporação em -33°C e condensação em +35°C
Da primeira imagem podemos observar que o consumo de energia para operar o ciclo em -33°C foi de 540,6 kW de potência, enquanto o COP foi de 1,85.
Figura 02 – Ciclo de refrigeração em simples estágio com evaporação em -40°C e condensação em +35°C
Já na segunda imagem, operando a -40°C o consumo de energia foi de 719,6 kW enquanto o COP foi reduzido para 1,39.
Nesta ocasião, para 7°C de redução na temperatura de evaporação (0,3 bar (g) de diferença de pressão) tivemos um aumento do consumo de 179 kWh o que representa incríveis 33% de aumento do cosumo de energia.
O mito da corrente elétrica nos compressores
Mas você pode dizer,”Aqui na minha sala acontece o contrário, quando aumenta muito a pressão de sucção a corrente sobe, já quando a pressão diminui o compressor roda mais suave”. E essa afirmação é real. Entretanto quando a corrente do compressor sobe a capacidade de compressão aumenta muito, e ele se torna mais eficiente. já quando a corrente desce a capacidade diminui em proporções muito maiores e ele se torna menos efciente.
Caso real: Redução de consumo em uma indústria de processamento de aves
O poder que o aumento de pressão de sucção tem no consumo de energia é GIGANTE!. Em um projeto no qual participei, uma indústria de processamento de aves implementou o aumento da pressão de sucção como estratégia de eficiência energética. Os resultados foram expressivos:
No período apurado a empresa teve uma redução global do consumo de energia de 5,15%, em nove meses a redução foi de 1.536.204 kw, comparado com o ano anterior. o que resultou em uma economia financeira de cerca de R$ 750.000 reais. ( apenas em nove meses).
As vezes a pressão pode estar mais baixa por fatores relacionados à
- Temperatura de congelamento
- Temperatura ambiente em túneis
- Presença de água na amônia
- Desconhecimento da equipe operacional
- Evitar problemas (é mais cômodo assim)
Uma análise detalhada do sistema frequentemente revela oportunidades para aumentar a pressão de sucção sem comprometer a operação, resultando em melhorias significativas na eficiência energética e redução de custos.
E você, já analisou a pressão de sucção do seu sistema? Deixe seu comentário e compartilhe sua experiência!
