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Destaque| Sustentabilidade

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Instalações elétricas podem ser mais

seguras e sustentáveis

With the economic and environmental sizing of electrical conductors, users have the opportunity to reduce electricity consumption and atmosphere emissions of CO2, throughout the installation lifetime. Although the existence of a specific technical standard on this subject since 2011, this procedure has been adopted in few cases of electrical designs in Brazil.

A través del dimensionamiento económico y ambiental de los conductores eléctricos, los usuarios tienen la oportunidad de reducir el consumo de electricidad y las emisiones de CO2 en la atmósfera, durante la vida útil de la instalación. En Brasil, a pesar de que existe una norma técnica para este fin desde 2011, la práctica todavía no tiene sido adoptada en los proyectos eléctricos.

Ainda pouco praticado no Brasil, dimensionamento econômico e ambiental

de fios e cabos elétricos aproxima das instalações elétricas o tema

sustentabilidade.

RepoRtagem: eRica munhoz

Dimensionamento econômico e ambiental de condutores elétricos. O extenso nome pode sugerir que se trata de

algo complicado, mas, na prática, sua aplicação não deixa dúvidas sobre a eficácia e os incontáveis benefícios que gera ao privilegiar a segurança, a qualidade e a durabilidade das insta-lações elétricas. O verdadeiro “com-plicómetro” da questão, na realidade, reside em outra seara, a financeira. E no Brasil a cultura do mais por menos ainda fala mais alto.

Mas para explicar o fim, vamos en-tender os meios. A função de um cabo de potência é conduzir a energia elétri-ca da forma energeticamente mais efi-ciente e ambientalmente mais amigá-vel possível desde a fonte até o ponto de utilização. No entanto, devido à sua resistência elétrica, o cabo dissipa, na forma de calor, efeito Jaule, uma par-te da energia transportada, impedindo que se obtenha 100% de eficiência nes-

se processo. Como consequência, essa perda requer a geração de energia adi-cional que contribui para o acréscimo da emissão de gases de efeito estufa (CO

2) na atmosfera.

A energia dissipada por esses cabos precisa ser paga por alguém, transfor-mando-se assim em um acréscimo nos custos operacionais do equipamento

que está sendo alimentado e da insta-lação elétrica como um todo. Essa so-brecarga financeira se estende por toda a vida útil do processo. E como o custo da energia tem peso cada vez mais im-portante nas despesas operacionais das edificações, todos os esforços possíveis devem ser feitos para conter gastos des-necessários.

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Os aspectos ambientais e conserva-cionistas relacionados com a energia des-perdiçada também são fatores cada vez mais levados em consideração. Estudos revelam que, ao longo do ciclo de vida dos fios e cabos elétricos, as mais signi-ficativas emissões de CO2 são produzidas quando os condutores estão sendo utili-zados no transporte de energia elétrica, sendo relativamente pequenas na fase de fabricação e descarte desses produ-tos. Essas emissões são resultantes da geração extra de energia necessária para compensar as perdas Joule na condução da corrente elétrica pelo circuito.

Dessa forma, mantidas todas as demais características da instalação, a maneira mais adequada de reduzir as perdas e, consequentemente, as emis-sões, é aumentar a seção nominal dos condutores elétricos. Obviamente, fios e cabos com bitola maior custam mais, ou seja, exigem um gasto inicial maior no

ato da instalação. No entanto, se con-siderarmos o longo prazo, os benefícios financeiros e ambientais que eles ofe-recem durante a vida útil da instalação justificam, com sobras, o investimento.

Hilton Moreno, sócio-diretor do Gru-po HMNews e responsável pelo progra-ma e pela elaboração do manual “Di-mensionamento Econômico e Ambiental de Condutores Elétricos”, do Instituto Brasileiro do Cobre (Procobre), explica que o pensamento, ainda bastante forte no Brasil, de privilegiar preço em detri-mento da qualidade e da sustentabili-dade precisa mudar, e rápido. Ele afir-ma que elaborar um projeto levando em

conta o dimensionamento econômico e ambiental, afora o custo inicial, um pou-co maior, só traz benefícios. E este cus-to, muitas vezes, nem é tão alto assim.

