Eficiencia Energetica Teoria e Pratica

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  • Efi cincia Energtica

    Teoria & Prtica

    1a Edio

    Eletrobrs / PROCEL EDUCAO

    Universidade Federal de Itajub - UNIFEI

    FUPAI

    Itajub, 2007

  • EFICINCIA ENERGTICA

    Teoria & Prtica

    Coordenao

    Milton Csar Silva Marques (Eletrobrs/PROCEL)

    Jamil Haddad (UNIFEI/EXCEN)

    Eduardo Crestana Guardia

    Autores1

    Afonso Henriques Moreira Santos

    Edson da Costa Bortoni

    Eduardo Crestana Guardia

    Fbio Jos Horta Nogueira

    Jamil Haddad

    Luiz Augusto Horta Nogueira

    Marcelo Jos Pirani2

    Marcos Vincius Xavier Dias

    Osvaldo Venturini

    Ricardo Dias Martins de Carvalho

    Roberto Akira Yamachita

    1 Professores e Pesquisadores da Universidade Federal de Itajub2 Professor da Universidade Federal da Bahia

  • Diagramao, foto e criao da capa:

    Marcos Vincius Xavier Dias

    Reviso de texto:

    Kelly Fernanda dos Reis

    ISBN: 978-85-60369-01-0

  • A publicao do livro Efi cincia Energtica: Teoria & Prtica s foi poss-vel graas ao apoio do PROCEL EDUCAO, subprograma do PROCEL - Programa Nacional de Conservao de Energia Eltrica, cuja secretaria executiva encontra-se na Eletrobrs, empresa do Ministrio de Minas e Energia.

    A reproduo parcial ou total desta obra s permitida com a devida auto-rizao dos autores. As opinies mencionadas na presente publicao so de res-ponsabilidade dos autores e no representam necessariamente o ponto de vista da Eletrobrs / PROCEL.

  • MINISTRIO DE MINAS E ENERGIA

    Ministro InterinoNelson Jos Hubner Moreira

    DEPARTAMENTO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO ENERGTICO

    DiretoraLaura Cristina da Fonseca Porto

    MINISTRIO DA EDUCAO

    MinistroFernando Haddad

    CENTRAIS ELTRICAS BRASILEIRAS S. A. - ELETROBRS

    Presidente InterinoValter Luiz Cardeal de Souza

    PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAO DE ENERGIA ELTRICA- PROCEL

    Secretrio ExecutivoJoo Ruy Castelo Branco de Castro

    SupervisoLuiz Eduardo Menandro de VasconcellosHamilton Pollis

    Coordenao GeralMilton Csar Silva Marques

    UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUB - UNIFEI

    ReitorRenato de Aquino Faria Nunes

    FUNDAO DE PESQUISA E ASSESSORAMENTO INDSTRIA - FUPAI

    PresidenteDjalma Brighenti

    FICHA TCNICA

  • VII

    Prefcio .................................................................................................................................... XVII

    Apresentao ........................................................................................................................ XIX

    Captulo 1 - GERENCIAMENTO ENERGTICO

    1.1. Introduo ...................................................................................................................... 1

    1.2. Relatrio do Diagnstico Energtico .................................................................... 4

    1.3. Comisso Interna de Conservao de Energia .................................................. 6

    1.4. Caso 1: Correo do fator de potncia na Cifa Txtil ....................................... 13

    1.4.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 13

    1.4.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 13

    1.4.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 13

    1.4.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 17

    1.4.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 18

    1.4.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 19

    1.5. Caso 2: Efi cientizao predial no Edifcio Linneo de Paula Machado ....... 21

    1.5.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 21

    1.5.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 22

    1.5.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 23

    1.5.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 24

    1.5.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 28

    1.5.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 29

    1.6. Caso 3: Campanha de conscientizao do uso de energia na TOSHIBA .. 30

    1.6.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 30

    1.6.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 30

    NDICE

  • VIII

    1.6.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 32

    1.6.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 34

    1.6.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 35

    1.6.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 36

    1.7. Caso 4: Parmetros para formao da CICE na CONTINENTAL .................... 38

    1.7.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 38

    1.7.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 38

    1.7.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 40

    1.7.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 41

    1.7.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 43

    1.7.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 44

    1.8. Caso 5: Sistema de Gesto energtica na MASA da Amaznia ................... 45

    1.8.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 45

    1.8.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 45

    1.8.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 46

    1.8.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 47

    1.8.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 49

    1.8.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 50

    Bibliografi a Gerenciamento Energtico ...................................................................... 52

    Captulo 2 - SISTEMAS DE ILUMINAO

    2.1. Introduo ...................................................................................................................... 55

    2.2. Defi nies ....................................................................................................................... 55

    2.2.1. Controlador de luz ................................................................................................ 55

    NDICE

  • IX

    2.2.2. Depreciao do fl uxo luminoso ....................................................................... 56

    2.2.3. Difusor ....................................................................................................................... 56

    2.2.4. Efi cincia Luminosa de uma fonte .................................................................. 57

    2.2.5. Fator de manuteno .......................................................................................... 57

    2.2.6. Fator de utilizao ................................................................................................ 57

    2.2.7. Iluminncia ............................................................................................................. 58

    2.2.8. ndice de Reproduo de Cor .......................................................................... 59

    2.2.9. Mortalidade de lmpadas .................................................................................. 59

    2.2.10. Reator ...................................................................................................................... 60

    2.2.11. Vida Mediana Nominal ..................................................................................... 60

    2.3. Clculo de Iluminao ................................................................................................ 60

    2.3.1. Escolha do Nvel de lluminamento ................................................................. 60

    2.3.2. Determinao do Fator do Local .................................................................... 61

    2.3.3. Escolha das Lmpadas e das Luminrias ...................................................... 61

    2.3.4. Determinao do Fator de Utilizao ........................................................... 61

    2.3.5. Determinao do Fluxo Total ........................................................................... 62

    2.3.6. Clculo do Nmero de Luminrias .................................................................. 63

    2.3.7. Distribuio das Luminrias .............................................................................. 64

    2.4. Consideraes sobre as luminrias ....................................................................... 65

    2.5. Caso 1: Substituio da iluminao na Cia. Tecidos Santanense ................ 68

    2.5.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 68

    2.5.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 68

    2.5.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 68

    2.5.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 69

    NDICE

  • X2.5.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 70

    2.5.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 71

    2.6. Caso 2: Aproveitamento da luz natural na MICHELIN ..................................... 73

    2.6.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 73

    2.6.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 73

    2.6.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 73

    2.6.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 74

    2.6.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 75

    2.6.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 76

    2.7. Caso 3: Aplicao da tecnologia T5 na METAGAL ............................................ 76

    2.7.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 76

    2.7.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 76

    2.7.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 78

    2.7.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 79

    2.7.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 82

    2.7.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 83

    Bibliografi a Iluminao ...................................................................................................... 84

    Captulo 3 - ACIONAMENTOS

    3.1. Introduo ..................................................................................................................... 87

    3.2. Perdas e Rendimento ................................................................................................. 89

    3.3. Motor de alto rendimento ........................................................................................ 92

    3.4. Anlise de carregamento .......................................................................................... 94

    NDICE

  • XI

    3.5. Anlise do processo dinmico ................................................................................ 96

    3.6. Anlise trmica ............................................................................................................. 100

    3.7. O que fazer com motores sobredimensionados ............................................. 101

    3.8. Economia de energia com o uso de controladores de velocidade ............ 102

    3.9. Caso 1: Substituio tecnolgica na Buaiz ......................................................... 106

    3.9.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 106

    3.9.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 106

    3.9.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 108

    3.9.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 108

    3.9.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 112

    3.9.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 112

    3.10. Caso 3: Substituio por alto rendimento e inversores na Cocelpa ........ 113

    3.10.1. Caractersticas da empresa .............................................................................. 113

    3.10.2. Apresentao e objetivos ................................................................................ 113

    3.10.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ............................. 115

    3.10.4. Detalhes da implementao ........................................................................... 115

    3.10.5. Prazos e custos ..................................................................................................... 117

    3.10.6. Resultados e benefcios alcanados............................................................. 118

    3.11. Caso 4: Controle da velocidade de ventiladores na SANTHER .................. 119

    3.11.1. Caractersticas da empresa .............................................................................. 119

    3.11.2. Apresentao e objetivos ................................................................................ 119

    3.11.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ............................. 120

    3.11.4. Detalhes da implementao ........................................................................... 121

    NDICE

  • XII

    3.11.5. Prazos e custos ..................................................................................................... 126

    3.11.6. Resultados e benefcios alcanados............................................................. 127

    Bibliografi a Acionamentos ............................................................................................... 128

    Captulo 4 - CONDICIONAMENTO AMBIENTAL

    4.1. Introduo .................................................................................................................. 131

    4.2. Melhorias Relativas Estrutura ........................................................................... 132

    4.2.1. Transmisso Trmica ......................................................................................... 132

    4.2.2. Insolao ............................................................................................................... 133

    4.2.3. Infi ltrao de Ar e Umidade ........................................................................... 133

    4.2.4. Gerao Interna ..................................................................................................... 133

    4.3. Melhorias Relativas ao Sistema de Condicionamento de Ar .................... 135

    4.3.1. Projeto do Sistema ........................................................................................... 135

    4.3.2. Operao do Sistema ....................................................................................... 136

    4.3.3. Manuteno do Sistema.................................................................................. 137

    4.4. Melhorias por Tipo de Sistema de Ar Condicionado ................................... 139

    4.4.1. Sistemas Com Vazo de Ar Varivel ............................................................ 139

    4.4.2. Sistemas Com Vazo de Ar Constante ....................................................... 139

    4.4.3. Sistemas de Induo ......................................................................................... 140

    4.4.4. Sistemas Duplo Duto ........................................................................................... 140

