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Eficiencia energetica

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  • IMPACTO DA LEI DE EFICINCIA ENERGTICA PARA MOTORES

    ELTRICOS NO POTENCIAL DE CONSERVAO DE ENERGIA NA

    INDSTRIA

    Agenor Gomes Pinto Garcia

    TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAO DOS

    PROGRAMAS DE PS-GRADUAO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE

    FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS

    NECESSRIOS PARA OBTENO DO GRAU DE MESTRE EM

    PLANEJAMENTO ENERGTICO

    Aprovada por:

    Prof. Maurcio Tiomno Tolmasquim, D.Sc.

    Prof. Alexandre Salem Szklo, D.Sc.

    Prof. Roberto Schaeffer, D. Sc.

    Dr. Mauro Arajo Almeida, D. Sc.

    RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL

    DEZEMBRO DE 2003

  • ii

    GARCIA, AGENOR GOMES PINTO

    Impacto da Lei de Eficincia Energtica

    para Motores Eltricos no Potencial de

    Conservao de Energia na Indstria [Rio de

    Janeiro] 2003

    XXII, 127 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc.,

    Planejamento Energtico, 2003)

    Tese - Universidade Federal do Rio de Ja-

    neiro, COPPE

    1. Conservao de Energia

    2. Motores Eltricos

    3. Indstria

    I. COPPE/UFRJ II. Ttulo ( srie )

  • iii

    No adianta colocar comida em casa s carradas, se se jogam fora as migalhas1.

    Antigo ditado mineiro, dito por meu av Agenor e

    repetido disciplinarmente por minha me.

    1 Na verdade, o dito original tinha um vis machista, caracterstico da ordem social vigente: No adianta o homem colocar comida em casa s carradas, se a mulher joga fora as migalhas. Para completar a ana-logia com a energia, poder-se-ia acrescentar: nem a roa to grande para produzir tanto, nem a casa para caber todo o lixo...

  • iv

    A meus irmos A e Kiko

    Que propiciaram esta fase da minha vida.

    Unidos como os dedos da mo

    Conseguimos construir na prtica, ao menos entre ns,

    O que sonhvamos para todos: de cada um a capacidade,

    Para cada um a necessidade (com a saudade eterna de Aparecida e Afrnio).

  • v

    Agradecimentos

    Ao professor Mauricio Tolmasquim pela orientao geral no Mestrado e

    pela oportunidade de conhecer uma Universidade partcipe da socieda-

    de, diferente daquela que tive de deixar em 1973.

    Ao professor Alexandre Szklo, pela orientao e pacincia de ler esta dis-

    sertao at em vo sobre o Atlntico, requerendo o rigor acadmico

    que longos anos na iniciativa privada, sempre em busca de resultados

    imediatos, me fizeram deixar em segundo plano.

    Ao professor Roberto Schaeffer e Mauro Almeida por participarem da

    banca examinadora.

    minha companheira Tonha, pelo amor em compartilhar esta nova aven-

    tura no Rio de Janeiro, para acompanhar os ltimos anos de meu pai e

    que acabaram resultando nesta nossa nova e incessante busca de saber,

    hoje avs e sempre eternos aprendizes.

    Aos meus queridos pitutos, Gabi, Marcinho e Cai, e mais Paulinha e o

    queridssimo Henrique, pelo apoio e compreenso da privao do con-

    vvio do pai, sogro e av.

    Marlene e tias, eternas incentivadoras.

    A todo o pessoal do PPE e CENERGIA, pelo convvio e apoio.

    E, prosopopeisticamente, ao motor de induo, mquina simples e fants-

    tica, que me desafia desde que, ajudante de manuteno, tive a incum-

    bncia de desmont-lo.

  • vi

    Resumo da Tese apresentada COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessrios

    para a obteno do grau de Mestre em Cincias (M.Sc.)

    IMPACTO DA LEI DE EFICINCIA ENERGTICA PARA MOTORES

    ELTRICOS NO POTENCIAL DE CONSERVAO DE ENERGIA NA

    INDSTRIA

    Agenor Gomes Pinto Garcia

    Dezembro/2003

    Orientadores: Mauricio Tiomno Tolmasquim

    Alexandre Salem Szko

    Programa: Planejamento Energtico

    Esta dissertao pretende, a partir de dados coletados no cho-de-fbrica, obtidos

    para a realizao de diagnsticos energticos, dar a sua contribuio para estimar-se o

    impacto da Lei de Eficincia Energtica no potencial de conservao de energia eltrica

    na indstria brasileira. Inicialmente, discutida a Lei, os programas de etiquetagem e

    padronizao, a regulamentao dos motores; a seguir so discutidos o uso e o potencial

    de conservao de energia final na indstria, em especial a eltrica e em fora motriz.

