eficiencia eficiÊncia energÉtica e uso racional de energia 04

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E USO RACIONAL DE ENERGIA –

ESTUDO DE CASO

André Luiz Martins MesquitaFernando Melo Franco

Orientador: Prof. Wanir José de Medeiros Júnior

Goiânia, Fevereiro de 2004.

1

ANDRÉ LUIZ MARTINS MESQUITA

FERNANDO MELO FRANCO

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E USO RACIONAL DE ENERGIA -

ESTUDO DE CASO

Projeto Final para obtenção de graduação

apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica da

Universidade Federal de Goiás.

Orientador: Prof. Wanir José de Medeiros

Júnior.

Goiânia

2004

2

ANDRÉ LUIZ MARTINS MESQUITA

FERNANDO MELO FRANCO

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E USO RACIONAL DE ENERGIA -

ESTUDO DE CASO

Projeto Final de Curso defendido e aprovado em 18 de Fevereiro de 2004, pela

Banca Examinadora constituída pelos professores:

__________________________________________________________

Prof. Wanir José de Medeiros Júnior

__________________________________________________________

Engª Flávia Borges de Mendonça

__________________________________________________________

Prof. Msc. Ézio Fernandes da Silva.

3

A nossos familiares, amigos, e todos

aqueles que de algum modo nos

ajudaram a vencer mais esta etapa

importante em nossas vidas.

4

AGRADECIMENTOS

Agradecemos a todos os nossos professores pela inspiração em nós

semeada, que nos proporcionou a execução deste trabalho, especialmente o

professor orientador Wanir de José Medeiros Júnior, pelos conselhos,

dedicação e compreensão.

Agradecemos, ainda, aos funcionários Idalina, Sheila, Helena, Negri e

Bosco pelo auxílio nos serviços burocráticos e de apoio indispensáveis à

realização deste trabalho.

5

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .........................................................................................................10

2 OS INDICADORES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA .......................................13

2.1 INDICADORES GLOBAIS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ................................14

2.2 INDICADORES FÍSICOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM DETERMINADOS

SETORES INDUSTRIAIS............................................................................................17

2.2.1 Determinantes da Intensidade Energética Elétrica ...............................................17

2.2.2 Determinante do Consumo Específico de Energia Elétrica ..................................19

3 OBSTÁCULOS IMPOSTOS AO USO EFICIENTE DA ENERGIA ..................23

4 MÉTODOS E AÇÕES QUE CONTRIBUEM PARA O USO RACIONAL DE

ENERGIA ..........................................................................................................................26

4.1 CRIAÇÃO DA COMISSÃO INTERNA DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA –

CICE ....................................................................................................................................26

4.2 DICAS PARA UM BOM PROGRAMA DE USO EFICIENTE DE ENERGIA ......29

5 ASPECTOS GERAIS DE UM PROGRAMA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

EM UMA EMPRESA .......................................................................................................31

5.1 ANÁLISE DA CONTA E DO CONTRATO DE FORNECIMENTO DE ENERGIA

ELÉTRICA ..........................................................................................................................32

5.1.1 O Consumidor do Grupo A .....................................................................................32

5.1.2 O Consumidor do Grupo B .....................................................................................33

5.1.2 O Fator de Carga ......................................................................................................33

5.1.3 O Fator de Potência ..................................................................................................34

5.2 ALTERNATIVAS TARIFÁRIAS .............................................................................35

5.2.1 Enquadramento Tarifário .......................................................................................35

5.3 MODELO DE AUTOGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA.................................37

5.4 AVALIAÇÃO TÉCNICA DO USO GERAL DA ENERGIA...................................37

5.5 AVALIAÇÃO ECONÔMICA E FINANCEIRA ......................................................39

5.6 AVALIAÇÃO TÉCNICA DOS USOS FINAIS DA ENERGIA ELÉTRICA ..........40

5.6.1 Entrada de Energia Elétrica ....................................................................................40

5.6.2 Condutores e Circuitos de Distribuição .................................................................48

5.6.3 Quadros de Distribuição ..........................................................................................51

6

5.6.4 Motores Elétricos ......................................................................................................52

5.6.5 Sistema de Iluminação .............................................................................................59

5.6.6 Sistema de Ar Condicionado ...................................................................................63

5.6.7 Automação ................................................................................................................64

5.6.8 Outros Sistemas ........................................................................................................64

6 ESTUDO DE CASO – DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO E APLICAÇÃO DE

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA EM UMA INDÚSTRIA DE MÉDIO PORTE .............65

6.1 METODOLOGIA EMPREGADA .............................................................................66

6.2 APLICAÇÃO DO PLANO DE GESTÃO ENERGÉTICA – CASO PRÁTICO.......67

6.2.1 Resultados do Diagnóstico .......................................................................................69

6.2.2 Implantação do SGE (Sistema de Gestão Energética) ..........................................70

6.2.3 Resultados Obtidos ...................................................................................................71

6.3 CONCLUSÃO .............................................................................................................72

7 COMPARAÇÃO DE EFICIÊNCIA ENTRE DIFERENTES EQUIPAMENTOS

ELÉTRICOS ......................................................................................................................73

8 CONCLUSÃO ...........................................................................................................81

ANEXO I.............................................................................................................................83

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................84

7

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Gráfico indicativo da eficiência energética da industria metalúrgica.................18

Figura 2 – Gráfico indicativo da eficiência energética da industria química.......................18

Figura 3 – Gráfico indicativo da eficiência energética da industria de papel e celulose.....19

Figura 4 – Gráfico indicativo do consumo específico de eletricidade na indústria

metalúrgica...........................................................................................................................20


química.................................................................................................................................21

Figura 6 – Gráfico indicativo do consumo específico de eletricidade na indústria de papel e

celulose.................................................................................................................................21

Figura 7 – Gráfico indicativo do consumo de energia elétrica no setor industrial...............53

Figura 8 – Composição de custos na conta de energia da indústria analisada.....................68

Figura 9 – Curva de carga diária de um dia típico da indústria analisada...........................68

8

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Ranking de intensidade energéticas comparadas entre países selecionados......16

Tabela 2 – Resumo do Sistema Tarifário.............................................................................36

Tabela 3 – Quadro de Irregularidades na Entrada de Energia Elétrica................................47

Tabela 4 – Irregularidades em Quadros de Distribuição......................................................52

Tabela 5 – Fatores Levados em Consideração pelos Consumidores para Aquisição de

Motores Elétricos.................................................................................................................55

Tabela 6 – Característica de consumo de energia elétrica da empresa analisada.................67

Tabela 7 – Viabilidade do grupo gerador para a empresa analisada....................................70

Tabela 8 – Resultados obtidos com a implantação do gerenciamento energético...............71

Tabela 9 – Motores trifásicos – Rendimento e fator de potência – Marca: EBERLE – linha

Standard................................................................................................................................74

Tabela 10 – Motores trifásicos – Rendimento e fator de potência – Marca: EBERLE –

linha Alto Rendimento.........................................................................................................75

Tabela 11 – Motores trifásicos – Rendimento e fator de potência – Marca: WEG – linha

Standard................................................................................................................................76

Tabela 12 – Motores trifásicos – Rendimento e fator de potência – Marca: WEG – linha

Alto Rendimento..................................................................................................................77

Tabela 13 - Chuveiros elétricos – Várias marcas – Dados de consumo.......................79/80

9

RESUMO

Os mesmos motivos que levaram as sociedades a se preocuparem com o

desenvolvimento de energias alternativas (crise do petróleo, preocupação com o meio

ambiente, etc.) também contribuíram para uma preocupação crescente com a forma como a

energia vinha sendo utilizada nas sociedades. O conceito de "Conservação de Energia"

surgiu dessa preocupação e preconizava, basicamente, ações voltadas para uma utilização

mais racional dos recursos disponíveis, visando evitar desperdícios.

Posteriormente, essa idéia evoluiu para o conceito mais dinâmico da

"Eficiência Energética". Este conceito está associado ao crescimento econômico, à

produtividade, à proteção do meio ambiente e ao desenvolvimento sustentável, que visa

garantir o atendimento das necessidades atuais das sociedades sem comprometer a

capacidade das gerações futuras de atenderem as suas necessidades.

Com ações de "Eficiência Energética" consegue-se otimizar a utilização de

energia associada a uma atividade, contribuindo assim para a redução dos gastos com este

insumo. Estas ações, além de trazerem benefícios diretos para o usuário, trazem também

grandes benefícios para as sociedades, pois promovem um alívio para os sistemas de

suprimento de energia, contribuindo assim para reduzir os riscos de um racionamento de

energia.

Portanto, os objetivos deste trabalho se resumem basicamente em definir métodos e ações

que contribuem para o uso racional de energia; comparação da eficiência energética entre

equipamentos elétricos distintos; determinar fatores que provocam o agravamento do

desperdício de energia elétrica; analisar um estudo de caso, comparando os resultados de

economia de energia e tarifária, antes e após a realização das medidas de eficiência

energética; elaborar um tutorial descrevendo todos os objetivos acima.

10

1 – INTRODUÇÃO

Há aproximadamente trinta anos, a civilização ocidental deparou-se com sua

primeira grande crise que poderia ameaçar o estilo de vida do homem moderno. A grande

crise do petróleo da década de 1970 alertou o mundo no sentido de que a energia não pode

ser fabricada ou criada, isto é, ela é transformada a partir de recursos naturais que, em sua

maioria, não são inesgotáveis. Além disso, o uso inadequado desses recursos poderiam

comprometer substancialmente as condições ambientais que permitem a vida humana na

Terra.

Em meio a busca de uma solução ou minimização destes problemas surgiu o

conceito de Eficiência Energética, ou seja, padrões de utilização da energia de modo que

esta atenda às necessidades humanas com um mínimo de desperdício, visando a

manutenção de suas fontes para as gerações futuras, preservando o meio ambiente, sem

que isso comprometa a segurança e o conforto das pessoas envolvidas.

Tendo em vista que a energia elétrica constitui um dos sustentáculos do modo

de vida do homem contemporâneo e que, na época da primeira grande crise energética (e

até hoje) a maior parte desta energia era proveniente de combustíveis fósseis (petróleo, gás

natural, carvão), o conceito de Eficiência Energética se estendeu em profundidade à

questão da eletricidade, de modo que nesses últimos trinta anos vem-se buscando não só

fontes alternativas de produção de energia elétrica, bem como medidas que se caracterizam

a racionalização de seu uso.

