64 Revista O Papel - dezembro/December 2014

COLUNA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

PESQUISADOR DAS ÁREAS DE MEIO AMBIENTE E ENERGIA DO NÚCLEO INTERDISCIPLINAR DE PLANEJAMENTO ENERGÉTICO (NIPE), DA UNIVER-SIDADE DE CAMPINAS (UNICAMP-SP). E-MAIL: MAURO_BERNI@YAHOO.COM.BR.

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POR MAURO DONIZETI BERNI,

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E OS SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO

O aproveitamento de oportunidades de eficiência energética gera diversos benefícios, tais como melhor utilização de recursos naturais escassos

e redução de impactos ambientais associados ao uso da energia, além de, em muitos casos, bom retorno finan-ceiro. No setor industrial a eficiência energética repre-senta uma ótima ferramenta para reduzir os custos com energia elétrica, porém a utilização de técnicas para melhorias em sistemas industriais no Brasil ainda não alcançou o êxito esperado.

As ações de eficiência energética no setor de celulose e papel podem ser utilizadas em vários campos: siste-mas de iluminação, de força motriz e de bombeamento, produção eficiente de ar comprimido e processos indus-triais mais específicos. A produção de ar comprimido pode ser um dos processos mais dispendiosos da planta industrial.

Atualmente, produz-se a maior parte do ar com-primido em compressores acionados por motores elétricos, o que pode elevar de forma significativa o

consumo de energia elétrica. Daí o interesse em ra-cionalizar energia nesses sistemas. Um sistema com-pleto de ar comprimido compreende o compressor de ar, o projeto e a instalação da rede de distribuição de ar comprimido e ainda os pontos de consumo. O compressor é um equipamento mecânico que capta o ar ambiente e eleva sua pressão. Motores elétricos normalmente fornecem a energia consumida para acio-nar o compressor. Os controles servem para regular a quantidade de ar comprimido que está sendo produzi-da, enquanto os equipamentos de tratamento removem contaminantes e os acessórios mantêm o sistema ope-rando adequadamente.

Entre os problemas mais frequentes em sistemas de ar comprimido tem-se: 1) ao longo do tempo, o sistema fica sobrecarregado, trabalhando acima da capacidade inicialmente projetada, apesar de todo o cuidado no projeto e instalação inicial da rede; e 2) não se faz um redimensionamento para as expansões desejadas, de modo a levar a perdas e baixas pressões.

Um sistema adequado deve ter suficiente pressão de ar nos pontos de conexão; mínimos vazamentos de ar; adequada capacidade e qualidade de ar; layout bem planejado; eficientes acessórios para as linhas de ar; sistema bem documentado; desenhos e plano de manu-tenção. O conhecimento do balanço energético caracte-rístico deste sistema pode contribuir muito para identi-ficar as perdas que reduzem a eficiência do sistema e para fornecer um ponto de partida para identificação de oportunidades e seleção/implementação de ações de melhorias da eficiência. A figura em destaque mostra um balanço de energia característico de perdas de um sistema de ar comprimido.

Um sistema completo de ar comprimido compreende o compressor de ar, o projeto e a instalação da rede de distribuição de ar comprimido e ainda os pontos de consumo

Perda de calor de

compressão 84%

Perda por vazamento de ar 5%

Perda por queda de pressão

2%

Perda nas aplicações de

uso final 9%

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COLUNA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

O Manual do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel) indica os passos para caracterizar um sistema de ar comprimido específico.1. Elaborar um diagrama de blocos do processo produtivo e das ins-

talações da planta, indicando onde o ar comprimido é utilizado.2. Com base no layout da planta ou na instalação industrial, in-

dicar a localização dos componentes do sistema de ar com-primido e as condições operacionais nominais ou de projeto (pressões, vazões, temperaturas, etc.).

3. Criar um perfil dos “parâmetros operacionais” (demanda de ar comprimido, produção de ar comprimido, consumo de energia elé-trica e pressão) do sistema ao longo do dia, da semana, do mês e do ano – o que for necessário para entender o funcionamento do sistema e verificar a ocorrência ou não de sazonalidades.

4. Levantar os dados reais (medições) e, a partir da instrumenta-ção existente ou de medições instantâneas, verificar os valores reais dos parâmetros operacionais, bem como levantar o regime de funcionamento, picos de carga, consumo e capacidades to-tais e por período. Finalmente, calcular a energia consumida e seu respectivo custo, com comparações de índices de referência (os mais usuais nos sistemas de ar comprimido são os de custo

específico de ar comprimido, eficiência do compressor e con-sumo específico). O custo específico relaciona a quantidade de energia elétrica consumida e seu respectivo preço para pro-duzir 1 m³ de ar comprimido (custo unitário de produção ar comprimido, R$/m³). A eficiência de compressão está relacio-nada à quantidade de energia elétrica (kWh) que o compressor consome para produzir 1 m³ de ar comprimido na pressão de operação do sistema (kWh/m³). O consumo específico ou a ne-cessidade de ar comprimido do produto final corresponde à quantidade de ar comprimido necessária para a produção de uma unidade de produto (m³/t).

Dados de diagnóstico energético de uma empresa de médio por-te, equipada com quatro compressores de 200 kW e capacidade de ar total do sistema de 3.600 m3/h, com vazamentos na rede, mos-trou que as perdas eram da ordem de 48%, ou seja, desperdício de 384 kW, o equivalente a R$ 248.832,00 por ano.

A correta utilização final do ar comprimido, que consiste na justa manutenção dos equipamentos de linha e principalmente na edu-cação dos usuários, é de fundamental importância para se conse-guir um sistema funcional e econômico, sem desperdícios em qual-quer tipo de planta industrial. n