    4.4.5. Sistemas de Zona nica .................................................................................. 141

    4.4.6. - Sistemas com Reaquecimento Terminal .................................................... 141

    4.5. Controle e Regulagem ............................................................................................ 142

    4.6. Rendimentos dos Equipamentos de Condicionamento de Ar ................ 142

    NDICE

  • XIII

    4.7. Caso 1: Instalao de termo-acumulao na FIESP ......................................... 144

    4.7.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 144

    4.7.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 145

    4.7.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 147

    4.7.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 148

    4.7.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 152

    4.7.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 152

    4.8. Caso 2: Modernizao da CAG no Hospital do Corao ................................ 155

    4.8.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 155

    4.8.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 155

    4.8.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 156

    4.8.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 157

    4.8.5. Prazos ......................................................................................................................... 161

    4.8.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 161

    4.9. Caso 3: Unifi cao de CAGs na Telefnica ........................................................... 162

    4.9.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 162

    4.9.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 162

    4.9.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 163

    4.9.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 164

    4.9.5. Prazos ........................................................................................................................ 167

    4.9.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 169

    4.10. Caso 4: Modernizao da CAG no Edifcio Faria Lima .................................. 170

    4.10.1. Caractersticas da empresa .............................................................................. 170

    4.10.2. Apresentao e objetivos ................................................................................ 170

    NDICE

  • XIV

    4.10.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ............................. 172

    4.10.4. Detalhes da implementao ........................................................................... 173

    4.10.5. Prazos e custos ..................................................................................................... 176

    4.10.6. Resultados e benefcios alcanados............................................................. 177

    4.11. Caso 5: Automao e substituio da CAG no Condomnio So Luiz .... 180

    4.11.1. Caractersticas da empresa .............................................................................. 180

    4.11.2. Apresentao e objetivos ................................................................................ 180

    4.11.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ............................. 181

    4.11.4. Detalhes da implementao ........................................................................... 181

    4.11.5. Prazos e custos ..................................................................................................... 186

    4.11.6. Resultados e benefcios alcanados............................................................. 186

    Bibliografi a Condicionamento Ambiental .................................................................. 189

    Captulo 5 - SISTEMAS DE AR COMPRIMIDO

    5.1. Introduo ...................................................................................................................... 191

    5.2. Conceitos tericos bsicos ....................................................................................... 192

    5.2.1. Rendimento dos Compressores ....................................................................... 192

    5.2.2. Compresso dos Gases........................................................................................ 193

    5.2.3. Trabalho Terico de Compresso..................................................................... 197

    5.2.4. Compresso em Estgios.................................................................................... 198

    5.2.5. Potncia Real de Compresso .......................................................................... 199

    5.3. Melhoria da efi cincia em sistemas de ar comprimido ................................. 200

    5.4. Caso 1: Gerenciamento do ar comprimido na MICHELIN.............................. 203

    5.4.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 203

    5.4.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 203

    NDICE

  • XV

    5.4.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 204

    5.4.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 204

    5.4.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 207

    5.4.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 208

    5.5. Caso 2: Gerenciamento de ar comprimido na 3M do Brasil ......................... 209

    5.5.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 209

    5.5.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 210

    5.5.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 210

    5.5.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 211

    5.5.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 213

    5.5.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 213

    5.6. Caso 3: Recuperao de calor em compressores na Belgo Bekaert .......... 216

    5.6.1. Caractersticas da empresa ................................................................................ 216

    5.6.2. Apresentao e objetivos ................................................................................... 216

    5.6.3. Metodologia adotada para implantao do projeto ................................ 216

    5.6.4. Detalhes da implementao ............................................................................. 217

    5.6.5. Prazos e custos ....................................................................................................... 221

    5.6.6. Resultados e benefcios alcanados ............................................................... 222

    Bibliografi a Sistemas de Ar Comprimido .................................................................... 223

    AGRADECIMENTOS FINAIS .................................................................... 224

    NDICE

  • XVII

    Para defi nir estratgias, como a de mobilizar a sociedade para o uso respon-svel e efi ciente da energia eltrica, combatendo seu desperdcio, o Governo Federal, por intermdio do Ministrio de Minas e Energia, criou, em 1985, o PROCEL - Progra-ma Nacional de Conservao de Energia Eltrica, cuja Secretaria Executiva exercida pela Eletrobrs.

    Ao economizar energia, estamos adiando a necessidade de construo de novas usinas geradoras e sistemas eltricos associados, disponibilizando recursos para outras reas e contribuindo para a preservao da natureza.

    A partir de sucessivas crises nacionais e internacionais, afetando o abasteci-mento, durante as quais a economia de energia passou a fazer parte de um grande esforo nacional de combate ao desperdcio, o PROCEL ampliou sua rea de atuao, desenvolvendo uma srie de projetos, dirigidos para as classes de consumo indus-trial, comercial, residencial, iluminao pblica, rural e poder pblico, com nfase em prdios pblicos.

    Concomitantemente, dentre outras iniciativas relevantes, o Programa con-tribuiu para a melhoria do rendimento energtico de materiais e equipamentos el-tricos de uso fi nal, por meio da outorga do Selo PROCEL de Economia de Energia, capacitou tecnologicamente centros de pesquisa e laboratrios, visando imple-mentao da Lei de Efi cincia Energtica (Lei 10.295 de 17 de outubro de 2001), alm de interagir com instituies voltadas educao formal do pas em conformidade com a Lei de Diretrizes e Bases da Educao Nacional, com o objetivo de retirar o con-sumo perdulrio do Brasil, avaliado em cerca de 20% do consumo total de energia eltrica do pas.

    A interao com o processo educativo se fez, a partir de 1993, por meio de um Acordo de Cooperao Tcnica entre os Ministrios de Minas e Energia e o da Educao, estabelecendo, para cada nvel de ensino, uma forma apropriada de abor-dar as questes da conservao de energia.

    Na Eletrobrs/PROCEL, o ncleo denominado PROCEL EDUCAO se orga-nizou para atender nova demanda, estabelecendo parcerias com competncias tcnicas educativas que pudessem desenvolver um produto adequado Educao Bsica, Educao Mdia Tcnica e Educao Superior.

    PREFCIO

  • XVIII

    A conservao de energia, como conceito socioeconmico, tanto no uso fi nal como na oferta de energia, est apoiada em duas ferramentas, para conquistar sua meta: mudana de hbitos e efi cincia energtica. Na rea educativa, o foco mudan-a de hbitos fi cou sediado na Educao Bsica (Infantil, Fundamental e Mdia). Nas Escolas Tcnicas (nvel mdio) e nas Instituies de Nvel Superior, fi caram sediadas as questes da efi cincia energtica, diretamente ligadas s tcnicas e tecnologias disponveis para a conservao de energia.

    A efi cincia energtica, como instrumento de conservao de energia, cada vez mais se aproxima das necessidades do cidado brasileiro. Esse cada vez mais consciente de sua importncia para economia do pas, para o meio-ambiente e, por-tanto, para toda a sociedade. Os corpos docentes e discentes de nossas universida-des se destacam, pois, alm de cidados so educadores e educandos que podem, nas suas atividades dirias, contribuir para a disseminao da efi cincia energtica e sua melhoria. Com esse propsito, preciso que sistemas, metodologias, tecnolo-gias, materiais e equipamentos, sejam conhecidos por professores e alunos do en-sino superior, principalmente os de engenharia e os de arquitetura, os quais esto diretamente conectados ao tecnicismo envolvido com esse tema.

    com esse intuito que esta publicao, resultado da parceria entre a Ele-trobrs/PROCEL e a Universidade Federal de Itajub (UNIFEI-MG), disponibilizada especialmente para o meio acadmico, podendo servir de apoio s disciplinas de efi cincia energtica nas Instituies de Ensino Superior.

    Luiz Eduardo Menandro de Vasconcellos

    Eletrobrs/PROCEL

    PREFCIO

  • XIX

    Pelo exemplo se ensina, pelo exemplo se aprende. Com esse enfoque, ba-seando-se em casos concretos de reduo de perdas energticas, implementados em empresas industriais e comerciais brasileiras, este livro visa apresentar aspectos tericos e prticos do uso responsvel da energia e estimular sua adoo. Embora possa, em bases economicamente competitivas, aportar efetivos e relevantes resul-tados na economia de recursos naturais e na mitigao do impacto ambiental dos sistemas energticos, o incremento da efi cincia energtica junto aos usurios uma alternativa ainda freqentemente considerada de forma limitada, sendo imperativo difundir seus mtodos e resultados. Nesse sentido, os casos estudados abrangem praticamente todos os aspectos de interesse, abrangendo gerenciamento energ-tico, sistemas de iluminao, acionamentos, ar comprimido e condicionamento am-biental; entre outros temas especfi cos.

    Como um ponto a ressaltar, as aes envolvendo efi cincia energtica real-mente podem ser uma alternativa para a sociedade no atendimento da expanso da demanda de energia. A crise energtica vivida no Brasil em 2001, a despeito das prticas de racionamento adotadas, mostrou que o fomento efi cincia ou conser-vao de energia, contribuiu, efetivamente, com o esforo de se manter o equilbrio oferta-demanda de energia eltrica. Nessa direo, decisivo o papel do usurio, j que enquanto a deciso de se investir na expanso da oferta de energia eltrica, a despeito dos mecanismos de mercado, induzida principalmente por aes e incen-tivos governamentais, a opo de atuar atravs da reduo das perdas e desperdcios por meio da efi cincia energtica compete, em grande parte, ao consumidor fi nal.