A sociedade moderna vive sobre um modelo econômico fortemente apoiado no

uso da energia. Sob vários aspectos, os principais índices de desenvolvimento humano

estão relacionados com os níveis de consumo de energia per capta. Pesquisas revelam que

75% da população mundial situa-se abaixo da média de consumo energético dos países

desenvolvidos (Goldenberg, 1998). Tal fato, porém, não significa que as populações dos

países subdesenvolvidos e em desenvolvimento devam seguir os padrões de consumo de

energia de nações ocidentais desenvolvidas onde a cultura do desperdício e do consumismo

norteiam a economia. Se esses padrões fossem generalizados para todo o mundo, em um

ou dois anos o planeta entraria em colapso ambiental total. Logo, conclui-se que, para que

seja possível um aumento do potencial de consumo energético global, é necessário antes

saber como extrair e utilizar a energia da maneira mais racional possível.

11

A conjuntura externa, o crescimento da demanda provocados pelo surto de

desenvolvimento nas últimas décadas, bem como a falta de recursos para investimentos,

obrigou o Brasil a executar grandes alterações em seus critérios de planejamento do setor

elétrico. Efetivamente, se a política tradicional era enfatizar as perspectivas de aumento da

oferta de energia como resposta à exigência energética demandada pelo crescimento da

economia, hoje é prioritário que se leve em conta o uso racional e eficiente de energia

como estratégia de planejamento.

Esta mudança de mentalidade deve-se a outros fatos, além dos já mencionados,

como restrições orçamentarias do poder público e alterações ambientais drásticas. Implica

também fatores como participação do peso da conta de energia nos custos de produção,

aproveitamento inadequado e redução da vida útil de equipamentos e sistemas, baixa

confiabilidade na manutenção do fornecimento de energia com alto risco de ocorrência de

defeitos.

Os resultados práticos até o presente, no entanto, foram modestos, visto que o

Governo Federal tem sido assessorado principalmente por especialistas que possuem a

visão tradicional do lado do suprimento e não da racionalização.

A crise de energia no Brasil em 2001 teve pelo menos um lado positivo: em

pouco tempo o tema da eficiência energética foi discutido em tempo integral levando uma

importante parcela da sociedade a se informar sobre o assunto e a praticar algumas ações

concretas.

Todavia, ainda é crescente o risco dos blackouts, devido ao fato de o sistema

elétrico brasileiro ser baseado em centrais geradoras instaladas longe dos centros de carga

e de uma elevada complexidade, aumentando a probabilidade para que fatos pouco

prováveis derrubem o sistema, principalmente devido à sobrecargas provocadas por

consumo excessivo. Tal situação resultou na promulgação da Lei 10.295, que dispõe sobre

a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia, a qual teve uma longa

tramitação no Congresso, foi finalmente sancionada em 17 de outubro de 2001. Esta lei

define que o Poder Executivo deve promover ações e mecanismos que melhorem os

índices de eficiência energética no país.

Entende-se que o índice de eficiência energética cresce quando é executado

um serviço ou produzido um bem com uma quantidade de energia menor do que seria

normalmente consumida sem afetar a qualidade do bem ou do serviço nem tampouco a

12

segurança das pessoas envolvidas no processo. Ou seja, consome-se menos energia para

um mesmo resultado final, obtendo assim maior rendimento. O conceito de eficiência

energética não deve ser confundido com racionamento de energia ou racionalização

forçada.

Para que sejam melhorados os índices de eficiência energética, deve-se

considerar as questões de natureza técnica e as questões de natureza econômica. Os termos

de natureza técnica são aqueles inerentes aos equipamentos de geração, transmissão e

distribuição de energia, processos produtivos, equipamentos de uso final da energia

elétrica, etc. Os termos de natureza econômica envolvem conceitos como “consumo

específico de energia”, isto é, o consumo de energia por bem produzido, que não eqüivale à

eficiência energética, apesar de que, em alguns setores é comum associar os dois conceitos.

Sendo que a intenção final consiste na redução do consumo de energéticos

mediante o uso racional de energia, torna-se necessário a descrição e análise de parâmetros

que condicionem a eficiência energética.

Vários fatores influem na obtenção de índices de eficiência energética. Dentre

eles podemos citar: fatores políticos, econômicos, socioculturais, fatores estruturais, bem

como aspectos tecnológicos e efeitos sazonais. Assim sendo, percebe-se que não se trata de

um processo simples, de modo que nestes estudos deve-se levar em consideração:

- efeitos relevantes às medidas de eficiência energética;

- distinção entre efeitos que são provenientes de fatores sazonais e efeitos provenientes

de aspectos comportamentais da sociedade;

- caracterização apropriada de serviços energéticos que fornecem o melhor conjunto de

medidas;

- combinação adequada dos resultados estatísticos e experimentais;

- avaliação rigorosa destes dados.

Com base no que foi apresentado entende-se que o profissional de Engenharia

Elétrica possui papel fundamental na busca de soluções, tanto em âmbito geral, auxiliando

na elaboração de políticas nacionais de racionalização energética, quanto em âmbito

restrito, desenvolvendo projetos eficientes e buscando contramedidas com relação ao

desperdício.

13

2 - OS INDICADORES DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Ao avaliar o uso eficiente de energia em um país, faz-se necessário o uso de

indicadores que agregam variáveis técnicas e econômicas para caracterizar a eficiência

energética. A construção desses indicadores é importante no sentido de se acompanhar a

formulação de políticas setoriais e adequá-las aos esforços internacionais. Embora não

existe um consenso de que estes indicadores expressem exatamente o conceito de

“eficiência energética”, estando sujeitos a uma série de distorções, eles são úteis como

parâmetro de comparação com outros países e também como avaliação de políticas

energéticas implantadas.

Na década de 1990 foi realizado um projeto de pesquisa desenvolvido pelo

Programa de Planejamento Energético da COPPE-UFRJ em parceria com o

PROCEL/ELETROBRÁS visando analisar, construir e sugerir indicadores de eficiência

energética para o Brasil e, a partir destes, estabelecer comparações com padrões

internacionais.

Neste projeto foram realizadas sistematizações acerca dos indicadores de

eficiência energética, analisando a sensibilidade destes indicadores à modificações de

ordem metodológica e sua influência sobre os estudos e comparações com indicadores de

outros países em diferentes níveis de desenvolvimento.

Dentre a infinidade de indicadores desenvolvidos podemos citar:

- indicadores globais e setoriais de intensidade energética (abrangência internacional);

- indicadores de consumo específico de energia elétrica nos principais ramos da indústria

e, em alguns casos, por etapas do processo industrial (abrangência internacional);

- indicadores de intensidade energética na agricultura (abrangência nacional);

- índice do consumo específico aparente de ramos da indústria de Minas Gerais, Rio de

Janeiro e São Paulo – indústria pesada (abrangência regional brasileira);

- intensidade energética do setor residencial (abrangência internacional);

- intensidade energética do setor comercial (abrangência internacional);

- indicadores de perdas na distribuição de energia elétrica ajustados (abrangência

nacional);

14

- índices da evolução da eficiência energética dos principais equipamentos de uso final

(abrangência nacional).

2.1 - INDICADORES GLOBAIS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Os indicadores globais de eficiência energética mostram o quanto um país é

eficiente em termos de uso adequado de energia em relação a outro. Embora aparentemente

se trate de um conceito simples, existe uma série de elementos que podem tornar complexa

tal análise.

A intensidade energética é o indicador mais tradicional para medir eficiência

energética da economia. Ele dá a medida da relação entre a quantidade de energia

consumida pelo país em tonelada equivalente de petróleo (TEP) e seu produto interno

bruto (PIB) em dólares.

Indicador 1: Intensidade Energética Global Tradicional

$)()(

USPIBtEPEnergia

(1)

Sendo o sistema de geração de energia brasileiro basicamente hidráulico, este

indicador pode levar a erros de julgamento e distorções. O Balanço Energético Nacional

considera o rendimento médio de uma usina termoelétrica para converter o kWh em tEP.

Isso acarreta num aumento de cerca de três vezes o consumo total de eletricidade quando

comparado com o equivalente medido em quilocalorias para a conversão.

Deste modo foi estabelecida uma medida alternativa para medir a eficiência

energética da economia utilizando o indicador de intensidade energética ajustada,

relacionando o consumo de energia total em kcal com o PIB.

15

Indicador 2: Intensidade Energética Ajustada

$)()(

USPIBkcalEnergia

(2)

Foi criado ainda um terceiro indicador que baseia-se no consumo de energia

em kcal e no PIB em dólar levando-se em conta a paridade do poder de compra (ppc) da

moeda nacional, sem utilizar, contudo, das taxas de câmbio oficiais. Este procedimento

converte o PIB nacional em moeda nacional a preços domésticos valorado em dólar a

preços norte americanos, utilizando a relação entre o PIB norte-americano e os preços

domésticos norte-americanos. Deste modo, pode-se determinar o indicador de intensidade

sem a influência de distorções provocadas pela conversão dos valores em moeda nacional

pelas taxas de câmbio.

Em estudos realizados constatou-se que indicador de eficiência calculado pelo

PIB ppc é maior do que o do PIB pela taxa de câmbio, indicando uma queda na intensidade

energética.

Indicador 3: Intensidade Energética Alternativa (PIB corrigido pelo poder de paridade de

compra e energia ajustada).

)$()(

ppcUSPIBkcalEnergia

(3)

Em comparação com outros países, utilizando-se do indicador de intensidade

energética tradicional (Indicador 1: equivalente fóssil por dólar cambial) o Brasil encontra-

se entre os países com piores índices, sendo que uma estatística de 1990 mostrava que seu

desempenho superava apenas o Canadá e a Coréia do Sul.

Porém, ao se considerar o equivalente calórico, isto é, usando o indicador 2 o

Brasil tem uma performance razoável, superior aos EUA e ao Reino Unido. Considerando,

ainda, além do equivalente calórico, também o indicador 3 (intensidade energética

alternativa) que adota o método do PIB-pcc, o Brasil figura como o país energeticamente

mais eficiente dentre os países pesquisados (tabela 1).

16

TABELA 1 – Ranking de intensidade energéticas comparadas entre países selecionados.

Indicador 1 (tEP/PIB) Indicador 2 (kcal/PIB) Indicador 3 (kcal/PIB-

ppc)

1º Japão 1º Japão 1º Brasil

2º França 2º França 2º México

3º Reino Unido

4º EUA 3º

Brasil

Reino Unido

5º Brasil 5º EUA

6º México 6º Canadá

7º Coréia do Sul 7º México

3º

Japão

Reino Unido

EUA

Coréia do Sul

França

8º Canadá 8º Coréia do Sul 8º Canadá

Fonte: PENN World Table,(1991) e BIRD World Table, (1993).

Deste modo, verifica-se que em relação aos outros países pesquisados a

posição do Brasil em termos de eficiência energética varia de acordo com o indicador

utilizado. Tal fato denota a importância da pesquisa e do uso adequado deste instrumento,

tendo em vista que a eficiência energética se tornou um tema muito importante quando se

trata de políticas internacionais, sobretudo aquelas ligadas a temas ambientais.