“A evolução das sociedades em bus-ca do desenvolvimento sustentável so-mente é possível se revisarmos concei-tos e chavearmos a mente em relação à forma como enxergamos o mundo. No caso da área elétrica, não é diferente. Em resumo, durante o processo de de-cisão de aquisição de alguns tipos de bens, deve-se olhar a questão pelos la-dos dos custos inicial e operacional, que, em diversos casos, é muito maior do que o inicial”, defende Moreno.

AvAnçoo dimensionamento econômico e ambiental dos condutores reforça

o compromisso sustentável dos projetos elétricos.

um projeto que leva em conta o dimensionamento econômico e ambiental só traz benefícios para a sociedade.hilton moReno Grupo HMnews

O dimensionamento ambiental na prática

Os circuitos elétricos de baixa, média e alta tensão são dimensionados pelos critérios técnicos constantes nas normas

NBR 5410 e NBR 14039, que incluem seção nominal mínima do condutor, ca-pacidade de condução de corrente do condutor em regime permanente, que-da de tensão no condutor, proteção do condutor contra sobrecarga e proteção do condutor contra curto-circuito.

Ao utilizá-los, o resultado será sem-pre a menor seção nominal de um con-dutor que seja adequada para deter-

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minado circuito de forma a garantir a segurança e a operação da instalação. E, mesmo que a seção de um condutor tenha sido aumentada para atender, por exemplo, à queda de tensão, ainda as-sim o efeito será a menor seção nominal para atender tal critério.

A física ensina que quanto menor a seção de um condutor, maior sua re-sistência. E quanto maior a resistência, maior a energia nele dissipada. Por ou-tro lado, essa energia dissipada é gerada em uma fonte que emite maior ou me-nor quantidade de dióxido de carbono na atmosfera em função da sua matriz energética.

A emissão de CO2 é diretamente

proporcional à energia dissipada no con-dutor e, consequentemente, proporcio-nal à sua resistência, mas inversamente proporcional à seção nominal do condu-tor. Explicando: mantido o comprimento de um condutor, a corrente elétrica que nele circula e o tempo dessa circulação, se for aumentada a seção do cabo, au-tomaticamente será reduzida a emissão de CO2 na atmosfera. Esse é o princípio do chamado dimensionamento ambien-tal de condutores elétricos.

O aumento da seção dos condutores quando dimensionados pelo critério am-biental tem como consequência direta o aumento nas emissões de CO2 no pro-cesso completo de fabricação dos cabos

Trocando em miúdos, a melhor ma-neira de diminuir os custos operacio-nais e ter menor impacto ambiental é aumentar a seção dos condutores elé-tricos. E para auxiliar nessa tarefa, em 2011, foi criada a ABNT NBR 15920, que relaciona o dimensionamento de condutores elétricos com a economia de energia e com a redução de CO2. Era o que faltava para complementar a ABNT NBR 5410, que já contempla cuidados com a segurança das pessoas e do patrimônio, mas não considerava as questões ambientais.

sustentABiliDADeinstalações que adotam o

dimensionamento ambiental dos condutores reduzem a emissão de

co2 na atmosfera.

econoMiAcom o dimensionamento ambiental dos fios e cabos, a instalação elétrica também reduz o consumo de energia.

elétricos, desde a fase de extração do metal condutor na mina até o descarte do produto após sua utilização (ciclo de vida do produto). Isso se deve ao fato de que seções maiores utilizam mais ma-teriais e, consequentemente, mais ener-gia é consumida na fabricação e demais etapas da vida do produto.

No entanto, as reduções nas emis-sões obtidas pelo uso de cabos de maio-res seções durante a vida econômica considerada compensam os aumentos gerados no processo de fabricação dos cabos com maiores seções. Em outras palavras, um pelo outro, representa o ganho ambiental resultante da redu-ção das emissões de CO

2 em função do dimensionamento econômico dos condutores.