    Alm disso, enquanto no passado a efi cincia energtica era tratada, basi-camente, sob o aspecto tcnico, ou seja, a economia de energia era conseguida por meio do emprego de um equipamento mais efi ciente ou de uma nova tecnologia agregada ao prprio equipamento ou processo. Recentemente, reconhecendo o papel dos consumidores, os aspectos comportamentais e os atos de motivao e marketing, atrelados s questes ambientais, tm sido cada vez mais valorizados. Com efeito, resultados signifi cativos na economia de energia podem ser consegui-dos mediante a simples sensibilizao dos usurios assegurada pela correta informa-o. Sem dvida, para o bom uso da energia, necessrio difundir informao e o conhecimento aplicado.

    APRESENTAO

  • Atuando nesse contexto, em seu propsito bsico de capacitar e formar pro-fi ssionais, a preocupao de aliar aos trabalhos tericos s atividades de campo sem-pre foi uma caracterstica da Universidade Federal de Itajub - UNIFEI. Essa aborda-gem fi cou especialmente evidenciada desde o incio dos trabalhos com o Programa Nacional de Conservao de Energia Eltrica PROCEL em 1988 com a implemen-tao do Curso sobre Estudos de Otimizao Energtica (COENE), na antiga Escola Federal de Engenharia de Itajub. A preocupao central dos coordenadores desse curso era complementar os Diagnsticos Energticos com projetos de otimizao energtica, buscando contemplar os diversos usos de energia, integrando as vrias formas energticas. Por isso, um dos objetivos desse curso era - e continua sendo - capacitar tcnicos na elaborao de estudos especfi cos e setoriais de racionalizao energtica, propondo solues integrais de conservao de energia.

    Um diferencial importante desta iniciativa foi o desenvolvimento de traba-lhos de campo em estabelecimentos comerciais e industriais da regio, onde os par-ticipantes do curso puderam colocar em prtica os ensinamentos tericos assistidos nas aulas e nos laboratrios da UNIFEI. Ao fi nal de duas semanas de treinamento, as equipes apresentaram para os professores e representantes das empresas envolvi-das nos projetos, os resultados encontrados nos estudos de otimizao energtica. Durante o desenvolvimento dos trabalhos procurou-se avaliar os aspectos tcnicos e prticos de cada caso real assim como as difi culdades naturais de registro de da-dos, medies realizadas antes e aps a implementao das aes de efi cincia ener-gtica e os resultados obtidos. Em boa medida, o esprito do COENE, de aprender fazendo, est nas pginas desse livro, que apresenta casos reais desenvolvidos por competentes profi ssionais brasileiros, que ao fazer, ensinam.

    Esta obra mais um fruto dessa longa e profcua parceria iniciada nos anos oitenta entre a UNIFEI e o PROCEL, cuja Secretaria Executiva, desde seu incio, res-ponsabilidade da ELETROBRS. O apoio da Eletrobrs e do PROCEL foram fundamen-tais para viabilizar este atual projeto assim como na implementao do Centro de Excelncia em Efi cincia Energtica EXCEN, em parceria tambm com a Compa-nhia Energtica de Minas Gerais - CEMIG e o Ministrio de Minas e Energia - MME. Da ELETROBRS sempre recebemos o incentivo de vrios colegas e entusiastas da efi cincia energtica, tanto de sua Diretoria, na pessoa do seu ento presidente Dr. Aloisio Marcos Vasconcelos Novais e os atuais executivos, como o Presidente, Dr. Val-ter Luiz Cardeal de Souza, do Diretor de projetos especiais e desenvolvimento tecno-lgico e industrial, Dr. Joo Ruy Castelo Branco de Castro, do chefe do departamento

    APRESENTAO

  • XXI

    de planejamento e estudos de conservao de energia, Dr. Luiz Eduardo Menandro de Vasconcellos e os responsveis das divises de suporte tcnico Dr. Emerson Salvador e Hamilton Pollis.

    Tais agradecimentos fi cariam incompletos se no registrssemos o efetivo comprometimento dos responsveis pela coordenao dos projetos na rea educa-cional, por parte do PROCEL, Engo Milton Marques, profi ssional que sempre acreditou no trabalho desenvolvido pelo nosso grupo. importante tambm citarmos Renato Pereira Mahler, George Alves Soares, Fernando Pinto Dias Perrone, Vanda Alves dos Santos, Marcos Lima, Edivaldo Carneiro Rodrigues e Fernando Luiz Conde de Figuei-redo, profi ssionais do PROCEL que nos apoiaram e dos quais sempre tivemos impres-cindvel confi ana, apoio e estmulo necessrios ao desenvolvimento dos trabalhos em conservao de energia. Por ltimo, mas no menos importante, importante registrar a colaborao dos responsveis pelas empresas, sejam gerentes administra-tivos ou tcnicos, na transferncia das informaes, na ateno e presteza com que nos atenderam.

    Essa obra, portanto, fruto da dedicao e do trabalho coletivo de todos que nos ajudam a conduzir a bandeira da efi cincia energtica, e que devem considerar-se, com todo direito, seus co-autores.

    Afonso Henriques Moreira Santos

    Jamil Haddad

    Luiz Augusto Horta Nogueira

    Itajub, outubro de 2007

    APRESENTAO

  • 1GERENCIAMENTO ENERGTICO

    Captulo 1

    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    1.1. INTRODUO

    Entre os vrios custos gerenciveis em uma empresa, seja do setor industrial ou comercial, a energia vem assumindo, cada vez mais, uma importncia crescente, motivada pela reduo de custos decorrentes do mercado competitivo, pelas incer-tezas da disponibilidade energtica ou por restries ambientais. De qualquer forma, seja qual for a motivao, promover a efi cincia energtica essencialmente usar o conhecimento de forma aplicada, empregando os conceitos da engenharia, da eco-nomia e da administrao aos sistemas energticos. Contudo, dado diversidade e complexidade desses sistemas, interessante apresentar tcnicas e mtodos para defi nir objetivos e aes para melhorar o desempenho energtico e reduzir as per-das nos processos de transporte, armazenamento e distribuio de energia.

    O uso efi ciente da energia interessa por si mesmo; como de resto so opor-tunas todas as medidas de reduo das perdas e de racionalizao tcnico-econ-mica dos fatores de produo, cabendo tambm observar o carter estratgico e determinante que o suprimento de eletricidade e combustveis apresenta em todos os processos produtivos. Ainda que representando uma parcela por vezes reduzida dos custos totais, via de regra a energia no possui outros substitutos seno a prpria energia, sem a qual os processos no se desenvolvem.

    O responsvel tcnico pela gesto de energia, alm de tornar cada vez mais efi cientes as instalaes, sistemas e equipamentos deve tambm, responder a dois desafi os: avaliar o montante de energia ou a demanda energtica necessria ao aten-dimento de suas necessidades atuais e futuras, bem como adquirir ou contratar no mercado essa disponibilidade energtica. Essa aquisio pode ocorrer em um Am-biente de Contratao Regulado (consumido cativo) ACR ou Ambiente de Contra-tao Livre (consumidor livre) ACL, ou ainda ocorrer totalmente ou parcialmen-te atravs da auto-produo de energia eltrica (hidreltrica ou termeltrica) no esquecendo de incluir, quando possvel e vivel, o processo de cogerao. Muitas empresas tambm esto agregando a esse processo de gesto energtica a questo

  • 2EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    ambiental atravs, por exemplo, do nvel de emisso de carbono decorrente de sua cadeia de produo. Esse processo de gesto envolve, restries fi nanceiras e dispo-nibilidades de recursos, sejam de pessoal ou materiais, ferramentas e metodologias de anlise, alm de aspectos tecnolgicos e diversas reas de conhecimento. Mto-dos e modelos de gesto energtica adotados em uma dada unidade empresarial podem e devem ser transportados para um modelo de gesto corporativa da em-presa. Cada vez mais, as empresas e seus gestores de energia precisam entender os aspectos legais e regulatrios dos mercados de energia, as tendncias e perspectivas energticas no Brasil e no exterior, alm de se preocuparem com eventuais situaes de desabastecimento gerado pelo desequilbrio entre oferta e demanda de energia.

    A gesto e a otimizao energtica passa por uma avaliao permanente de sua matriz energtica, estabelecendo estratgias de curto, mdio e longo prazos, nos montantes de aquisio de energia eltrica e auto-produo, evitando nesse caso o custo do transporte de energia eltrica, alm da forma ou energtico mais apropria-do ou vivel (leo combustvel, gs natural, GLP, lenha, biomassa, etc).

    Antes de realizar qualquer atividade preciso conhecer e diagnosticar a re-alidade energtica, para ento estabelecer as prioridades, implantar os projetos de melhoria e reduo de perdas e acompanhar seus resultados em um processo cont-nuo. Esta abordagem vlida para instalaes novas, em carter preventivo, ou ins-talaes existentes, em carter corretivo, em empresas industriais ou comerciais.

    A gesto energtica de uma instalao existente aborda as seguintes medidas:

    1) Conhecimento das informaes relacionadas com os fl uxos de energia, as aes que infl uenciam estes fl uxos, os processos e atividades que utilizam a energia e rela-cionam com um produto ou servio;

    2) Acompanhamento dos ndices de controle como, por exemplo, consumo de ener-gia, custos especfi cos, fator de utilizao e os valores mdios, contratados, faturados e registrados de energia;

    3) Atuao nos ndices com vista a reduzir o consumo energtico atravs da imple-mentao de aes que buscam a utilizao racional de energia.

    importante observar que as avaliaes, por si s, no conduzem racio-nalizao do uso de energia. Elas constituem um primeiro e decisivo passo nesta direo, a requerer medidas e aes posteriores, desejavelmente estabelecidas de forma planejada e estruturada, com clara defi nio de metas, responsveis e efetivos acompanhamentos, se possvel no mbito de um Programa de Gesto Energtica, com visibilidade na corporao e a necessria proviso de recursos fsicos e huma-nos. Neste sentido, as auditorias energticas constituem um instrumento essencial

  • 3GERENCIAMENTO ENERGTICO

    de diagnstico preliminar e bsico, para obter as informaes requeridas para a formu-lao e acompanhamento desse programa de reduo de desperdcios de energia.