Entretanto, a escolha do método de indicador de intensidade energética

utilizado não deve influir nas conclusões, ou decisões a serem tomadas. Isso porque, ao

longo dos anos, todos os indicadores vêm apontando uma tendência de crescimento da

ineficiência energética do país.

A escolha de indicadores inadequados podem levar a resultados inadequados se

não forem levados em consideração as combinações físicas e financeiras que irão

influenciar no grau de eficiência de processos industriais. Efetivamente, em alguns casos, o

crescimento da intensidade energética pode ser conseqüência da desvalorização da

produção e não necessariamente de uma redução do consumo específico de energia

elétrica.

17

2.2 – INDICADORES FÍSICOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM

DETERMINADOS SETORES INDUSTRIAIS

2.2.1 - Determinantes da Intensidade Energética Elétrica

Para que se compreenda como variam os índices de intensidade energética,

deve-se notar que esta variação é resultante da alteração de dois outros indicadores, quais

sejam: o consumo específico (energia por massa) e o valor agregado unitário da produção

(unidade monetária por unidade de massa), cuja relação é descrita pela equação 4.

mVAmE

VAE

= (4)

onde:

E= consumo de energia (tEP)

VA= valor agregado (US$)

m= produção física (t)

E/VA= intensidade energética em termos monetários

E/m= consumo específico de energia (a variação indica mudança de energia)

VA/m= valor agregado da produção

Como exemplo da divergência de comportamento quanto aos dois indicadores

mais usados na medição da eficiência energética, quais sejam a intensidade energética e o

consumo específico de energia, analisar-se-á os setores de metalurgia, química, papel e

celulose do Brasil.

Em termos gráficos foi adotado o ano de 1980 como parâmetro de índice 1 e a

partir deste pode-se notar a evolução num período de cerca de dez anos.

18

Figura 1 – Gráfico indicativo da eficiência energética da industria metalúrgica.

Fonte: Coppe-UFRJ e Procel/Eletrobrás

Figura 2 – Gráfico indicativo da eficiência energética da industria química.


19

Figura 3 – Gráfico indicativo da eficiência energética da industria de papel e celulose.


Analisando os gráficos verifica-se um aumento da intensidade energética dos

setores abordados. Todavia, esse aumento não é resultado direto de uma redução da

eficiência energética no processo industrial, e sim, da desvalorização da produção em

conseqüência da crise econômica pela qual atravessava o país naquele período. Neste

período estudos mostram que houve uma redução do consumo específico energético destes

ramos industriais analisados, indicando uma melhoria da eficiência energética,

concomitantemente a uma redução no valor agregado dos produtos influenciados por

agentes econômicos diversos.

Devido a distorções como estas faz-se necessário estudar profundamente quais

indicadores mais adequados a serem usados em questões de planejamento energético a

curto, médio e longo prazo.

2.2.2 - Determinante do Consumo Específico de Energia Elétrica

O consumo específico de energia é um bom indicador de eficiência energética

em processos industriais. Porém, quando se trata de consumo específico de eletricidade, o

mesmo não se verifica. Isto ocorre porque a variação da quantidade de energia elétrica

utilizada para produzir um produto unitário não conseqüência apenas da melhoria do

20

processo industrial, isto é, envolve também o aumento do peso relativo da eletricidade na

matriz energética industrial, como pode ser verificado na equação 5.

mE

EEE

mEE

×= (5)

onde:

EE = consumo de eletricidade (tEP)

EE/m = consumo específico elétrico do setor

EE/E = participação da eletricidade no consumo total de energia ( a variação indica um

efeito de substituição).

Nos ramos industriais analisados este comportamento é facilmente verificável

através das figuras 4, 5 e 6. Nos três setores existe uma grande elevação do consumo

específico de eletricidade, indicando um substancial aumento do uso desta fonte de energia

em substituição a outras fontes, e não como resultado de um mal uso de eletricidade.

Verifica-se também que nos períodos pesquisados há um grande aumento na

participação da eletricidade no consumo total de energia, ao passo que há uma redução da

energia total necessária para produzir uma tonelada de produto nos três ramos industriais

analisados.


metalúrgica. Fonte: Coppe-UFRJ e Procel/Eletrobrás

21

Figura 5 – Gráfico indicativo do consumo específico de eletricidade na indústria química.


Figura 6 – Gráfico indicativo do consumo específico de eletricidade na indústria de papel e

celulose.


22

Esta análise sucinta alerta para a importância de se reestruturar o Balanço

Energético Nacional com relação à forma de converter a unidade elétrica kWh para tEP

determinada pelo equivalente calórico. A utilização do equivalente térmico a fim de se

converter kWh para tEP mostrar-se-ia eficaz se o objetivo fosse determinar o peso da

eletricidade na matriz energética do Brasil. Porém, em se tratando de indicadores realmente

eficientes esse modelo não contribui para uma evolução da racionalização do uso da

energia elétrica, contribuindo negativamente ao não considerar a vantagem comparativa

que o Brasil possui em relação aos outros países devido ao seu parque gerador de natureza

eminentemente hidráulica.

Assim sendo, os indicadores de eficiência energética tornam-se importantes

instrumentos analíticos que mostram quantitativamente o grau de eficiência energética de

qualquer setor. Daí deve-se ressaltar a importância da escolha cuidadosa desses elementos

como parte integrante e indispensável de qualquer planejamento em termos de conservação

e administração da energia elétrica.

23

3 - OBSTÁCULOS IMPOSTOS AO USO EFICIENTE DA ENERGIA

A partir da década de 1990 o sistema elétrico brasileiro passou por mudanças

significativas. As mais visíveis foram a privatização das concessionárias de distribuição e,

de maneira mais lenta, as usinas geradoras. Outras mudanças foram a abertura do mercado

e a livre comercialização de energia, com entrada de grupos estrangeiros nos setores de

geração e distribuição supervisionados por agências reguladoras. Há que se ressaltar, ainda,

uma lenta mas significativa mudança na matriz energética com a entrada do gás natural

para geração termoelétrica.

A desregulamentação, escassez de investimentos e pesquisa terminou por

deixar o tema da eficiência energética em segundo plano até a eclosão da crise de 2001.

Mesmo faltando uma política coerente com a nova conjuntura é mais que necessário que se

apresse a construção de mecanismos que possam corrigir essa falha, o que não deixa de vir

acompanhado de dificuldades.

O uso da energia em qualquer forma, sempre gera algum nível de desperdício.

Não existem sistemas totalmente eficientes. Isto indica que o máximo que se pode ser feito

é tentar reduzir essas perdas. Muitas tentativas de redução de perdas envolvem custos

adicionais em pesquisas, adoção de novos equipamentos, modificações nas instalações

entre outros. Há de se ressaltar, entretanto, que nesses casos sempre existem ganhos

associados, pelo menos a médio e longo prazo.

É inegável que a busca da eficiência energética traz benefícios à instalação

elétrica, ao processo produtivo, ao sistema elétrico, ao meio ambiente e, em conseqüência à

sociedade em geral. Todavia é necessário fazer saber que cada elemento envolvido tem sua

parcela de responsabilidade no que diz respeito ao alcance de objetivos comuns na busca

da eficiência.

Os simples benefícios econômicos poderiam ser fatores que incentivassem

naturalmente a redução dos desperdícios. Entretanto, existem diversos elementos que

impedem a busca da racionalização do uso da energia. Dentre eles os principais:

- dificuldade em analisar e avaliar os resultados econômicos alcançados. A implantação

de um programa de eficiência energética impõe, necessariamente, uma alteração no

modo de se consumir energia. Além disso exige investimentos em novos equipamentos

24

e gastos com eventuais modificações nas instalações. Os ganhos econômicos obtidos

são difíceis de calcular e não é trivial para leigos. Existem ainda, a desinformação do

consumidor que pouco acredita na realidade dos ganhos prometidos.

- distinção entre o usuário final da energia e quem decide a tecnologia de utilização.

Ainda que haja conhecimento dos ganhos provenientes do uso racional da energia, em

muitas das ocasiões o usuário final não tem como evitar o desperdício causado por

erros de projeto e/ou materiais e equipamentos inadequados. Existe ainda o fato de que

num mercado competitivo e não regulamentado, construtores e projetistas tendem

reduzir os custos gerais do projeto que, certamente, irão à médio e longo prazo ser

descompensados pelos altos gastos com energia, ficando, é claro, a conta para o usuário

que não possui conhecimento técnico adequado para intervir no projeto inicial.

- distorções e indefinições de preços e tarifas regulamentadas da energia. Há algum

tempo houve mudanças com relação ao mercado de energia, numa tentativa de abertura

gradual. Isso porém, ocasionou uma grande diversidade de tarifas para os diversos tipos

de serviços que envolvem a energia elétrica. Tal fato gerou uma disparidade sem

precedentes para tarifas consumo na ponta, preços incoerentes para diferentes níveis de

tensão elétrica, etc. A falta de um elemento fiscalizador e regulador mais atuante

constitui-se num obstáculo a planejamentos abrangentes.

- inexistência de um programa geral de informação ao consumidor. O tema do combate

ao desperdício de energia só é discutido de maneira incisiva em períodos de crise como

a de 2001. Como se pôde observar, naquela época, houve uma resposta

surpreendentemente satisfatória da população que, além, é claro, das ameaças de

punição financeira, foi incentivada a racionalizar o uso da energia através de simples

campanhas de informação de órgãos governamentais e privados. Estas campanhas

mostraram sua eficácia não somente pelas retaliações econômicas impostas pelo

governo, pois mesmo após o fim da crise e das medidas punitivas, foram registradas

ainda por um significativo período de tempo redução do uso excessivo da energia,

apesar de terem cessadas as campanhas educativas.

25

- diferenças de preços entre os equipamentos energeticamente eficientes e equipamentos

convencionais. Atualmente os custos para aquisição de equipamentos eficientes são

muito maiores do que os custos inferidos aos equipamentos comuns. Este fato tem sido

um grande impeditivo para que se promovam planos de aumento de eficiência

energética. Existem estudos que mostram que no Brasil os motores eficientes são em

média 34% mais caros do que os convencionais, enquanto que nos Estados Unidos esta

relação cai para cerca de 15% a 25% - (Soares et alii,2000).

- instabilidades macroeconômicas. Devido ao fato de o país ainda não ter alcançado o

completo domínio e estabilidade em relação a inflação, taxa de câmbio, fluxos de

capital, etc., exige-se um prazo muito curto de retorno dos investimentos - cerca de 6 a

8 meses, ao passo que em outros países esse retorno pode ser esperado para cerca de 18

a 24 meses. Esse aspecto impede que muitas empresas adiem seus programas de

eficiência aguardando melhores conjunturas econômicas.