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ABNT NBR 15920

A preocupação com a eficiência energética e com a sustentabilidade das redes elétricas em geral motivou o Instituto Brasileiro do Cobre (Pro-cobre) e a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) a criarem uma norma brasileira que associas-se o dimensionamento elétrico das edificações à eficiência energética (economia de energia). Uma co-missão de estudos foi formada e, dois anos depois, estava elaborada a ABNT NBR 15920:2011 - Cabos elétricos – Cálculo da corrente no-minal – Condições de operação – Otimização econômica das seções dos cabos de potência.

Levando em conta o apelo ini-cial, a norma se baseia no fato físico que o redimensionamento adequa-do da seção de um condutor elétrico promove menos perda de energia, reduzindo, assim, o consumo e, por consequência, o preço da conta de luz, além de diminuir a emissão de gases do efeito estufa, o CO2 (dió-xido de carbono).

Embora nova à época para os brasileiros, a norma foi uma tradu-ção literal da IEC 60287-3-2 Ed. 1.0 b - Electric cables - Calculation of the current rating - Part 3: Sections on operating conditions - Section 2: Economic optimization of power cable size, publicada em 1995. Ou seja, a preocupação com a eficiên-cia energética relacionada com o dimensionamento dos condutores elétricos é uma demanda antiga na comunidade internacional.

É importante destacar que a ABNT NBR 15920 trata somente da escolha econômica de seções de condutores com bases em perdas Joule. As perdas por tensão não fo-ram consideradas no documento.

Com as diretrizes em mãos, restava uma ferramenta capaz de facilitar o trabalho, que en-volve muitos cálculos e inúme-ras variáveis. Dessa necessidade, nasceu um programa que di-mensiona os circui-tos levando em conta aspectos de economia de ener-gia e os efeitos desse dimensionamento so-bre o meio ambiente. Desenvolvido pelo Procobre, o softwa-re é direcionado para profissionais en-volvidos com instalações elétricas in-teressados em calcular circuitos elétri-cos com condutores de cobre de baixa tensão até 1.000 V pelos critérios de dimensionamento econômico descri-tos na NBR 15920 e ambiental. Além do software, o manual, elaborado em 2010, traz critérios de dimensiona-mento econômico para todos os tipos de instalação elétrica de baixa tensão, prediais, comerciais e industriais e redes de distribuição de energia.

O Procobre também realizou estu-dos de casos utilizando a norma NBR 15920 e o software para verificar a economia de energia e a redução das emissões de CO

2 em seis tipos de edi-ficações. Em todos houve economia de

energia e ganho ambiental pela aplicação dos critérios da norma em questão. Para cada um foram con-sideradas diversas alternativas de tari-fas de energia, tempo de funcionamen-to da instalação, vida útil estimada da obra, taxa de juros e outros parâmetros que fazem parte das fórmulas de cálcu-los. No total, foram calculados mais de 4.000 circuitos, com resultados variados, o que demonstra que a análise deve ser criteriosa para cada caso.

O resultado mais significativo foi ve-rificado em um shopping. Pela estimati-va calculada, caso o dimensionamento econômico e ambiental fosse utilizado, em um prazo de 30 anos, o complexo registraria um ganho ambiental de 380 toneladas de CO

2 e economizaria cerca de 2.220.700 kWh de energia.

O ganho ambiental e o futuroCom as ações cada vez mais volta-

das à sustentabilidade em todos os se-tores, certamente as redes elétricas não ficarão de fora desse contexto, especial-mente se considerar a disponibilidade dos conceitos e equações para abor-dar tal tema. É apenas uma questão de tempo, e vontade, para que as normas técnicas e os procedimentos de cálculo em geral incluam o requisito ambiental.

“Um bom começo seria que normas como a NBR 5410 e NBR 14039 inclu-

íssem em seus textos os critérios de di-mensionamento ambiental e econômico, conforme a NBR 15920. Com certeza, o meio ambiente agradeceria essa iniciati-va. O Japão, por exemplo, está revisan-do sua norma de instalações elétricas de baixa tensão para incluir, de modo compulsório, o dimensionamento am-biental de condutores elétricos naquele país. Esse pode ser um ótimo exemplo para o resto do mundo” comenta Hil-ton Moreno.

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