    Considerando uma abordagem bem genrica, a ser adaptada caso a caso, a seqncia apresentada na fi gura a seguir, pode ser adotada para o desenvolvimento de um diagnstico energtico (Nogueira, 1990).

    Figura 1.1 - Etapas de um Diagnstico Energtico

    Como resultado destas atividades e um produto fundamental do diagnstico energtico, pode ser preparado ento o relatrio, que um documento que sintetiza o trabalho de levantamento empreendido e deve apresentar, de forma convincente, as recomendaes e concluses. A seguir apresenta-se um possvel contedo de um relatrio de diagnstico energtico. Entre parnteses indicam-se os temas que tipi-camente podem ser abordados em cada tpico.

    Observa-se que esta listagem se prope a separar claramente a avaliao da situao real encontrada (Estudos Energticos), que retrata o quadro encontrado, dos estudos prospectivos (Anlise de Racionalizao de Energia), que defi nem con-dies a serem atingidas. Estas etapas podem ser efetuadas de forma independente, e, mesmo, por profi ssionais diferentes, entretanto, esta estrutura no rgida e pode-riam ser apresentadas as sugestes e alternativas para a racionalizao dos sistemas eltricos, trmicos e mecnicos na seqncia imediata de sua avaliao.

  • 4EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    1.2. RELATRIO DO DIAGNSTICO ENERGTICO

    1 - Resumo executivo

    2 - Empresa (localizao, indicadores, descrio bsica dos processos)

    3 - Estudos energticos (diagramas, caractersticas, estudo das perdas)

    3.1 - Sistemas eltricos

    a) Levantamento da carga eltrica instalada

    b) Anlise das condies de suprimento (qualidade do suprimento, harmni-cas, fator de potncia, sistema de transformao)

    c) Estudo do sistema de distribuio de energia eltrica (desequilbrios de corrente, variaes de tenso, estado das conexes eltricas)

    d) Estudo do sistema de iluminao: (iluminncia, anlise de sistemas de ilu-minao, condies de manuteno)

    e) Estudo de motores eltricos e outros usos fi nais (estudo dos nveis de car-regamento e desempenho, condies de manuteno).

    3.2 - Sistemas trmicos e mecnicos

    a) Estudo do sistema de ar condicionado e exausto (sistema frigorfi co, n-veis de temperatura medidos e de projeto, distribuio de ar)

    b) Estudo do sistema de gerao e distribuio de vapor (desempenho da caldeira, perdas trmicas, condies de manuteno e isolamento)

    c) Estudo do sistema de bombeamento e tratamento de gua

    d) Estudo do sistema de compresso e distribuio de ar comprimido

    3.3 - Balanos energticos

    4 - Anlise de racionalizao de energia (estudos tcnico-econmicos das altera-es operacionais e de projeto, como por exemplo, da viabilidade econmica da implantao de sistemas de alto rendimento para acionamento e iluminao, via-bilidade econmica da implantao de sensores de presena associados a sistemas de iluminao, anlise do uso de iluminao natural, anlise de sistemas com uso de termoacumulao para ar condicionado, viabilidade econmica da implantao de controladores de velocidade de motores, anlise da implantao de sistemas de cogerao)

  • 5GERENCIAMENTO ENERGTICO

    5 - Diagramas de Sankey atual e prospectivos

    6 - Recomendaes

    7 - Concluses

    8 Anexos (fi guras, esquemas, tabelas de dados)

    Os diagramas de Sankey, mencionados nesta lista de tpicos, so uma forma grfi ca de representar os fl uxos energticos na empresa, desde sua entrada at os usos fi nais, caracterizando as diversas transformaes intermedirias e as perdas as-sociadas. Os fl uxos so representados por faixas, cuja largura corresponde sua mag-nitude em unidades energticas. A execuo destes diagramas para a situao base e para as alternativas propostas permite evidenciar que, com as medidas de raciona-lizao energtica, o nvel de atendimento das demandas de energia til se mantm e pode at mesmo melhorar, sendo as redues de consumo de vetores energti-cos decorrente do menor nvel das perdas de energia. A fi gura a seguir mostra um exemplo deste tipo de diagrama, onde, para uma potncia de entrada de 100 kW, as perdas existentes no transformador, cabos de distribuio e no motor somam 52 kW, resultando para um efeito til, uma potncia de 48 kW no motor.

    Figura 1.2 - Exemplo de Diagrama de Sankey

  • 6EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    1.3. COMISSO INTERNA DE CONSERVAO DE ENERGIA

    A constituio de uma Comisso Interna de Conservao de Energia CICE um componente importante na implementao de programas de efi cincia ener-gtica tendo como objetivo propor, implementar e acompanhar medidas efetivas de utilizao racional de energia, bem como controlar e divulgar as informaes mais relevantes (Rocha, 2005).

    A CICE poder ser composta de representantes do empregador e dos empre-gados, seu dimensionamento depender do porte da empresa, dever abranger ati-vidades administrativas, tcnicas e de comunicao. Assim, sugere-se que ela possua pelo menos trs integrantes, sendo um o coordenador. Em empresas de maior porte, cada setor/rea deve ter um participante na CICE.

    A CICE dever possuir um plano de trabalho contendo objetivos, metas, cro-nograma de execuo e estratgia de ao. A elaborao do plano de trabalho se faz necessria, visto que a CICE deve ser uma comisso pr-ativa.

    So atribuies da CICE:

    1) Realizar ou contratar um Diagnstico Energtico para conhecer o desempenho energtico das instalaes, que permita verifi car as condies de operao dos dife-rentes equipamentos.

    2) Controlar e acompanhar o faturamento de energia, desagregar em seus parme-tros (consumo; demanda; fatores de carga e de potncia), elaborar grfi cos e relat-rios gerenciais visando subsidiar a tomada de decises.

    3) Avaliar o cumprimento das metas fi xadas no plano de trabalho e discutir as situa-es de desperdcio de energia. Promover anlise das potencialidades de reduo do consumo especfi co de energia eltrica e demanda.

    4) Propor medidas de Gesto de Energia Eltrica. Do diagnstico e da anlise do cus-to de energia eltrica, resultam medidas corretivas a serem tomadas que podem ser implantadas em funo de um cronograma de aes, programadas pela CICE.

    5) Realizar periodicamente, inspees nas instalaes e nos procedimentos das tare-fas, visando identifi car situaes de desperdcio de energia.

    6) Conscientizar e motivar os empregados, atravs da divulgao de informaes re-lativas ao uso racional de energia e os resultados alcanados, em funo das metas estabelecidas. A comunicao poder ser realizada atravs de informativos internos, folhetos, cartazes, slogans, adesivos, palestras, concursos, visitas, mensagens eletrni-cas, etc.

  • 7GERENCIAMENTO ENERGTICO

    7) Participar de aquisies que envolvam consumo de energia, orientando as comis-ses de licitao para a aquisio de equipamentos, considerando-se tambm a eco-nomicidade do uso, avaliado pelo clculo do custo-benefcio ao longo da vida til e no somente pela comparao do investimento inicial.

    Designar agentes ou coordenadores para atividades especfi cas relativas conservao de energia.

    Com as atribuies citadas anteriormente, a CICE poder empreender as se-guintes aes:

    1) Controlar o consumo especfi co de energia total, por setores e/ou sistemas;

    2) Controlar o custo especfi co de energia total, por setores e/ou sistemas;

    3) Gerenciar a demanda total, por setores e/ou sistemas;

    4) Articular-se com os rgos governamentais e outros responsveis pelos progra-mas de conservao de energia, com vistas obteno de orientao e ao forneci-mento de informaes;

    5) Providenciar cursos especfi cos para o treinamento e capacitao do pessoal;

    6) Promover alteraes nos sistemas consumidores de energia visando adequar seu consumo;

    7) Avaliar anualmente os resultados e propor novas metas para o ano subseqente.

    Com a implementao da CICE, observa-se nos casos apresentados mais adiante, que a empresa Toshiba, fabricante de transformadores eltricos, obteve uma reduo de 3,5% no consumo especfi co para produzir os transformadores, e a empresa de produtos automotivos Continental, conseguiu uma reduo de 4,2% no consumo especfi co. Observe-se que o gerenciamento de energia poder resultar em ganhos energticos para a empresa, normalmente obtidos atravs de medidas de baixo custo fi nanceiro.

    A implementao de medidas estanques, no coordenadas e no integradas a uma viso global de toda instalao ou carente de uma avaliao de custo/benefcio pode no produzir os resultados esperados e minar a credibilidade do programa, difi -cultando a continuidade do processo junto direo e aos ocupantes da edifi cao. Por isso, o conhecimento de como a energia eltrica consumida na instalao, o acompanhamento do custo e o consumo de energia eltrica por produto/servio produzido, mantendo um registro cuidadoso, de grande importncia para a execu-o do diagnstico. Estas informaes podem ser extradas da Nota Fiscal/Conta de energia eltrica.

  • 8EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    Esses dados podero fornecer informaes preciosas sobre a contratao correta da energia e seu uso adequado, bem como a anlise de seu desempenho, subsidiando tomadas de decises visando reduo dos custos operacionais.

    A seguir so apresentados alguns conceitos importantes relacionados com a questo tarifria:

    1) Energia Ativa - a energia capaz de produzir trabalho; a unidade de medida usada o quilowatt-hora (kWh).

    2) Energia Reativa a energia solicitada por alguns equipamentos eltricos, neces-sria manuteno dos fl uxos magnticos e que no produz trabalho; a unidade de medida usada o quilovar-hora (kVArh).