Somando-se a todos esses problemas existe ainda o aspecto de que, no Brasil, e

até mesmo em países mais desenvolvidos, ainda não existe uma estrutura e um mercado

consolidado de bens e serviços de eficiência energética. Para efeitos de comparação, o

mercado brasileiro nessa área está atrasado cerca de quinze a vinte anos em relação aos

Estados Unidos e Canadá. Daí, verifica-se a importância de se incentivar e estimular o

estabelecimento de um mercado forte e atuante no ramo de eficiência energética.

Diversos problemas podem ser sanados com a criação de normas efetivas, racionais e

claras que inibam o desperdício e incentivem o uso adequado da energia. Não é possível,

como já foi verificado, que apenas o mercado seja capaz de atuar e regular o setor

energético , pois, para os geradores e distribuidores, logicamente, “quanto maior o

consumo, maiores os lucros”. Torna-se, portanto, necessária a criação ou mesmo a

delegação de poderes a um órgão competente e independente que identifique e hierarquize

os principais problemas, propondo soluções adequadas, que não estejam expostas ações

inadequadas por parte do poder executivo.

26

4 - MÉTODOS E AÇÕES QUE CONTRIBUEM PARA O USO RACIONAL DE

ENERGIA.

Os métodos e ações que contribuem para o uso racional e eficiente de energia

devem seguir um bom modelo de gestão e administração de energia, que é parte

indispensável de um programa de eficiência energética que busque resultados de curto e

médio prazo. A execução dessas ações devem se dar, basicamente, por meio de reuniões de

trabalho com empregados da empresa ou usuários em geral da unidade consumidora.

Reuniões essas que devem ser pautadas em informações técnicas e motivacionais. É

natural, também, que na maioria dos programas de melhoria haja uma acomodação das

pessoas com o passar do tempo. Ganhos substanciais e constantes de melhoria da eficiência

energética requerem muitos esforços dos gestores para a concretização de metas e

objetivos traçados. Para tanto, é necessária a permanente motivação dos empregados, o que

torna possível quando a economia de energia é identificada e reconhecida por todos como

benéfica.

Os principais aspectos para se implantar uma boa gestão e administração da

energia elétrica numa unidade consumidora são:

disseminar os resultados alcançados para todos os usuários (empregados, residentes de

condomínio, alunos e funcionários de escolas, etc.);

realizar programas de treinamento e educação para os usuários;

difundir o conhecimento da importância do uso eficiente de energia entre as pessoas;

realizar programas de estímulo, como concursos, premiações, etc.;

buscar consenso de todos, inclusive da administração, para continuidade do programa,

mostrando que o sucesso depende da participação de todos.

4.1 - CRIAÇÃO DA COMISSÃO INTERNA DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA-

CICE

A formação de um grupo gestor é fundamental para o sucesso de um programa

de gestão de energia, visto que permite a descentralização de atividades, o engajamento de

um número maior de usuários e mais efetividade na aplicação de um plano de ação voltado

ao uso eficiente de energia.

27

O primeiro passo para a formação do grupo é a indicação de um coordenador

pelo administrador/diretor da unidade consumidora. O fato de o coordenador ou gerente de

energia reportar-se diretamente ao dirigente é uma forma de transmitir a todos os usuários

(empregados, residentes de condomínio, alunos e funcionários de escolas, etc.) a

importância dada ao uso eficiente da energia e ao cumprimento das normas e diretrizes do

programa.

O tempo que o grupo irá dedicar ao programa dependerá da intensidade do uso

de energia na unidade consumidora. É imperativo para o sucesso de um plano de gestão de

energia que a alta administração assuma papel ativo na sua condução. Deve demonstrar

interesse visível e assegurar apoio desde o início do programa, por meio da emissão de

cartas e artigos sobre sua importância para conseguir a atenção de todos. Cartazes,

pôsteres, boletins, noticias em jornais e adesivos são exemplos de materiais de divulgação

para conscientização que podem ser usados.

Ao grupo caberá, em linhas gerais, exercer as seguintes funções:

definir as metas do plano de ação do programa, além de monitorar e elaborar relatórios

de progresso em relação às metas estabelecidas;

recomendar técnicas de auditoria energética e auxiliar o pessoal executivo na

coordenação e elaboração dos relatórios e/ou recomendar a contratação de especialistas

para realizá-las;

analisar e definir unidades para a contabilidade energética em função do uso final da

energia;

elaborar e implementar relatórios, tabelas e gráficos para monitoramento do consumo

de energia;

auxiliar no desenvolvimento de ações para conscientização de todos os usuários sobre o

uso eficiente de energia, desperdícios e necessidade de comprometimento com os

objetivos do programa;

orientar as divisões/departamentos da unidade consumidora quanto ao desenvolvimento

e aplicação de maneira uniforme do programa, às ações voltadas para publicidade e às

diretrizes para elaboração dos relatórios técnicos sobre o uso eficiente da energia;

28

contabilizar as economias resultantes das ações e medidas do programa (principalmente

as que não requerem investimento), de forma a obter a aprovação de alocação de

recursos necessários ao cumprimentos das metas;

estabelecer contato com empresas e órgãos ligados ao uso eficiente de energia para

promoção de cursos e palestras, com o objetivo de treinar e atualizar empregados e

usuários envolvidos no programa;

reunir-se mensalmente para analisar o envolvimento dos usuários e a implementação

das ações e metas do programa de uma forma geral;

auxílio na elaboração de outros programas de energia;

acompanhamento revisão do desenvolvimento do programa.

É aconselhável que o grupo mantenha um fórum para discussão e revisão de

idéias apresentadas pelos empregados, buscando solucionar problemas ou dificuldades

entre as áreas da empresa por meio de uma proposta coletiva.

Estabelecimento de metas

Para estabelecer metas, é necessário que sejam atendidos todos os requisitos

citados a seguir. As metas devem ser:

Mensuráveis – possíveis de quantificar com equipamentos de medição disponíveis, isto

é, expressas em números.

Alcançáveis – possíveis de atingir, caso contrário ninguém vai tentar alcançá-las. A

situação ideal é que a meta exija o máximo das pessoas, mas não ao ponto de ser

inatingível.

Definidas quanto ao prazo – se não houver prazo definido não será possível

acompanhar o andamento do processo.

Monitoráveis – os resultados não devem ser medidos apenas no fim do processo. Se os

esforços estiverem sendo monitorados, torna-se possível tomar medidas corretivas

antes do término do prazo.

Adequadas aos padrões de qualidade – os esforços para atingir as metas não devem

reduzir a qualidade das condições envolvidas. Por exemplo, uma meta de consumo

29

pode ser atingida com a redução da iluminação. Se desconsiderar os níveis mínimos

definidos por norma, essa meta terá conseqüências negativas e não poderá ser adotada.

Na definição das metas deve ser estabelecidas a obrigatoriedade da obediência às

normas técnicas de segurança e qualidade.

4.2 - DICAS PARA UM BOM PROGRAMA DE USO EFICIENTE DE ENERGIA

Um bom programa de uso racional de energia pode ser implementado com

medidas simples e ao alcance de qualquer usuário. São medidas de conscientização,

manutenção e outras. Dentre elas pode-se citar:

Divulgar materiais com manuais de utilização eficiente de energia em equipamentos e

outros.

Discussão de alterações de processos de trabalho.

Incentivar o desligamento de equipamentos quando não utilizados.

Elaborar propostas de substituição de lâmpadas, luminárias e reatores por modelos

mais eficientes, com melhoria do atual nível de iluminação.

Reaproveitar o calor de compressores, caldeiras, etc.

Instalação de aquecedores solares.

Aproveitamento do calor gerado para aquecimento de água para chuveiros.

Instalar gerenciadores e controladores de demanda.

Gerenciar e controlar a iluminação existente.

Elaborar programas de manutenção preventiva.

Substituir controles manuais por fotocélulas em sistemas de iluminação.

Reestruturação dos sistemas de aquecimento.

Promoção de campanhas de conscientização.

Revisão de quadros de distribuição.

Individualizar o sistema de iluminação.

Remover difusores.

Ligar bebedouros e aquecedores somente nos dias de efetiva utilização.

Realizar apresentação periódica de vídeos sobre o assunto.

30

Dedicar hora, dia, semana, mês ou ano à eficiência energética e à conservação de

energia.

Divulgação dos horários de ponta da energia para todos os usuários.

Divulgação dos benefícios alcançados para a unidade consumidora.

31

5 - ASPECTOS GERAIS DE UM PROGRAMA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

EM UMA EMPRESA

Para que se adote qualquer iniciativa que tenha por objetivo a racionalização do

uso da energia em qualquer empresa, é necessário antes de mais nada a implantação de um

programa de conservação de energia elétrica. Isto ocorre porque qualquer medida adotada

isoladamente perde seu efeito ao longo do tempo devido a muitos outros fatores que não

foram levados antes em consideração prejudicarem o desempenho daquela medida inicial,

sendo forçosamente necessário a atuação de várias iniciativas em conjunto.

Assim sendo, o programa de eficiência energética deve conter elementos

diversos como planos de orientação e direcionamento de pessoal, ações e controle sobre

recursos econômicos e materiais que reduzam os índices de desperdício.

A metodologia geral adotada nesses casos seguem os seguintes passos:

I- Identificação da empresa – levantamento de informações gerais na empresa como

natureza da energia consumida, quantidade de funcionários, horários de maior

consumo, tipo de produto produzido ou serviço prestado, etc..

II- Coleta de dados – coleta de dados técnicos e medições de grandezas elétricas em

toda a instalação elétrica e usos finais de energia.

III- Análise e interpretação técnica – interpretação de dados e medições obtidos em

campo para elaboração dos cálculos elétricos visando à identificação do potencial

de economia de energia no uso final e total da empresa, através de softwares e

planilhas de cálculo.

IV- Elaboração de um relatório técnico – formatação do relatório técnico que deverá ser

encaminhado à direção da empresa apontando problemas e possíveis soluções de

maneira resumida

V- Monitoramento e acompanhamento – elaboração do “Plano de ação de melhoria de

eficiência energética” e definição juntamente com a direção da empresa, das

32

propostas efetuadas, acompanhadas de indicadores de desempenho, bem como da

forma e do período de acompanhamento das ações a serem implementadas.

5.1 - ANÁLISE DA CONTA E DO CONTRATO DE FORNECIMENTO DE ENERGIA

ELÉTRICA

O consumidor de energia é aquele que solicita o fornecimento e se

responsabiliza pelo pagamento de suas faturas. Existem tipos distintos de consumidores.