    Apresentam-se o motor eltrico trifsico de induo e as diversas questes relativas ao

    seu uso industrial, para ento apresentarem-se os dados obtidos.

    Os dados so usados em 5 anlises: quanto economizar a aplicao da Lei; quan-

    to economizaria se os motores fossem trocados por unidades de alto rendimento; qual o

    potencial de economia se os motores fossem simplesmente adequados carga que acio-

    nam; qual a viabilidade de se realizarem trocas imediatas por motores de alto rendimen-

    to e, finalmente, de certa forma englobando as outras, qual a reduo obtida na troca, ao

    final da vida til, por motores de alto rendimento adequados carga? Da amostra,

    feita tambm uma projeo para o conjunto da indstria brasileira. As respostas indicam

    que o potencial de conservao de eletricidade em motores deve ser melhor explorado.

    Contratos de performance, rendimentos exigidos pela Lei otimizados, polticas de escla-

    recimento e incentivo, metas de intensidade energtica so algumas sugestes desta te-

    se.

  • vii

    Abstract of Thesis presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

    requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)

    THE IMPACT OF THE ENERGY EFFICIENCY LAW ON INDUSTRIAL

    ELECTRICAL MOTORS ENERGY SAVING POTENTIAL

    Agenor Gomes Pinto Garcia

    December/2003

    Advisors: Mauricio Tiomno Tolmasquim

    Alexandre Salem Szko

    Department: Energy Planning

    This thesis intends to give its contribution to estimate, from a data set of motor

    use collected on the shop floor, the impact of the so-called Energy Efficiency Law on

    industrial electrical motors energy saving potential. First, the Law, the energy-

    efficiency labeling and standard programs, and the motors regulation are presented;

    then, the energy use in the Brazilian industry is discussed in order to assess its energy

    conservation potential, especially for electricity and motor force. The three-phase induc-

    tion motor, the various issues of its industrial use and the data set collected are then pre-

    sented.

    The data are analyzed in five ways:

    1) How much energy will be saved by the Law application?

    2) How much energy would be saved if high efficient motors were used?

    3) What would be the energy saved if the motors were not oversized?

    4) Is it viable to replace immediately the existing motors for high efficient

    units?

    5) What would be the enery saved if motors were changed for high efficient

    units and matching its load in the end of his life?

    From the sample, the answers are projected for the Brazilian industry. As the

    sample has restricted statistical properties, we propose a systematical way of collecting

    a new one that could be used to perform statistical tests and forecast exercises.

  • viii

    SUMRIO

    1 Introduo................................................................................................................. 1

    2 A Lei de Eficincia Energtica................................................................................. 5

    2.1 Os Programas de Etiquetagem e Padronizao ................................................ 5

    2.2 A Lei de Eficincia Energtica....................................................................... 10

    2.2.1 Comit Gestor de Indicadores e Nveis de Eficincia Energtica

    CGIEE 11

    2.2.2 A Regulamentao de Motores............................................................... 13

    3 O Uso de Energia na Indstria Brasileira ............................................................... 19

    3.1 Consumo de energia, por setor e energtico................................................... 19

    3.2 Consumo de energia por uso final .................................................................. 21

    3.3 Uso da eletricidade na indstria...................................................................... 24

    3.4 Potencial de conservao de energia .............................................................. 27

    3.4.1 Metas do Procel ...................................................................................... 28

    3.4.2 Estimativas de Howard Geller (1994; 2003) .......................................... 29

    3.4.3 Balano de Energia til.......................................................................... 33

    3.4.4 Resumo das estimativas.......................................................................... 39

    3.5 Esforos de realizao do potencial de conservao de energia .................... 39

    3.5.1 Barreiras implementao ..................................................................... 39

    3.5.2 Histrico ................................................................................................. 41

    4 Motores Eltricos.................................................................................................... 47

    4.1 Motores na indstria ....................................................................................... 47

    4.2 Caractersticas do MITRGE ........................................................................... 48

    4.2.1 Constituio fsica .................................................................................. 48

  • ix

    4.2.2 Princpio de funcionamento.................................................................... 50

    4.2.3 C