    3) Potncia - a quantidade de energia solicitada na unidade de tempo; a unidade usada o quilowatt (kW).

    4) Demanda - a potncia mdia, medida por aparelho integrador durante qualquer intervalo de 15 (quinze) minutos.

    5) Demanda Contratada - Demanda a ser obrigatria e continuamente colocada disposio do consumidor, por parte da concessionria, no ponto de entrega, con-forme valor e perodo de vigncia fi xado em contrato.

    6) Carga Instalada - Soma da potncia de todos os aparelhos, que estejam em condi-es de funcionamento, instalados nas dependncias da unidade consumidora.

    7) Fator de Carga - Relao entre a demanda mdia e a demanda mxima ocorrida no perodo de tempo defi nido.

    8) Fator de Potncia (FP) - Obtido da relao entre energia ativa e reativa horria, a partir de leituras dos respectivos aparelhos de medio.

    9) Tarifa de Demanda - Valor em reais do kW de demanda, em um determinado seg-mento Horo-Sazonal.

    10) Tarifa de Consumo - Valor em reais do kWh ou MWh de energia utilizada, em um determinado segmento Horo-Sazonal.

    11) Tarifa de Ultrapassagem - Tarifa a ser aplicada ao valor de demanda registrada que superar o valor da demanda contratada, respeitada a tolerncia.

    12) Horrio de Ponta (HP) - Perodo defi nido pela concessionria e composto por trs horas consecutivas, exceo feita aos sbados e domingos, tera-feira de Carna-val, sexta-feira da Paixo, Corpus Christi, dia de Finados e os demais feriados defi ni-dos por lei federal (01/01, 21/04, 01/05, 07/09, 12/10, 15/11 e 25/12). Neste horrio a energia eltrica mais cara.

  • 9GERENCIAMENTO ENERGTICO

    13) Horrio Fora de Ponta (HFP) - So as horas complementares s trs horas con-secutivas que compem o horrio de ponta, acrescidas da totalidade das horas dos sbados e domingos e dos 11(onze) feriados indicados anteriormente. Neste horrio a energia eltrica mais barata.

    14) Perodo Seco (S) - o perodo de 7 (sete) meses consecutivos, compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de maio a novembro de cada ano.

    15) Perodo mido (U) - o perodo de 5 (cinco) meses consecutivos, compreenden-do os fornecimentos abrangidos pelas leituras de dezembro de um ano a abril do ano seguinte.

    16) Segmentos Horo-Sazonais so formados pela composio dos perodos mido e seco com os horrios de ponta e fora de ponta. A Tarifa Azul possui tarifas diferen-ciadas de consumo de energia eltrica de acordo com as horas de utilizao do dia e os perodos do ano, bem como de tarifas diferenciadas de demanda de potncia de acordo com as horas de utilizao do dia. A Tarifa Verde apresenta valores diferencia-dos de consumo de energia eltrica de acordo com as horas de utilizao do dia e os perodos do ano, e uma nica tarifa de demanda de potncia.

    As Condies Gerais de Fornecimento de Energia Eltrica so estabelecidas pela Resoluo ANEEL n 456/2000. Neste documento, as unidades consumidoras so divididas em grupos, distinguindo-se uns dos outros pelo nvel de tenso de for-necimento, apresentando cada um deles, valores defi nidos de tarifa. Este nvel de tenso est relacionado com a carga instalada na unidade consumidora. Competir concessionria estabelecer e informar ao interessado a tenso de fornecimento para a unidade consumidora, com observncia dos seguintes limites:

    1. Tenso secundria de distribuio: quando a carga instalada na unidade consumi-dora for igual ou inferior a 75 kW;

    2. Tenso primria de distribuio inferior a 69 kV: quando a carga instalada na uni-dade consumidora for superior a 75 kW e a demanda contratada ou estimada pelo interessado, para o fornecimento, for igual ou inferior a 2.500 kW;

    3. Tenso primria de distribuio igual ou superior a 69 kV: quando a demanda con-tratada ou estimada pelo interessado, para o fornecimento, for superior a 2.500 kW.

    Para fi ns de faturamento, as unidades consumidoras so agrupadas em dois grupos tarifrios, defi nidos, principalmente, em funo da tenso de fornecimento e tambm, como conseqncia, em funo da demanda. Se a concessionria fornece energia em tenso inferior a 2300 Volts, o consumidor classifi cado como sendo do Grupo B (baixa tenso); se a tenso de fornecimento for maior ou igual a 2300 Volts, ser o consumidor do Grupo A (alta tenso). Estes grupos foram assim defi nidos:

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    Grupo A: Grupamento composto de unidades consumidoras com fornecimento em tenso igual ou superior a 2,3 kV, ou, ainda, atendidas em tenso inferior a 2,3 kV a partir de sistema subterrneo de distribuio e faturadas neste Grupo, em carter opcional, nos termos defi nidos na Resoluo ANEEL n 456/2000, caracterizado pela estruturao tarifria binmia e subdividido nos subgrupos A1, A2, A3, A3a, A4 e AS. A tabela seguinte apresenta estes subgrupos.

    Tabela 1.1 - Tenso de Fornecimento Grupo A

    Subgrupo Tenso de Fornecimento

    A1 230 kV

    A2 88 kV a 138 kV

    A3 69 kV

    A3a 30 kV a 44 kV

    A4 2,3 kV a 25 kV

    AS Subterrneo

    Grupo B: Grupamento composto de unidades consumidoras com fornecimento em tenso inferior a 2,3 kV, ou, ainda, atendidas em tenso superior a 2,3 kV e faturadas neste Grupo, nos termos defi nidos na Resoluo ANEEL n 456/2000, caracterizado pela estruturao tarifria monmia e subdividido nos seguintes subgrupos:

    1) Subgrupo B1 - residencial;

    2) Subgrupo B1 - residencial baixa renda;

    3) Subgrupo B2 - rural;

    4) Subgrupo B2 - cooperativa de eletrifi cao rural;

    5) Subgrupo B2 - servio pblico de irrigao;

    6) Subgrupo B3 - demais classes;

    7) Subgrupo B4 - iluminao pblica.

    A anlise da demanda tem por objetivo a sua adequao s reais necessida-des da unidade consumidora, onde so analisadas as demandas de potncia con-tratada, medidas e as efetivamente faturadas. A premissa bsica a de se procurar reduzir ou mesmo eliminar as ociosidades e ultrapassagens de demanda.

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    Deve-se considerar a possibilidade de redues nas demandas contratadas em funo de alteraes nos principais sistemas consumidores, com a reduo das cargas instaladas e a introduo de controles automatizados para a modulao ti-ma da carga. Para assegurar mnimas despesas mensais com a Fatura de Energia El-trica, fundamental a escolha dos valores para as demandas a serem contratadas junto concessionria, que devem ser adequados s reais necessidades da empresa. Esse procedimento deve ser observado tanto quando se faz a opo pela estrutura tarifria, como na renovao peridica do contrato.

    Dessa forma, se as demandas contratadas no forem aquelas realmente ne-cessrias e sufi cientes para cada segmento horrio, haver um aumento desnecess-rio dos custos com energia eltrica. O super ou subdimensionamento das demandas contratadas, geram aumentos de custos que podem e devem ser evitados. O exem-plo apresentado adiante, da empresa Continental de produtos automobilsticos, mostra os ganhos possveis num estudo de adequao tarifria, onde se obteve uma reduo de 28,6% na demanda de ponta e 10,2% no consumo no horrio de ponta.

    Outro ponto importante que, uma vez fi xado os valores de contrato, deve-se supervisionar e controlar o consumo de energia de forma a evitar que algum pro-cedimento inadequado venha a provocar uma elevao desnecessria da demanda. Para as empresas, onde a demanda registrada varia muito ao longo do tempo, pode ser conveniente a instalao de um sistema automtico de superviso e controle da demanda.

    As mudanas ocorridas com o Fator de Potncia tiveram incio na Portaria DNAEE n 1569, de 23/12/1993 e, atualmente, esto consolidadas na Resoluo ANEEL n 456/2000. A resoluo fi xa o fator de potncia de referncia fr, indutivo ou capacitivo, em 0,92, o limite mnimo permitido para as instalaes eltricas das unidades consumidoras. Para as unidades consumidoras do Grupo A, a medio do FP ser obrigatria e permanente, enquanto que para aquelas do Grupo B, a medio ser facultativa.

    A energia reativa capacitiva passa ser medida e faturada. Sua medio ser feita no perodo entre 23 h e 30 min e 6 h e 30 min e a medio da energia reativa indutiva passa a ser limitada ao perodo dirio complementar.

    O faturamento correspondente ao consumo de energia eltrica e demanda de potncia reativas excedentes, pode ser feito de duas formas distintas:

    1) Por avaliao horria: atravs de valores de energia ativa e reativa medidas de hora em hora durante o ciclo de faturamento, obedecendo aos perodos para verifi cao das energias reativas indutiva e capacitiva.

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    2) Por avaliao mensal: atravs de valores de energia ativa e reativa medidas duran-te o ciclo de faturamento.

    A correo do fator de potncia realizada atravs da instalao de bancos de capacitores. O exemplo apresentado adiante, da empresa txtil Cifa, mostra que o investimento de R$42.000,00, utilizados para a aquisio de um banco de capacito-res e um controlador de demanda para comandar os capacitores, foi recuperado em menos de um ano.

    O programa de gesto energtica constitudo de trs aes, tendo a CICE como sua gestora: Diagnstico Energtico, Controle dos ndices e Comunicao do Programa e seus resultados.

    Figura 1.3 - Constituio do programa de gesto energtica

    Todas as atividades desenvolvidas no programa de gesto energtica esto enquadradas em um destes pilares. Muitas destas atividades devem ser desenvolvi-das simultaneamente, no existindo um mais importante que outro.