Para efeitos de faturamento, os usuários de energia elétrica são subdivididos em:

• Grupo A – Consumidor de alta tensão: é o consumidor que tem um transformador

próprio ou de uso coletivo e recebe energia em tensão maior ou igual a 2.3 kV. As

tensões mais comuns são 13.8 kV ou 24,5 kV.

• Grupo B – Consumidor de baixa tensão: é o consumidor ligado na rede da

concessionária com tensão menor que 2,3 kV. As tensões mais comuns são 220V/127V

ou 380V/127V

O consumidor de energia é aquele que solicita o fornecimento e se

responsabiliza pelo pagamento de suas faturas. Os consumidores do Grupo A tem um

contrato de fornecimento de energia com a concessionária. Todo consumidor do Grupo B

tem um contrato de adesão de fornecimento de energia elétrica.

Existe ainda um tipo de classificação que leva em conta o setor econômico a

qual pertence a empresa, que pode ser designada como comercial ou industrial.

5.1.1 - O Consumidor do Grupo A

Deve-se verificar, primeiramente, se os dados cadastrais como nome, endereço,

número do medidor correspondem, de fato, à unidade consumidora e, além disso, devem

ser observados os dados de leitura dos medidores de demanda, consumo e fator de

potência. O valor relativo à tributação varia conforme o estado da Federação. Se for o caso

de demanda contratada, faz-se necessário verificar se o valor lançado corresponde ao

contratado.

O cálculo do faturamento da demanda de potência ativa da conta de energia é

feito sempre considerando o maior valor entre:

33

- demanda registrada por medição, demanda contratada ou 10% (dez por cento) da maior

demanda medida em qualquer dos 11 meses anteriores, de ciclos completos, quando se

tratar de unidade consumidora rural ou sazonal

- fator de potência – quando for menor que 0,92 é cobrado o valor correspondente a este

consumo por medição.

Existe ainda a constante de faturamento que é o número que, multiplicado pela

diferença de leitura, resulta no consumo registrado no mês. O valor da multa que

eventualmente aparece na conta de energia é a penalidade pecuniária paga pelo consumidor

devido ao atraso na liquidação do débito .

5.1.2 - O Consumidor do Grupo B

Da mesma forma que no consumidor do Grupo A, deve-se verificar se dados

cadastrais correspondem aos da unidade consumidora analisada.

O valor do fornecimento de energia na tarifa do Grupo B leva em conta apenas

um componente: preço para consumo medido de energia elétrica = R$/kWh. Na fatura há

dois campos distintos: valores físicos atingidos e valores monetários. Os primeiros

correspondem ao consumo em kWh e fator de potência. Os valores monetários

representam o valor da tarifa que está sendo cobrada pelo total do consumo atingido e o

valor relativo dos impostos incidentes sobre a fatura. Assim como nos consumidores do

Grupo A, existe uma multa pecuniária por atraso na liquidação do débito.

Uma análise simples pode ser feita subtraindo o valor da leitura do mês

anterior do valor da leitura atual, encontrando o consumo mensal. Daí compara-se esse

valor com a média de consumo dos últimos onze meses.

5.1.2 - O Fator de Carga

O fator de carga (FC) é uma relação entre a demanda média e a demanda

máxima de potência, e expressa o grau de utilização da demanda máxima de potência

variando de zero a um.

34

Pode-se analisar se a energia elétrica está sendo bem utilizada avaliando, para

cada mês, qual foi o fator de carga da instalação. Um fator de carga elevado, próximo de 1,

indica que as cargas foram utilizadas racionalmente ao longo do tempo. Por outro lado, um

baixo fator de carga mostra que houve concentração de consumo em um curto período de

tempo, ocasionando uma demanda elevada.

O fator de carga é obtido por meio de cálculo que não vem expresso

diretamente na fatura, dependendo da concessionária de energia. Quanto mais alto for esse

parâmetro elétrico mais baixo será o preço médio da energia.

O fator de carga pode ser melhorado com as seguintes medidas de

gerenciamento:

- aumento do consumo em kWh ampliando o número de horas trabalhadas, o que trará

como conseqüência o aumento da conta de energia em valores monetários;

- aumento de carga, que trará como conseqüência aumento no consumo em kWh e

também da demanda, provocando um aumento no valor monetário da conta de energia;

- redução da demanda limitando-a a um mínimo necessário. De todas as ações descritas

esta é a que trará uma redução no valor da conta de energia.

5.1.3 - O Fator de Potência

Todo sistema elétrico operando com excesso de potência reativa compromete

desnecessariamente a potência ativa. Isso se traduz num baixo fator de potência, o que

impede que haja um aumento da potência ativa sem a ampliação das capacidades dos

equipamentos e dos circuitos elétricos.

O fator de potência, portanto, é um indicativo de eficiência energética. Quanto

mais baixo o seu valor, pior se torna o aproveitamento efetivo da energia. Ele indica um

alto valor de energia reativa com relação a energia ativa.

A cobrança do reativo excedente é um adicional aplicado pela concessionária

justificado pelo fato de que precisa manter o seu sistema elétrico com dimensionamento

maior do que o realmente necessário e investir em equipamentos corretivos apenas para

suprir o excesso de energia reativa proveniente das instalações dos consumidores.

As principais causas do baixo fator de potência são:

- motores operando a vazio ou superdimensionados

35

- transformadores operando a vazio ou com pequenas cargas;

- nível de tensão acima da tensão nominal;

- reatores ineficientes de lâmpadas de descarga;

- quantidade elevada de motores de pequena potência;

A legislação atual em vigor (Decreto 479, de 20 de março de 1992 – DNAEE)

determina que o faturamento de energia e da demanda reativa excedente ocorrerá quando

na unidade consumidora ficar abaixo de 0,92 realizado da seguinte forma:

- o excedente pode ser devido ao excesso de energia reativa indutiva ou de energia

reativa capacitiva. Dessa forma, para não pagar por esse excedente, a unidade

consumidora deve manter o fator de potência durante o tempo todo no mínimo em

0,92, indutivo ou capacitivo;

- a energia reativa capacitiva será medida entre 0h e 6h e a energia reativa indutiva de 6h

a 24h. Quando não for medida a energia reativa capacitiva, a medição da energia

reativa indutiva será feita durante as 24 horas do dia.

5.2 - ALTERNATIVAS TARIFÁRIAS

O conjunto de tarifas aplicáveis às componentes de consumo de energia

elétrica e demanda de potências ativas, de acordo com a modalidade de fornecimento

formam a estrutura tarifária. As tarifas de energia elétrica variam de acordo com a opção

tarifária firmada entre a empresa e a concessionária como mostrada na Tabela 2.

5.2.1 - Enquadramento Tarifário

As empresas supridas por tensão de fornecimento inferior a 69 kV e com

demanda de potência de 30 kW a 299kW devem optar pelos seguintes modos tarifários:

- tarifa convencional ou

- tarifa horo-sazonal verde ou

- tarifa horo-sazonal azul.

36

As empresas supridas por tensão de fornecimento inferior a 69 kV e com

demanda de potência igual ou superior a 300 kW devem optar pelos seguintes modos

tarifários:

- tarifa horo-sazonal verde ou

- tarifa horo-sazonal azul

As empresas supridas por tensão de fornecimento igual ou maior a 69 kV

devem obrigatoriamente se enquadrar em:

- tarifa horo-sazonal azul.

TABELA 2 – Resumo do Sistema Tarifário.

Valores a serem faturados

Tipo de Tarifa Consumo (kWh) Demanda (kW)

Limites de tolerância para aplicação de tarifa de ultrapassagem.

Grupo B (baixa tensão) – 220/127V ou 380/220V

Total medido no mês Não previsto Não previsto

Grupo A (alta tensão) – 13,8 kV ou 23,8 kV Tarifa convencional

Total medido

Maior valor entre: demanda contratada; ou 10% da maior demanda medida em qualquer dos 11 faturamentos anteriores no caso de unidade consumidora rural ou sazonal.

10% para unidade consumidora ligada com tensão inferior a 69 kV

Tarifa horo-sazonal verde

Consumo medido na ponta e fora da ponta

Maior valor entre: demanda medida; demanda contratada nos respectivos segmentos

10% para unidade consumidora ligada com tensão inferior a 69 kV

Tarifa horo-sazonal azul

Consumo medido na ponta e fora da ponta

Maior valor entre: demanda medida; demanda contratada

5% para unidade consumidora ligada em tensão igual ou superior a 69 kV 10% para unidade consumidora ligada em tensão inferior a 69 kV

Fonte: Resolução 456, de 29/11/2001, da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica).

37

5.3 - MODELO DE AUTOGERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

A minimização do risco de falta de energia e a redução dos custos da energia

elétrica no horário de ponta podem ser obtidas através de uma aplicação técnica

denominada modulação de demanda (“Peak-Shaving”). Ela consiste em reduzir a demanda

do consumidor de energia no horário de pico.

Tradicionalmente reduz-se a demanda neste horário simplesmente transferindo

parte da carga para fora da ponta por meio de desligamento de equipamentos e máquinas,

alteração de processos de trabalho, mudança de horários de entrada e saída de turnos de

trabalho, etc.. Uma outra alternativa consiste na produção própria de energia. O modelo

mais empregado é o que utiliza grupos geradores a diesel.

Existem, para essa alternativa, custos a serem considerados. São eles os

principais:

- investimento inicial – grupo gerador, tanque de óleo, transformador, equipamentos de

conexão e sincronismo com a rede de energia elétrica, etc.;

- operação – custo do combustível;

- manutenção – peças de reposição, mão-de-obra, lubrificantes, tratamento do óleo;

Tendo em vista que o custo da energia elétrica fornecida pela concessionária é

significativamente maior no horário de ponta, é aconselhável o uso de geração própria para

esse período do dia.

5.4 - AVALIAÇÃO TÉCNICA DO USO GERAL DA ENERGIA

O método de análise deve incluir dois segmentos:

- análise técnica e verificação das condições operacionais dos usos finais de energia

elétrica, sugerindo medidas de eficiência técnica e energética;

- avaliação econômica das respectivas soluções em termos de viabilidade.

A coleta de dados necessários para elaboração da avaliação técnica deverá ter

como foco principal os sistemas de transformação e distribuição de energia elétrica, bem

como os diversos equipamentos associados a cada uso final considerado.

38

Deste modo os itens a serem analisados são:

- entrada de energia elétrica;

- transformadores;

- quadros de distribuição de circuitos;

- equipamentos elétricos

- sistemas de iluminação, ar condicionado, refrigeração, ar comprimido, caldeiras, fornos

e estufas entre outros.

