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Custo do ar comprimido e dos vazamentos

Informe o compressor, as horas e o preço da energia e descubra o custo do ar, quanto se perde com vazamentos e operação em alívio e quanto rendem o programa de vazamentos e a redução de pressão.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Estimativa preliminar
Compressor e sistema
Vazamentos

Medição usual: com a fábrica parada, o tempo em carga do compressor dividido pelo tempo total.

Melhorias propostas
Análise econômica
—Custo anual de energia do ar comprimido
—

Para onde vai a energia

Energia anual dividida entre consumo útil, vazamentos e operação em alívio, hoje e com as melhorias.

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Custo anual de um único furo

Cada linha é um diâmetro de furo; escoamento crítico em orifício, com o preço da energia e as horas informados.

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Próximo passo

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Retorno do projeto

Fluxo de caixa da melhoria: investimento no ano 0 e economia anual corrigida pelo aumento informado, descontada pela TMA.

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O memorial reúne entradas, resultados, equações, hipóteses e referências desta página, com campos para projeto, responsável e revisão. Na janela de impressão, escolha Salvar como PDF.

Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Energia anual = P × (fração em carga) × horas + P × (fração de alívio) × (1 − fração em carga) × horas
Potência específica = P ÷ FAD; custo do ar = custo anual ÷ volume anual produzido
Furo (escoamento crítico, gás ideal): ṁ = Cd · A · p1 · √(γ ÷ (R·T)) · (2 ÷ (γ+1))^((γ+1) ÷ (2(γ−1))), com γ = 1,4
Trabalho de compressão (adiabático, n estágios): W ∝ n · [(p2 ÷ p1)^((γ−1) ÷ (γ·n)) − 1]
Vazamento após redução de pressão ∝ pressão absoluta (escoamento crítico)

Hipóteses e limites

  • Potência em carga constante e potência em alívio como fração dela; controles com inversor de frequência podem diferir.
  • Ar de admissão a 20 °C e 1,013 bar; vazamentos tratados como orifícios com coeficiente de descarga informado.
  • A redução de pressão supõe que todos os usuários continuam atendidos; verifique o pior ponto da rede antes.
  • Validação: com coeficiente de descarga 1, a vazão calculada coincide com a tabela de vazamentos do DOE (furo de 1/8" a 100 psig ≈ 26 cfm); o padrão 0,65 representa furos de borda viva.
  • Demanda artificial (uso não regulado que cresce com a pressão) não incluída: a economia real tende a ser maior.

Normas e documentos técnicos

  • ISO 11011:2013: Compressed air — Energy efficiency — Assessment
  • ISO 1217:2009: Displacement compressors — Acceptance tests (FAD and specific energy)
  • ISO 8573-1:2010: Compressed air — Contaminants and purity classes
  • U.S. DOE, Improving Compressed Air System Performance: A Sourcebook for Industry (3rd ed.); Compressed Air Challenge, Best Practices for Compressed Air Systems
  • Escoamento compressível em orifício: Shapiro, The Dynamics and Thermodynamics of Compressible Fluid Flow / choked orifice flow

Legislação e regulamentos no Brasil

  • NR-13: reservatórios de ar comprimido são vasos de pressão — placa de identificação, PMTA, válvula de segurança, inspeções periódicas e prontuário
  • NR-12: segurança de máquinas, inclusive sistemas pneumáticos e bloqueio de energia
  • Lei nº 10.295/2001 (Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia)

Perguntas frequentes

Quanto custa um vazamento de ar comprimido?

Um furo de 3 mm a 7 bar perde cerca de 0,43 m³/min (coeficiente de descarga 0,65). Com 6,25 kW/(m³/min), 6.000 h por ano e energia a R$ 0,70/kWh, custa por volta de R$ 11 mil por ano. O gráfico mostra o custo por diâmetro e pressão.

Reduzir 1 bar economiza quanto?

O trabalho de compressão cai cerca de 7% a 8% por bar na faixa de 6 a 8 bar, e os vazamentos diminuem junto, porque a vazão por um furo é proporcional à pressão absoluta.

Como medir o percentual de vazamento?

Com a produção parada e o sistema pressurizado, meça o tempo em carga do compressor num intervalo. Tempo em carga dividido pelo tempo total é a fração da produção perdida em vazamentos (método do DOE e da ISO 11011).