    Finalmente, a implantao de um programa de gesto energtica necessita de mudanas de procedimentos, de hbitos e de rotinas de trabalho, que, muitas ve-zes, encontram difi culdades devido resistncia das pessoas. Desta forma, impor-tante a participao de todos os funcionrios da empresa, ou seja, a direo superior, o pessoal tcnico e administrativo na busca da utilizao racional de energia.

    A seguir so apresentados casos prticos de empresas que obtiveram uma reduo nos custos energticos, implementando atividades de gesto energtica.

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    1.4. CASO 1: CORREO DO FATOR DE POTNCIA NA CIFA TXTIL

    1.4.1. Caractersticas da empresa

    O caso apresentado relata a ao de gerenciamento energtico relacionada correo do fator de potncia implementada pela Cifa Txtil Ltda, uma empresa do ramo da indstria txtil localizada em Amparo / SP. A estrutura tarifria no incio do estudo corresponde tarifa Horo-sazonal Azul do sub-grupo A4 com demandas contratadas nos horrios de ponta e fora de ponta iguais a 670 kW.

    1.4.2. Apresentao e objetivos

    A realizao de um diagnstico energtico atravs da consultoria de uma ESCO (Ecoluz S.A.) possibilitou avaliar com profundidade o custo da energia eltrica.

    A conta de energia eltrica emitida pela concessionria para os consumido-res da estrutura tarifria horo-sazonal ou da estrutura tarifria convencional de alta tenso, permitiu que fossem observados problemas com baixo fator de potncia. O Faturamento de Demanda Reativa (FDR) ou o Faturamento de Energia Reativa (FER), que podem ocorrer simultaneamente ou no, so indicativos de gastos provocados pelo baixo fator de potncia.

    Outros indicativos de custos extras com energia eltrica observados na conta de energia eltrica foram provenientes de ultrapassagem de demanda ou de ociosi-dade de demanda contratada. A reduo destes custos dependeu de uma avaliao histrica da sazonalidade da carga e muitas vezes de aes gerenciais sobre o pro-cesso produtivo, garantindo assim, com menor risco, que os limites de demanda no fossem ultrapassados.

    Tendo conhecimento que o consumidor apresentou o problema de baixo fator de potncia, custando mensalmente a quantia de R$5.000,00 a mais sobre o custo da energia efetivamente consumida, decidiu-se que seria feito um investimen-to na instalao de bancos de capacitores para corrigir o fator de potncia.

    1.4.3. Metodologia adotada para implantao do projeto

    Para atender as condies de fornecimento de energia eltrica, no que se refere ao fator de potncia, uma instalao deve ter no mnimo o fator de potncia igual a 0,92 indutivo no perodo das 6 s 24 horas, e 0,92 capacitivo no perodo das 24 s 6 horas, conforme estabelecido na Resoluo da ANEEL no 456/2000.

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    Sendo assim, foi necessrio conhecer a curva de carga de potncia ativa e reativa durante o perodo de faturamento mensal, para a realizao dos clculos dos fatores de potncia mdios horrios para compensao.

    Estes dados foram obtidos atravs da instalao de analisadores de energia eltrica, posicionados em um ponto equivalente ao medidor da concessionria. Es-tes dados tambm podem ser obtidos atravs da solicitao junto concessionria, da memria de massa do medidor com o pagamento da correspondente taxa do servio.

    Se o consumidor no tem planos recentes de ampliao ou reduo de car-ga, ou se no apresenta um processo com forte sazonalidade, possvel determinar uma curva de carga tpica, como dados de referncia para o clculo do banco de capacitores, de forma que o problema seja corrigido em sua totalidade ou quase totalidade durante o ano.

    A metodologia de realizao do estudo para correo do fator de potncia, ocorreu de acordo com as seguintes etapas:

    Identifi cao do problema

    Quantifi cao dos custos excedentes

    Obteno da curva de carga ativa e reativa atravs de medio

    Clculo do fator de potncia horrio

    Clculo da potncia reativa capacitiva

    Defi nio e especifi cao do banco de capacitores

    Compra e contratao de servio para instalao

    Instalao

    Acompanhamento dos resultados com nova medio ou pela fatura de energia

    Para determinar a potncia reativa do banco de capacitores, importante considerar as variaes da solicitao de reativos ao sistema, buscando, na medida do possvel, usar mais os bancos de capacitores fi xos ao invs dos automticos (que dependem de um circuito de automao com medio instantnea), contatores au-xiliares e cabos de comunicao e comando, sendo por sua vez mais caros. No en-tanto, importante desligar os bancos quando os equipamentos consumidores de reativos estiverem desligados, para evitar excedente de capacitivo nos horrios da madrugada.

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    Na tabela a seguir, observa-se registros de medio de energia e demandas reativas excedentes, antes da instalao do banco de capacitores.

    Tabela 1.2 - Histrico das contas de energia eltrica antes da implementao

    DATA Consumo Ativo (kWh)Demanda

    Registrada (kW) UFER UFDR Dias

    LEITURAATUAL HP HFP HP HFP HP HFP HPa HFP

    26/1/2004 29.922 232.540 614 638 2.648 20.200 0 17 33

    25/2/2004 35.514 275.620 644 650 3.261 18.360 13 31 30

    24/3/2004 30.946 245.460 634 673 2.515 17.100 3 29 28

    26/4/2004 35.938 281.600 702 685 3.144 23.000 36 57 33

    24/5/2004 35.312 270.880 670 703 3.129 19.080 81 47 28

    24/6/2004 38.747 324.800 710 725 3.552 21.320 53 51 31

    14/7/2004 23.188 196.660 685 686 1.907 12.760 31 45 20

    13/8/2004 35.250 304.800 680 716 1.619 12.260 58 58 30

    Mdia Antes 33.102 266.545 667 685 2.722 18.010 34 42 29

    A empresa possui duas cabines de distribuio onde esto instalados os seus transformadores. Sendo assim, a medio que refl ete o que a concessionria est medindo no ponto de entrada do fornecimento de energia, deve ser igual soma da potncia medida nos transformadores destas cabines. Na primeira cabine existem dois transformadores e na segunda cabine trs transformadores, conforme apresen-tado no diagrama unifi lar a seguir.

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    Figura 1.4 - Diagrama unifi lar

    Como podem ser observados na Tabela 1.2, os bancos de capacitores instala-dos foram insufi cientes para manter o fator de potncia acima de 0,92. Isto devido s ampliaes na carga eltrica com circuitos que consomem muita energia reativa.

    A soma das medies simultneas de cada transformador possibilitou levantar a seguinte curva de carga tpica de operao: a potncia ativa medida fi cou em torno de 435 kW e a potncia reativa em 223 kVAr, correspondendo a um fator de potncia de 0,89 indutivo, abaixo do valor de referncia, conforme apresentado na fi gura a seguir.

    Figura 1.5 - Curva tpica com baixo fator de potncia

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    A fi gura a seguir apresenta os valores de energia reativa consumidos durante os meses de janeiro a agosto de 2004, nos horrios de ponta e fora de ponta.

    Figura 1.6 - Energia Reativa Faturada at agosto de 2004

    A energia reativa faturada foi na mdia de 20.732 kVArh que, multiplicada pela tarifa correspondente representa um faturamento extra de R$5.000,00 mensais.

    Com base nestas informaes pde-se calcular a potncia reativa capacitiva necessria para elevar o fator de potncia acima de 0,92.

    Prevendo futuras ampliaes, foi defi nido que o fator de potncia mnimo dever ser de 0,94. A partir disso, calculou-se que seriam necessrios 70 kVAr na cabi-ne 01 na tenso de 380 V e mais 120 kVAr na cabine 02 na tenso de 220 V.

    O funcionamento do banco de capacitores automtico foi realizado atravs da monitorao do fator de potncia global pelo gerenciador de energia. O moni-toramento foi feito atravs dos pulsos de potncias ativa e reativa enviados pelo medidor ao gerenciador. Assim, deu-se o acionamento dos estgios do banco de capacitores, conforme a solicitao de compensao das cargas acionadas. Se o re-sultado estivesse diferente da referncia adotada no controlador, esses estgios de capacitores seriam adicionados ou retirados.

    1.4.4. Detalhes da implementao

    A instalao de bancos de capacitores para correo do fator de potncia pode ser feita de diferentes maneiras, dependendo da lgica de funcionamento dos

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    equipamentos. Neste caso, optou-se por tomar os dados de medio da concessio-nria ao invs de fazer a medio atravs de transformadores de potencial (TPs) e de transformadores de corrente (TCs), pois os equipamentos eram de baixa tenso.

    Para instalar estes equipamentos alguns aspectos foram considerados:

    O local da cabine de medio da concessionria

    O local onde ser instalado o banco de capacitores

    O local onde ser instalado o gerenciador e seus controladores

    O local onde ser instalado o software de monitoramento

    Com base nestas informaes, foi defi nida a quantidade de materiais eltri-cos necessrios para a instalao de banco de capacitores e a necessidade dos servi-os complementares para passagem de cabos eltricos e de comunicao.

    Figura 1.7 - Instalao do banco de capacitores e mdulo do gerenciador

    Foram montados dois painis, um na tenso de 220 V e outro de 380 V com os circuitos de acionamento automtico dos mdulos.

    1.4.5. Prazos e custos

    Para a implementao do banco de capacitores, foi necessrio realizar um trabalho de consultoria durante uma semana, com estudos e medies, defi nindo assim a potncia reativa necessria.

    Defi nida a confi gurao do banco de capacitores, foi realizada a compra do equipamento que teve um prazo de entrega totalizado em 20 dias corridos, deman-dando a montagem do banco com contatores, chaves e cabos de ligao. A monta-gem no painel e a ligao dos cabos de comando foram feitas no local, somando-se mais uma semana de instalao.