Analisando as condições das instalações elétricas da empresa, deve-se levar em

conta dois aspectos muito importantes:

• Ações de Eficiência Energética

São medidas que têm por objetivo aumentar o rendimento e o uso eficiente da

energia, isto é, obter o mesmo trabalho e produto final utilizando para isso menos energia,

sem prejudicar, contudo, a qualidade do produto e/ou serviço, o conforto e a segurança dos

usuários e funcionários.

• Ações de Eficiência Técnica

São ações que buscam adequar os diversos materiais e equipamentos às normas

técnicas da concessionária de energia elétrica e da ABNT, visando a proteção e segurança

do patrimônio físico e de todos os funcionários.

A partir das informações e da série de medições elétricas efetuadas, pode se

concretizar as ações de eficiência técnica. Leva-se em conta, também, o levantamento de

dados dos principais equipamentos existentes, o período declarado de funcionamento e

observações locais.

Tomando por base comparações de uso, normas, manuais e cálculos elétricos,

pode-se chegar ao resultado do consumo de energia elétrica desperdiçada. Assim sendo, os

níveis de utilização de energia poderão ser mantidos mediante o uso mais eficiente da

energia ou a substituição de equipamentos por modelos mais eficientes, com reflexos

positivos na produção de bens e serviços. Com as eventuais substituições de equipamentos

deve-se determinar o montante de recursos investidos para a obtenção dos resultados

propostos.

39

A partir dos valores calculados para o potencial de economia de energia e dos

valores financeiros envolvidos, procede-se a uma avaliação econômica de alternativas, de

caráter orientativo para uma decisão geral.

Este trabalho, em geral, consta das seguintes etapas:

I – coleta de informações da empresa, tais como: as doze ultimas contas de energia,

contrato de fornecimento de energia elétrica ou de adesão, regime e processos de trabalho,

turnos de trabalho, diagramas unifilares das instalações elétricas, plantas civis e de

arquitetura, manuais de equipamentos, etc.;

II – levantamento de campo com medições elétricas de corrente, tensão, temperatura e

outras grandezas elétricas;

III – verificação da existência de planos de expansão de investimentos na empresa.

Nesta etapa do levantamento, deverão ser fotografadas todas as situações que

comprometam a eficiência energética ou a segurança de operação dos equipamentos e dos

sistemas de trabalho, bem como aquelas que se destaquem como portadoras de potencial de

economia de energia. Juntamente com as fotos deve-se anexar relatório técnico com breve

descrição dos problemas encontrados.

5.5 - AVALIAÇÃO ECONÔMICA E FINANCEIRA

Para a avaliação econômica e financeira dos investimentos a serem realizados

para a eficiência energética em cada uso final, os métodos mais usados são: o tradicional

Pay Back Simples e o método do Valor Presente Líquido. Essas análises permitem uma

visão geral da atratividade de um investimento na empresa. Para isso, deverão ser aplicadas

taxas de atratividade anual comparadas com aplicações financeiras existentes no mercado.

O método do Pay Back Simples utiliza como forma de cálculo a divisão do

valor do investimento pela economia mensal obtida com o uso final eficiente. Entretanto

este método apresenta algumas deficiências, pois não considera o valor do dinheiro no

tempo, desconhecendo a existência de juros, atribuindo o mesmo peso a fluxos de caixa

que ocorrem em momentos diferentes. Porém, em relação a outros métodos, oferece uma

visão rápida e antecipada dos investimentos a serem efetuados.

O método do Valor Presente Líquido consiste em determinar o valor, no

instante inicial, de todas as variações de caixa, desvalorizadas segundo a taxa de

40

atratividade utilizada. Na planilha de cálculo, o resultado mostra o valor de retorno em

anos ou meses em que o investimento será remunerado. Trata-se portanto de uma visão

mais profunda dos investimentos e resultados econômicos obtidos.

5.6 - AVALIAÇÃO TÉCNICA DOS USOS FINAIS DA ENERGIA ELÉTRICA

A avaliação do uso final da energia elétrica consiste no principal elemento para

que possibilita uma estimativa de economia de energia, oferecendo base para adoção de

medidas corretivas e eventuais investimentos necessários. Esta avaliação compõem dos

itens a seguir:

5.6.1 - Entrada de Energia Elétrica

a) Transformadores

Os transformadores são equipamentos de acoplamento que transferem energia

elétrica de um circuito para outro, mantendo a mesma freqüência, variando a tensão e a

corrente de trabalho. Esta transferência provoca perdas que dependem da construção do

transformador e seu regime de trabalho.

As perdas ocorrem principalmente pelo fluxo magnético no ferro e também

pela dissipação de energia por efeito Joule no cobre.

Podem, ainda, ocorrer perdas em transformadores ligados em paralelo, devido

à diferença na relação de transformação dos equipamentos ligados dessa forma. Quando

essa relação apresenta diferenças significativas, ocorre circulação de corrente entre os

transformadores, provocando perdas que podem se tornar importantes.

Pode-se determinar o potencial de economia de energia com o uso adequado

dos transformadores procedendo a análise correta das perdas no cobre e no ferro que serão

mostradas a seguir:

I- Perdas no Ferro

As perdas no circuito magnético, conhecidas como perdas no ferro, surgem

sempre que um transformador é ligado à rede e independem da carga que está sendo

41

alimentada. São perdas relacionadas às características construtivas do transformador. Pode-

se reduzir o consumo de energia devido a este fato desligando a alimentação dos

transformadores durante os períodos longos em que eles não são utilizados. Caso seja

possível, recomenda-se destinar transformadores de menor porte para usos específicos

como por exemplo iluminação, onde se permitiria que esta fique ligada para execução dos

serviços de limpeza e vigilância nos horários em que a empresa não estiver funcionando.

Para determinar a economia que pode ser obtida com a redução das perdas no ferro, adota-

se o seguinte roteiro:

Identificação dos transformadores existentes, anotando os seus dados nominais

encontrados na placa do equipamento.

Consulta às características de cada um dos transformadores, verificando o valor das

perdas no ferro e perdas totais.

Análise dos circuitos alimentados pelos transformadores, verificando se é possível

desligar cada transformador em horários em que não haja solicitação de energia, ou

quando tal solicitação é reduzida e pode ser transferido para outro transformador. Deste

modo, obtém-se a estimativa da quantidade de horas mensais em que o transformador

pode ser desenergizado.

Determinação do potencial de economia de energia a partir da seguinte expressão:

10001 hP

E×

= (6)

onde:

E = potencial de economia de energia devido às perdas no ferro (kWh/mês)

P1 = perdas no ferro (W)

h = quantidade de horas mensais de desligamento do transformador (horas/mês).

II- Perdas no Cobre

As perdas no transformador devido ao efeito Joule, conhecidas como perda no

cobre, são diretamente proporcionais ao quadrado das correntes que circulam pelos

enrolamentos e, portanto, dependem da carga que estás sendo alimentada.

42

Quando vários transformadores estão em uso, a melhor maneira de reduzir o

consumo de energia elétrica por efeito Joule é distribuir as cargas de modo a otimizar os

carregamentos e aumentar a corrente dos que estiverem sendo submetidos a pouca carga.

Calcula-se a economia de energia que pode ser obtida pelo seguinte roteiro:

Determinação das perdas no cobre para cada um dos transformadores quando estes

operam a plena carga, utilizando a seguinte expressão:

1PPPc −= (7)

onde:

P1 = perdas no ferro (W)

PC = perdas no cobre do transformador (W)

P = perdas totais (W)

OBS.: As perdas totais apresentadas para um transformador incluem vários outros tipos de

perdas. Porém, para efeitos práticos, admite-se que ocorram somente perdas no cobre e no

ferro.

Cálculo da corrente nominal do transformador, utilizando a seguinte expressão:

UP

I NN

×

×=

31000

(8)

onde:

In = corrente nominal do transformador (A)

Pn = potência nominal do transformador (kVA)

U = tensão nominal secundária do transformador

Medição da corrente secundária do transformador para vários horários do dia,

determinando o valor da corrente média que circula em cada transformador.

Análise do carregamento de cada um dos transformadores, verificando a possibilidade

de remanejar as cargas por eles alimentadas, de modo a reduzir o carregamento dos

mais solicitados e aumentar o dos menos carregados.

43

Determinação do novo valor das correntes médias de cada transformador.

Cálculo da redução das perdas que pode ser obtida com essa medida pela seguinte

expressão:

n

rmc

IIIP

R)( 22 −×

= (9)

onde:

R = redução de perdas no cobre (W)

Pc = perdas no cobre do transformador (W)

Im = corrente secundária do transformador na condição atual (A)

Ir = corrente secundária do transformador após remanejamento da carga (A)


OBS.: vale observar que, ao se aumentar o carregamento do transformador, as perdas no

cobre serão maiores e o valor da redução aparecerá com sinal negativo.

Estimativa da quantidade média mensal de horas de funcionamento de cada um dos

transformadores (h).

Cálculo do potencial de economia de energia com a redução das perdas no cobre,

adotando a seguinte expressão:

)/(1000 mêskWhhRE ×

= (10)

onde:

E = potencial de economia de energia devido às perdas no ferro (kWh/mês)

R = redução de perdas no cobre (W)

h = quantidade de horas mensais de desligamento do transformador (horas/mês).

III- Perdas em Transformadores Ligados em Paralelo

A ligação de dois ou mais transformadores em paralelo a fim de atender a

várias cargas através do mesmo barramento secundário é freqüente. Nestas circunstâncias

44

devem ser observados os seguintes itens fundamentais sob pena de sérios danos aos

transformadores:

- Capacidade – utilizar transformadores com capacidades iguais ou muito próximas, para

melhor aproveitamento de suas potências.

- Ligação interna dos transformadores – a ligação de transformadores em paralelo exige

que as ligações internas sejam as mesmas, isto é, todos os transformadores devem estar

ligados em estrela ou todos em triângulo.

- Impedâncias – a ligação de transformadores em paralelo exige que suas impedâncias,

expressas em valores percentuais, sejam iguais.

- Relação de transformação – dois ou mais transformadores em paralelo devem ter a

mesma relação de transformação.

A ligação de transformadores em paralelo com relações de transformação

diferentes resulta em circulação de corrente entre eles, reduzindo suas capacidades e

desperdiçando energia elétrica. Para determinar qual a perda de energia numa ligação de

transformadores em paralelo, adota-se o roteiro a seguir:

Determinação das perdas no cobre e da corrente nominal para cada um dos

transformadores quando operam em plena carga, conforme detalhado anteriormente.

Medição da corrente secundária de cada transformador com todas as cargas desligadas.

Cálculo das perdas que ocorrem no cobre de cada um dos transformadores adotando a

seguinte expressão:

2

2

n

rc

IIP

R×

= (11)

onde:

R = perdas que ocorrem no cobre devido à corrente resultante da ligação em paralelo (W)

Pc = perdas nominais no cobre do transformador (W)

Ir = corrente secundaria no transformador sem carga (A)


45

Estimativa da quantidade média mensal de horas de funcionamento dos

transformadores ligados em paralelo (h).

Cálculo das perdas mensais de energia, em cada transformador, devido à ligação em

paralelo, adotando a seguinte expressão:

)/(1000 mêskWhhRE ×

= (12)

b) Bancos de Capacitores e Fator de Potência

A legislação que regulamenta os critérios para fornecimento de energia elétrica

determina o que o fator de potência deve ser mantido o mais próximo possível de 1,00

(um) e estabelece que a concessionária possa cobrar, com preços da energia ativa, o

excedente de energia reativa que ocorrer quando o fator de potência da instalação

consumidora for inferior a um valor mínimo (0,92). Se uma determinada instalação

apresentar fator de potência inferior a 0,92, o valor referente à energia reativa excedente já

estará sendo cobrado na fatura de energia elétrica. Este valor poderá ser reduzido ou

mesmo eliminado com a adequação do fator de potência a níveis mais elevados. A

economia obtida será resultante da quantidade de potência reativa (kVar) que puder ser

eliminada na instalação.

Algumas medidas podem ser consideradas para melhorar o fator de potência.

Uma delas é utilizar equipamentos com fator de potência elevado. A industria oferece

determinados equipamentos com variados valores de fator de potência. Cabe verificar se há

possibilidade de substituição dos equipamentos atuais. No caso de instalações recentes, é

recomendado iniciar a operação com equipamentos existentes e providenciar as correções

necessárias com capacitores.

O correto dimensionamento dos equipamentos pode ser também uma maneira

de elevar o fator de potência de uma instalação. Os motores, por exemplo, apresentam um

fator de potência mais elevado quando operam próximo a sua capacidade nominal.

Motores superdimensionados ou motores operando em vazio provocam a diminuição do

fator de potência de uma unidade consumidora.

46

Outra forma de elevar o fator de potência é instalar bancos de capacitores.

Enquanto a energia reativa indutiva provoca o atraso da corrente em relação à tensão, a

energia reativa capacitiva produz efeito contrario. O fornecimento de reativo capacitivo em

instalações predominantemente indutivas, em geral, tem por conseqüência a elevação do

fator de potência. A quantidade de reativo capacitivo necessário à elevação do fator de

potência é facilmente determinada por meio de utilização de tabelas de fabricantes ou de

bibliografias técnicas sobre o assunto.

A instalação de capacitores em paralelo às cargas irá beneficiar todo o circuito

antes do ponto de inserção dos capacitores, ou seja, da cabine de entrada até o ponto de

inserção. Assim sendo, uma das localizações mais adequadas para a instalação dos

capacitores é junto dos equipamentos consumidores, após a chave. Com essa configuração

garante-se, inclusive, que o reativo capacitivo seja desligado junto com o equipamento,

quando este não estiver mais em uso. Tal medida tem por finalidade evitar o excesso de

capacitivo na rede, cobrado pela concessionária. Face ao elevado número de capacitores

necessários, essa alternativa é normalmente pouco atraente do ponto de vista econômico.

Os bancos de capacitores podem, também, ser instalados junto à cabine de

medição. Esta configuração atende aos requisitos da concessionária, mas não proporciona

os benefícios do alívio da carga nos circuitos internos de distribuição. Deve-se ressaltar

que tal alternativa implica a necessidade de modular a entrada dos capacitores de acordo

com a variação da carga, para evitar a ocorrência de excesso de capacitivo.

As alternativas para instalação de capacitores variam entre os dois extremos

descritos. A situação ideal para uma determinada instalação deverá ser resultado de estudo

específico, comparando-se os benefícios obtidos com os investimentos necessários.

As principais irregularidades a serem observadas para a entrada de energia

estão resumidas na Tabela 3.

47

TABELA 3 – Quadro de Irregularidades na Entrada de Energia Elétrica.

Entrada de Energia Elétrica Pontos a Observar

Transformador

Existência de sinais fortes de corrosão. Compatibilidade de temperaturas de óleo e de enrolamento, através de leituras de termômetros Compatibilidade de leitura de temperaturas entre pólos do mesmo banco. Existência de vazamento de óleo Permanência em operação da unidade (comprometimento de nível de óleo). Situação da sílica – gel. Nível do óleo. Compatibilidade entre as posições dos comutadores de carga das fases Fiação dos acessórios e estado dos aterramentos

Disjuntor

Existência de sinais fortes de corrosão. Compatibilidade entre os valores lidos em indicadores e os valores nominais de pressão de ar comprimido ou de óleo hidráulico dos comandos. Estado dos aterramentos.

TPs e TCs

Existência de sinais fortes de corrosão Existência de vazamento de óleo (comprometimento de nível de óleo) Nível do óleo. Estado dos aterramentos.

Pára-Raios

Existência de sinais fortes de corrosão. Estado dos aterramentos. Existência de sinais, na união da porcelana com os flanges metálicos, que indiquem corrosão interna. Verificar se o centelhador está desligado.

Isoladores de Pedestal Estado dos aterramentos. Existência de sinais, na união da porcelana com os flanges

Seccionadoras Existência de sinais fortes de corrosão. Fiação e acessórios Estado dos aterramentos.

Fonte: Manual de Conservação de Energia – PROCEL/ELETROBRÁS, 1999.

Convém lembrar que, quando grande parte do consumo de uma instalação é

devida a equipamentos não lineares (conversores de freqüência, acionadores de velocidade

variável em estado sólido, acionadores em corrente contínua, controladores programáveis,

fornos de indução a arco), a instalação de capacitores deve ser precedida de um estudo de

harmônicos. Capacitores ligados a equipamentos não lineares podem agravar problemas de

ressonância em harmônicos de ordem ímpar, distorcendo a forma de onda senoidal da

alimentação (distorção harmônica) e provocando surtos de corrente nos circuitos. Quando

48

isso acontece, provoca a abertura dos fusíveis de proteção dos capacitores, denunciando a

existência de irregularidades na instalação.

5.6.2 - Condutores e Circuitos de Distribuição

Nos circuitos de distribuição, as perdas de energia mais significativas são

provocadas por efeito Joule, devido à passagem de corrente elétrica nos condutores. A

redução das perdas por efeito Joule pode ser conseguida por meio da elevação dos níveis

de tensão, pelo dimensionamento adequado dos condutores e até mesmo pela redução do

comprimento dos alimentadores mais carregados.

a) Elevação dos Níveis de Tensão

Existem vários equipamentos que podem ser alimentados por diferentes níveis

de tensão. É o caso comum de motores que, dependendo do critério adotado pelo usuário

para fechamento das bobinas, oferecem normalmente a possibilidade de ligação em duas

tensões (por exemplo, 220V ou 380V). Como regra geral, deve-se sempre procurar utilizar

o maior nível de tensão oferecido. Quanto maior for a tensão, menor será a corrente

circulando pelos condutores para uma mesma potência consumida e, portanto, menores

serão as perdas por efeito Joule. Uma vez que a potência dissipada em forma de calor por

um condutor varia diretamente com o quadrado da corrente que nele circula, pequenas

elevações no nível de tensão poderão produzir reduções apreciáveis nas perdas por efeito

Joule.

Para avaliar-se os potenciais de economia de energia com a elevação dos níveis

de tensão, pode-se adotar o roteiro a seguir:

Verificar os níveis de tensão utilizados com maior freqüência na instalação. Se a tensão

padronizada na empresa já for elevada, não haverá potencial significativo de economia

sob este aspecto. Nesse caso, uma das poucas possibilidades de economia de energia

reside na utilização de equipamentos alimentados diretamente em alta tensão.

Verificar se os transformadores existentes podem fornecer tensões mais elevadas e se

existem equipamentos que podem ser alimentados em tensão superior à atualmente

utilizada.

49

Identificar os circuitos de distribuição que alimentam os equipamentos e verificar se é

possível elevar sua tensão de alimentação. Em determinados casos, isso pode ser feito

efetuando-se o remanejamento de algumas cargas cuja tensão de alimentação não pode

ser modificada.

Medir a corrente que circula atualmente nos condutores dos circuitos cuja tensão será

alterada e calcular a corrente que circulará nos condutores com nova tensão, utilizando

a seguinte expressão:

2

112 U

IUI ×= (13)

onde:

I2 = corrente que circulará nos condutores com nova tensão (A)

U1= tensão atual (V)

I1 = corrente atual (A)

U2 = nova tensão a ser utilizada (V)

Verificar a seção e o comprimento dos condutores utilizados no circuito.

Procurar determinar as perdas por efeito Joule nos condutores, antes e após a conversão

de tensão. Calcular a redução das perdas adotando a seguinte expressão:

ndPPR ××−= )( 21 (14)

onde:

R = redução de perdas (W)

P1 = perdas por efeito Joule na situação atual (kWh/m)

P2 = perdas por efeito Joule após a conversão de tensão (kW/m)

d = comprimento do circuito (m)

n = quantidade de condutores no circuito

Estimar a duração média de operação de cada circuito (h), em horas/mês

Calcular o potencial de economia de energia adotando a seguinte expressão:

50

)/( mêskWhhRE ×= (15)

b) Dimensionando Adequando dos Condutores

É possível determinar com poucos cálculos qual será o custo da energia

desperdiçada sob a forma de calor para algumas seções de condutores e comparar esses

custos com o acréscimo de investimento em cada caso. Verifica-se assim, a atratividade da

utilização de um condutor com maior seção com base na economia de energia que ele

poderá trazer. Esse critério pode conduzir a seções superiores às que seriam determinadas

pelos critérios de capacidade de condução de corrente e queda de tensão, em função das

normas, mas que acarretariam instalações de operação mais econômica. Particularmente,

existe grande probabilidade de ocorrência de situações como essa quando se dimensionam

condutores de pequena seção. Embora não seja normalmente muito provável que a

substituição de condutores traga vantagens econômicas, esta hipótese não deve ser

descartada quando se procura aumentar a eficiência energética de uma instalação. Para

quantificar o potencial de economia de energia com o redimensionamento dos condutores

adota-se o procedimento a seguir:

Identificação dos circuitos de distribuição de maior comprimento e que transportam

maiores correntes, verificando a seção dos condutores e medindo as correntes.

Determinação das perdas por efeito Joule nos condutores dos circuitos identificados e

medição do comprimento de cada condutor.

Verificação da possibilidade de remanejar as cargas para circuitos menos solicitados e

substituir os condutores de maior carregamento por outros de maior seção.

A partir da nova configuração do circuito, determinar os novos valores de corrente,

seção e comprimento dos condutores e o novo valor das perdas por efeito Joule.