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    Os equipamentos necessrios para a instalao consistiram em um controla-dor de demanda, para comando dos capacitores e o banco de capacitores, com seus respectivos mdulos e acionamentos.

    O investimento total realizado foi de R$ 42.000,00, resultando um tempo de retorno simples, de aproximadamente 8 meses.

    1.4.6. Resultados e benefcios alcanados

    O acompanhamento das faturas de energia eltrica permitiu comparar os registros de energia e demanda reativas medidas antes e depois da instalao do banco de capacitores. O consumo de excedente de reativos diminuiu de 20.000 para 2.500 UFER e de 50 para zero UFDR.

    Vale ressaltar que a instalao apresentou uma potncia remanescente capaciti-va nos fi nais de semana, durante o horrio capacitivo, devido a um banco de capacitores fi xo instalado em outra rea da fbrica. Como foi invivel coloc-lo junto na automao ou deslig-lo totalmente, aumentando assim a potncia do novo banco automtico, op-tou-se por manter o sistema operando desta maneira. Por isso, como pode ser visto no acompanhamento dos resultados, no ms de janeiro de 2005 comeou haver novamen-te, registro de energia reativa excedente numa mdia de 4.000 UFER.

    Figura 1.8 - Energia Reativa registrada aps a implementao

    Fazendo o mesmo acompanhamento, verifi cou-se que a demanda reativa cessou por completo.

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    A tabela a seguir apresenta os valores obtidos aps a instalao do banco de capacitores.

    Tabela 1.3 - Histrico das contas de energia eltrica aps da implementao

    DATA Consumo Ativo (kWh)Demanda

    Registrada (kW) UFER UFDR Dias

    LEITURAATUAL HP HFP HP HFP HP HFP HP HFP

    15/9/2004 34.424 313.300 654 668 0 1.580 0 0 33

    15/10/2004 33.205 300.600 654 712 0 1.480 0 0 30

    12/11/2004 26.191 291.440 576 651 0 0 0 0 28

    14/12/2004 30.788 349.340 605 677 0 0 0 0 32

    13/1/2005 28.144 250.460 584 646 0 7.980 0 0 30

    14/2/2005 31.414 333.600 612 674 0 560 0 0 32

    14/3/2005 29.874 304.580 617 682 0 40 0 0 28

    13/4/2005 31.648 286.400 625 681 0 7.920 0 0 30

    12/5/2005 28.506 279.820 570 657 0 3.700 0 0 29

    14/6/2005 30.346 310.500 555 662 0 5.020 0 0 33

    14/7/2005 30.379 280.860 583 646 0 3.660 0 0 30

    15/8/2005 33.086 306.080 631 682 0 2.200 0 0 32

    14/9/2005 31.673 287.100 634 680 0 2.960 0 0 30

    14/10/2005 35.555 325.040 631 705 0 380 0 0 30

    16/11/2005 31.222 303.180 644 719 0 3.520 0 0 33

    14/12/2005 32.491 277.700 656 701 53 3.520 0 0 28

    Mdia Aps 31.184 300.000 614 678 3 2.783 0 0 31

    O valor mdio registrado foi de 2.786 UFER mensais, correspondendo a uma fatura remanescente de R$385,00.

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    Com o objetivo de verifi car os resultados da instalao dos equipamentos, foi realizada uma medio do fator de potncia durante um dia tpico de produo na indstria.

    Figura 1.9 - Medio realizada em outubro de 2005

    Verifi cou-se atravs da medio que, aps a instalao dos bancos de capa-citores, o fator de potncia mdio foi de 0,98, um pouco acima do previsto inicial-mente, podendo diminuir o valor de referncia para poupar os capacitores at uma ampliao das cargas.

    1.5. CASO 2: EFICIENTIZAO PREDIAL NO EDIFCIO LINNEO DE PAULA MACHADO

    1.5.1. Caractersticas da empresa

    O caso apresentado relata as aes de gerenciamento energtico relaciona-das modernizao de elevadores e dos sistemas de iluminao e de ar condiciona-do implementadas pelo Edifcio Linneo de Paula Machado, uma empresa do ramo de administrao predial localizada na cidade do Rio de Janeiro / RJ. A estrutura tarifria no incio do estudo corresponde tarifa horo-sazonal Verde do sub-grupo AS com demanda contratada igual a 1.900 kW.

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    1.5.2. Apresentao e objetivos

    O Edifcio Linneo de Paula Machado - ELPM, est localizado no centro da ci-dade do Rio de Janeiro. Possui frentes para as Avenidas Rio Branco e Heitor de Mello, est situado no centro fi nanceiro econmico e comercial e abriga sede de grandes empresas nacionais e internacionais.

    O Edifcio composto de uma torre com 34 pavimentos de escritrios, onde 14 elevadores atendem de forma seletiva quatro conjuntos de pavimentos. O siste-ma de ar condicionado do tipo central com chillers do tipo centrfugo refrigerado a gua.

    Uma caracterstica especfi ca deste edifcio a automao predial, respon-svel pelo controle dos elevadores, pela segurana interna, sistemas de ar condicio-nado, iluminao, incndio, abastecimento e pressurizao de gua, uma vez que o condomnio no possui caixa dgua para abastecimento na cobertura, sendo servi-do pelas cisternas que distribuem diretamente a gua nos andares, segundo quatro zonas distintas de faixa de presso, e tambm, para segurana interna.

    Figura 1.10 - Fachadas laterais do Edifcio

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    Os condminos tm acesso ao sistema supervisrio pela internet, de onde podem acompanhar as variveis de controle do ar condicionado como: temperatura, nmero de mquinas operando e tambm s cmaras de vdeo instaladas nos eleva-dores ou pavimentos.

    1.5.3. Metodologia adotada para implantao do projeto

    Os projetos de Efi cincia Energtica implementados no ELPM foram inicia-dos em abril de 2001, motivados pela ocasio da crise energtica.

    A primeira atuao foi no sistema de iluminao, baseado na mudana tec-nolgica de lmpadas, reatores e luminrias. A partir da passou-se a usar lmpadas fl uorescentes de trifsforo de menor potncia com reatores eletrnicos e luminrias com pelcula refl exiva.

    A escolha do projeto seguinte procurou aumentar a efi cincia e tambm be-nefi ciar o usurio do condomnio trazendo maior conforto. Desta forma, foram subs-titudos 13 elevadores por outros mais modernos.

    Outro projeto que foi baseado em substituio tecnolgica e aspectos am-bientais, foi o projeto da substituio das centrais de gua gelada do sistema de ar condicionado, sendo que duas mquinas centrfugas foram substitudas em parce-ria com a Light, atravs dos Programas de Efi cincia Energtica determinados pela ANEEL, e outras trs mquinas foram substitudas com recursos prprios.

    Na busca de novos projetos para aumentar a efi cincia do Edifcio, foi realiza-do um projeto piloto para aproveitar a energia trmica do ar de exausto do edifcio para resfriar o ar de admisso por um sistema de resfriamento evaporativo indireto.

    Figura 1.11 - Consumos mensais de 2000

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    O gerenciamento energtico do condomnio do edifcio, ou seja, de toda a rea comum aos condminos, engloba dois medidores do sistema de ar condicio-nado e trs medidores de servio. No ano 2000 o consumo mdio variou em torno de 428.400 kWh mensais, conforme apresentado na fi gura anterior, com demanda mdia de 1830 kW.

    1.5.4. Detalhes da implementao

    O sistema de iluminao existente antes de 2001 era composto predominan-temente por luminrias de 2 lmpadas de 40 W e 2 lmpadas de 20 W, com reatores eletromagnticos e luminrias no refl exivas. Os modelos propostos foram de lumi-nrias de 2 lmpadas de 32 W e 2 lmpadas de 16 W, usando reatores eletrnicos e luminrias com refl etor de alumnio de alto brilho. Para evitar o custo da modifi cao do forro existente, algumas luminrias foram criadas especialmente sobre medida para se adequarem ao vo existente. As fi guras a seguir apresentam as luminrias existentes e as propostas.

    Figura 1.12 - Modelos das luminrias

    Na modernizao dos elevadores foram substitudas 13 mquinas, onde as anteriores eram de fabricao Atlas no modelo Mark IV, controladas por rels, e as novas de fabricao Atlas Schindler no modelo Miconic 10, controladas por micro-processadores, inversores de freqncia e chamada programada.

    A aplicao dos inversores de freqncia em elevadores justifi ca-se pela va-riao de carga de passageiros no uso dirio, de forma que a variao da carga con-trola a variao da trao dos motores.

    O sistema de ar condicionado original do edifcio do ano de 1970 e possui duas centrais de gua gelada, uma no piso intermedirio com trs compressores e outra no piso superior com dois compressores. Esses equipamentos so do tipo centrfugo da

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    marca Sulzer, modelo Unitop 216 de 350 TR, o qual utilizava como fl uido refrigerante o gs R-12, que um hidrocarboneto halogenado de cloro, fl or e carbono (CFC).

    Como os CFC so os principais responsveis pela destruio da camada de oznio, foi estabelecida, atravs de uma resoluo do CONAMA em 2000, uma meta de reduo gradativa do uso destes compostos, de forma que at 2007 toda a utili-zao fosse substituda por outro composto. A importncia do fator ambiental para substituir o R12 um fator relevante que refora o quesito de consumo de energia.

    Os novos compressores utilizados tambm so do tipo centrfugo, da marca York, modelo YK de 350 TR, que utiliza como fl uido refrigerante o R134a. Este tipo de equipamento apresenta uma vantagem de variao da capacidade trmica pela variao da velocidade que utiliza um sistema de controle, que mantm mxima efi cincia de compresso. A seguir so apresentadas as caractersticas do sistema de refrigerao.

    Grupo Gerador de gua Gelada Tipo Unitop 216 Fabricao Sulzer.

    Caractersticas:- Unitop Tipo 1125 U / 216- Dimetro do Rotor 207/190- Ano de Fabricao 1978- Agente Refrigerante R - 12- RPM 17324- Capacidade Frigorfi ca 350 TR- Tenso 380 Volts

    Resfriador Centrfugo de Liquido Millenium Tipo YK VSDFabricao York.

    Caractersticas:- Chiller Centrfugo York YK VSD- Modelo:YK AD AC P4 CLF- Agente Refrigerante R - 134A- Tenso 460 Volts - Capacidade Frigorfi ca - 350 TR

    Figura 1.13 - Modelos dos compressores

    O projeto de substituio destes equipamentos contou com a utilizao de recursos da concessionria Light para a troca dos compressores do piso superior. No piso intermedirio, a substituio foi realizada com recursos prprios.

    A utilizao de controladores programveis (CLPs), tambm permitiu que aes de gerenciamento energtico sobre os sistema de iluminao, ventilao e

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    elevadores, fossem acompanhadas atravs de acionamentos controlados e programa-dos conforme as horas do dia e a presena de usurios nos pavimentos do edifcio. A monitorao atravs de cmeras de vdeo possibilitou a manuteno da segurana. O sistema supervisrio das centrais de gua gelada e os canais de vdeo esto disponibi-lizados como um servio de acompanhamento aos condminos atravs da internet.

    Figura 1.14 - CLPs utilizados na monitorao e atuao

    A necessidade de renovao do ar interno nos ambientes de trabalho, para manuteno dos ndices de CO2 adequados sade, obriga que haja uma renovao do ar interno com o insufl amento do ar obtido na atmosfera. Essa renovao cont-nua de ar quente (entre 15 a 20 % do volume de ar interno, por hora) impe uma carga mnima de trabalho s mquinas de refrigerao, para resfriar o ar que est sendo continuamente insufl ado.

    Ao mesmo tempo, para ocorrer a renovao do ar interno, joga-se na atmos-fera a energia trmica contida no ar de exausto que, alm de seco, possui tempera-tura mais baixa, desperdiando assim, a refrigerao que nele foi produzida.

    Considerando as caractersticas do sistema de ar condicionado, foi estudada uma forma de fazer o aproveitamento da energia trmica do ar de exausto reco-lhido nos banheiros do edifcio, que est a 24C com baixa umidade, para resfriar o ar que ser insufl ado na renovao do ar ambiente, que entra a 28C. Desta forma, houve uma reduo de parte da carga trmica produzida pelos equipamentos de refrigerao.

    Para conseguir este aproveitamento trmico, foi utilizado um equipamento de resfriamento evaporativo baseado nas caractersticas psicromtricas do ar de exausto. O equipamento em questo uma patente nacional, que utiliza o nome comercial de Recuperador de Calor (RC), pela traduo literal de heat recovery, mas, a rigor, funciona como um recuperador de energia trmica, e no ELPM atua como recuperador de frio.

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    Figura 1.15 - Carta psicromtrica do sistema em operao

    CONDIES DE CLCULO

    Altitude: 80 metrosVazo de ar: 45.000 m3/h

    Ar externo 13/07/2007TBS: 35,00CTBU: 26,70CUR: 52,86%

    UA: 19,08 g/kgENTALPIA: 83,92 kJ/kg

    Ar de exausto TBS: 24,00CTBU: 17,81CUR: 55,00%

    UA: 10,39 g/kgENTALPIA: 50,43 kJ/kg

    Ar externo de renovao tratado pelo Recuperador

    Trmico

    TBS: 23,21CTBU: 20,63CUR: 79,62%

    UA: 14,43 g/kgENTALPIA: 59,90 kJ/kg

    ENERGIA REMOVIDA

    Qs (calor sensvel): 176.955 WQl (calor latente): 170.505 WQt (calor total): 347.460 W =

    1.185.583 BTU = 98,80 TR

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    O equipamento conserva a energia trmica do ar de exausto, operando com trocadores de calor tipo Ar - Ar que no mistura os fl uxos de ar. Sensores eletr-nicos com medies simultneas de temperatura e umidade, antes e aps o equil-brio trmico entre os fl uxos de exausto e insufl amento, possibilita quantifi car em TRs, atravs de software de carta psicromtrica, a energia conservada e aproveitada que antes era desperdiada.

    Figura 1.16 - Sistema evaporativo

    A operao deste sistema faz com que o ar de exausto que est a 24C com umidade relativa de 54%, se resfrie at 18C com umidade relativa de 91%. Ao mes-mo tempo o ar externo de renovao que no vero tem temperatura mdia igual a 35oC, se resfria at 23C, reduzindo a carga trmica de at 98 TR. Apesar da diferena de temperatura chegar a aproximadamente 12C, a vazo de ar (que deve ser no mnimo de 27 m3/h/pessoa segundo a ANVISA) da ordem de 45.000 m3/h no Pavi-mento Mecnico Mdio.

    1.5.5. Prazos e custos

    Os projetos tiveram incio no ano 2001 com os estudos de alterao do sistema de iluminao e tal substituio se concretizou entre junho e setembro do mesmo ano.

    A substituio e modernizao dos 13 elevadores ocorreram entre maro de 2001 e novembro de 2003. A primeira mquina a ser substituda foi do elevador n-mero 35846, carro E, e a ltima foi do elevador nmero 35846, carro cargueiro.

    O sistema de ar condicionado teve os chillers antigos substitudos por novos, do tipo centrfugo, que foram instalados entre janeiro de 2005 e fevereiro de 2007, totalizando cinco mquinas.

    A troca de parte das mquinas do ar condicionado foi feita com recursos do Programa Light / Aneel de Efi cincia Energtica, no qual as mquinas sero pagas

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    com o comprometimento de 80 % da economia propiciada em um prazo estimado de 44 meses.

    1.5.6. Resultados e benefcios alcanados

    O resultado das medidas de efi cincia energtica implementadas no ELPM, pode ser acompanhado pela evoluo do consumo histrico de energia eltrica mensal, a partir de janeiro de 2001.

    Considerando o perodo de racionamento ocorrido no ano 2001, interes-sante notar que no fi nal de 2005 os mesmos nveis de consumo foram alcanados com medidas de efi cientizao. Pode-se dizer que em 2006, a operao do Edifcio foi feita com 56,54 % da energia que era necessria no ano de 2000, conforme apre-sentado na fi gura a seguir. Comparando o ano 2006 com o ano do racionamento, utilizou-se aproximadamente 30% a menos de energia.

    Figura 1.17 - Consumos mensais antes e aps as medidas

    Considerando o custo mdio de R$ 0,51/kWh registrado nas ltimas contas de energia eltrica, pode-se dizer que a economia de energia em 2006 correspondeu a uma reduo de custo de R$ 1,14 milho, quando comparado com o consumo re-gistrado no ano de 2000. Para o mesmo custo mdio da energia, a economia acumu-lada de janeiro de 2001 at janeiro 2007 foi de aproximadamente R$ 7 milhes.

    Uma comparao dos resultados do ponto de vista do consumo energtico especfi co, indica ter havido, do ano 2000 para o de 2006, uma mudana de 87,34 kWh/m2.ano para 49,38 kWh/m2.ano, representando uma reduo de 43% no consu-mo especfi co do ELPM.

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    EFICINCIA ENERGTICA: TEORIA E PRTICA

    1.6. CASO 3: CAMPANHA DE CONSCIENTIZAO DO USO DE ENERGIA NA TOSHIBA

    1.6.1. Caractersticas da empresa

    O caso apresentado relata as aes de gerenciamento energtico relacionadas Campanha de conscientizao do uso da energia e as atividades implementadas pela Toshiba do Brasil S.A., uma empresa do ramo de indstria de transformadores eltricos localizada na cidade de Contagem / MG. A estrutura tarifria no incio do estudo corres-ponde tarifa horo-sazonal Azul do sub-grupo A4 com demandas contratadas iguais a 1.500 kW no horrio fora de ponta e a 1.050 kW no horrio de ponta.

    1.6.2. Apresentao e objetivos

    A indstria Toshiba realizou em agosto de 2000 um projeto de efi cincia energtica, intitulado Campanha de conscientizao para o uso Efi ciente de Energia Eltrica, indo de encontro com a poltica ambiental implantada da ISO14001 e os princpios da poltica ambiental da empresa, na qual deve ser promovida a reduo do consumo de energia e matrias-primas.

    Para realizao do projeto foram defi nidos trs objetivos bsicos, sendo eles: o uso efi ciente de energia eltrica, a preparao dos funcionrios para serem multi-plicadores da mudana de hbito e a otimizao do consumo de energia.

    As tabelas a seguir mostram o histrico de consumo de energia e de produ-o por tipo de transformador, de maro a julho de 2000, para transmitir uma idia da situao anterior s medidas de efi cincia energtica.

    Tabela 1.4 - Histrico de contas antes da implementao

    DATALEITURA

    Consumo Ativo (kWh) Demanda Registrada (kW) Dias

    HP HFP HP HFP

    10/3/2000 54.600 505.400 1.050 1.484 30

    12/4/2000 47.600 460.600 1.050 1.428 3310/5/2000 42.763 424.350 1.036 1.386 2812/6/2000 49.000 463.400 1.050 1.428 33

    10/7/2000 47.288 467.012 1.148 1.316 28

    Mdia antes 48.250 464.152 1.067 1.408 30

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    GERENCIAMENTO ENERGTICO

    O consumo mensal mdio para este perodo foi de 512.403 kWh e a produ-o mdia de transformadores de linha fo