Cálculo da redução das perdas por efeito Joule, em cada circuito, adotando a seguinte

expressão:

ndPdPR ××−×= )( 2211 (16)

51

onde:

R = redução das perdas por efeito Joule (kW)

P1 = perdas no circuito atual (kW/m)

d1 = comprimento do circuito atual (m)

P2 = perdas na nova configuração (kW/m)

d2 = comprimento do novo circuito (m)

n = quantidade de condutores no circuito

Estimativa do período médio de operação do circuito (h), em horas/mês.

Cálculo da economia de energia a partir da mesma expressão determinada pela

Equação 15.

5.6.3 - Quadros de Distribuição

Os principais problemas existentes nos quadros de distribuição de força nas

instalações são devido a falta de manutenção e/ou erros de projeto e dimensionamento.

Apresentaremos na tabela a seguir as irregularidades mais freqüentes e algumas

medidas reparadoras.

52

TABELA 4 – Irregularidades em Quadros de Distribuição.

Problema Causa Provável Solução

Corrente Desequilibrada

Má distribuição de cargas entre as três fases

Redistribuir as cargas entre as três fases

Aterramento insatisfatório

Projeto inadequado Aterramento rompido

Providenciar aterramento Corrigir o sistema de aterramento

Cabos em estado precário

Falta de manutenção Sobrecarga Curto Circuito

Providenciar manutenção Redistribuir circuitos Eliminar curto-circuito

Cabos com isolação precária

Dimensionamento inadequado

Avaliar a extensão para substituir ou reparar o trecho afetado. Refazer a conexão e adequar o grau de proteção do quadro.

Quadro aberto Falta de proteção ao barramento

Providenciar porta protetora de barramento

Tensão medida inferior à nominal

Má distribuição de cargas entre as três fases Dimensionamento inadequado

Redistribuir cargas entre as fases Redimensionar alimentadores Mudar tap primário do transformador

Fonte: Manual de Conservação de Energia – PROCEL/ELETROBRÁS, 1999.

5.6.4 - Motores Elétricos

A importância de motores elétricos na matriz energética de consumo é bem

significativa. Estes equipamentos são considerados o mais importante uso final de energia

elétrica.

Os motores industriais representam cerca de 49% do consumo energético do

setor industrial, sem considerar que outros usos finais deste tipo de equipamento em

aparelhos como ar condicionado, refrigeração e eletrodomésticos, utilizam, também,

motores com um conversor de energia interno.

O gráfico a seguir sintetiza esta importância dentro do setor industrial. Este

setor consome cerca de 50% do consumo total de energia elétrica no país.

53

Figura 7 – Gráfico indicativo do consumo de energia elétrica no setor industrial.

Fonte: Procel/Eletrobrás

Daí, nota-se a importância dos motores, que estão presentes em todos os

segmentos do mercado de energia. Os mais utilizados são os motores de indução comuns,

da faixa de potência de 1 CV a 50 CV, que são, portanto, motores que apresentam maior

freqüência nas unidades consumidoras.

Rendimento dos Motores

Os fabricantes de motores de indução nas décadas de 1950 até a década de

1980 direcionaram seus esforços de desenvolvimento tecnológico na busca de diminuir o

custo de produção e a relação peso/potência, promovendo grandes avanços no

desenvolvimento de materiais e processos de fabricação, em detrimento dos níveis de

rendimento dos motores.

Devido à crise do petróleo na década de 1970, começou-se um movimento de

valorização aos rendimentos dos equipamentos elétricos. A partir do início da década de

1980, surgiram linhas de motores mais eficientes nos países desenvolvidos, o que permitiu

o desenvolvimento de uma série de políticas para aumentar a penetração destes motores no

mercado.

Enquanto nos países desenvolvidos ocorria a valorização do desempenho

energético, no Brasil acontecia a diminuição do número de fabricantes. O mercado na

54

época era bastante competitivo. A estratégia dos fabricantes remanescentes foi,

preponderantemente, a do baixo preço. Dentro do contexto de baixa tarifa de energia

elétrica, o custo de aquisição era o único fator de decisão de compra. Nesta época, as

normas de motores passaram a se basear na I.E.C. (International Electrotechinical

Commission) ao invés da N.E.M.A. (National Electrical Manufacturers Association), que

em alguns aspectos é mais flexível, principalmente em termos de características de partida.

No final da década de 80 e começo de 90, a preocupação com a

internacionalização da economia e a busca de estabilização da produção, fortemente

influenciada pelos planos econômicos nacionais, conduziram ao aparecimento da oferta

das primeiras linhas de motores de alto rendimento nacionais. Na realidade, a General

Electric ofereceu, por volta de 1980, uma linha de motores de alto rendimento, mas não

conseguiu vender nenhum produto.

Em relação a evolução dos rendimentos dos motores, existiu um grande

crescimento dos rendimentos dos motores brasileiros a partir de 1992 , já como resposta ao

programa de motores do PROCEL. Entre 1995 e 1997, notou-se que até 50 HP, os motores

nacionais tinham rendimentos, tanto os de alto rendimento quanto os rendimento padrão,

semelhantes ou superiores à média dos rendimentos do motores americanos. Essa análise

se refere à média dos rendimentos dos motores americanos. Porém, quando comparados

aos mais eficientes motores dos Estados Unidos, os motores nacionais apresentam

rendimentos inferiores. Após a referida Lei, duas categorias foram definidas no mercado

americano: os Energy-Efficient que obedecem aos níveis mínimos e os Premium Efficient

que estão num patamar superior que deve ser objeto de normalização na próxima revisão

da NEMA.

Em recente pesquisa realizada entre os fabricantes, nota-se que o usuário ainda

está pouco consciente em relação a exigência da eficiência energética como critério de

aquisição, o que desmotiva os fabricantes a estabelecer uma estratégia de "marketing" mais

agressiva em relação a este aspecto. A Tabela 5 sintetiza, na opinião dos fabricantes, a

importância dos diversos fatores que influenciam a aquisição de motores elétricos e, por

conseqüência, o baixo nível de preocupação dos consumidores quanto ao tema da

eficiência energética.

55

TABELA 5 – Fatores Levados em Consideração pelos Consumidores para Aquisição de Motores Elétricos.

Atributos “Extremamente importante” e “importante”

“Pouco importante” e “sem importância”

Preço do motor 9 0 Durabilidade e confiabilidade 9 0

Eficiência energética 2 7

Serviços de assistência técnica

9 0

Fonte: Almeida, Edmar L. F., “Inovações Tecnológicas e Conservação de Energia:: Um Estudo sobre os Motores Elétricos” , Tese defendida no IEI-UFRJ, Rio de Janeiro, 1995.

A eficiência do conjunto máquina/motor depende, principalmente, do

dimensionamento correto do motor para o tipo de acionamento a que é destinado, ou seja, a

potência extraída pela carga deve estar próxima a potência nominal (de placa) do motor.

Isto se deve às características do motor, que é projetado para obter o melhor rendimento

nas condições nominais de operação, o mesmo ocorrendo com seu fator de potência. O

superdimensionamento de motores é um fato comum, ocasionado principalmente pelo

desconhecimento das características da carga, o que obriga os projetistas a utilizarem

fatores de segurança elevados.

Outro fator que interfere na eficiência de acionamento diz respeito às

condições de acoplamento entre motor e carga. O desalinhamento, a falta de correias e a

má conservação contribuem para uma solicitação maior do motor e, consequentemente,

para que ele, em alguns casos, opere acima de sua capacidade nominal.

As condições ambientais de temperatura e umidade também influenciam, de

forma significativa, o desempenho e a vida útil dos motores. A umidade contribui para

acelerar a deterioração do isolamento e a operação em temperaturas elevadas pode levar

até mesmo à queima do motor.

As máquinas acionadas por motores podem ser classificadas como:

Máquina de transporte de fluidos (bombas hidráulicas centrífugas, axiais, de pistão,

compressores alternativos, ventiladores, etc.), cuja potência pode ser determinada com

bastante rigor. Na maioria dos casos, é possível obter variações consideráveis do

consumo de energia desses motores aplicando-lhes controladores de velocidade.

56

Máquina de transporte de materiais (esteiras e correntes transportadoras, elevadores,

guindastes, pontes rolantes, etc.), cujas faixas de potência de atuação são um pouco

mais amplas que no primeiro caso, mas que, ainda assim, podem ser determinadas com

razoável precisão.

Máquinas para processamento de metais (tornos, fresas, retíficas, furadeiras,

mandriladeiras, esmeris, centros integrados de fabricação, extrusoras, laminadores,

prensas, etc.), também conhecidas como “máquinas ferramentas”. Neste caso, a

potência de acionamento é normalmente especificada para a pior situação possível

(material mais duro ou mais resistente), a fim de evitar situações como o travamento da

máquina, com conseqüente queima do motor. Assim sendo, geralmente, essas

máquinas operam com uma condição de carga bem abaixo da nominal.

Máquinas para processamento de não metais (reatores químicos, máquinas diversas,

trituradores, agitadores, injetores, estrusores, laminadores, impressoras, prensas,

máquinas de papel, etc.) em que podem ser consideradas as mesmas observações feitas

para o item “máquinas de transporte de materiais.

Regime de funcionamento dos motores

Define-se como regime de funcionamento, ou regime de serviço, o grau de

regularidade da carga a que o motor é submetido. A indicação do regime de serviço da

carga é fundamental na especificação do tipo de motor necessário, uma vez que os motores

comuns ou normais são projetados para serviço contínuo, ou seja, “carga constante, por

tempo indefinido, e igual à potência nominal do motor”.

De acordo com a NBR-7094, os regimes padronizados são:

S1. Regime Contínuo – Funcionamento a carga constante de duração suficiente para

que se alcance o equilíbrio térmico.

S2. Regime de Tempo Limitado – Funcionamento a carga constante, durante um certo

tempo inferior ao necessário para atingir o equilíbrio térmico, seguido de um período

de repouso de duração suficiente para restabelecer a igualdade de temperatura com o

meio refrigerante.

S3. Regime Intermitente Periódico – Seqüência de dois ciclos idênticos, cada qual

incluindo um período de funcionamento a carga constante e um período de repouso,

57

sendo tais períodos muito curtos para que se atinha o equilíbrio térmico durante um

ciclo de regime e no qual a corrente de partida não afete de modo significante a

elevação de temperatura.

S4. Regime Intermitente Periódico com Partidas – Seqüência de ciclos de regime

idênticos, cada qual consistindo de um período de partida, um período de

funcionamento a carga constante e um período de repouso, sendo tais períodos muito

curtos para que se atinja o equilíbrio térmico.

S5. Regime Intermitente Periódico com Frenagem Elétrica – Seqüência de ciclos de

regime idênticos, cada qual consistindo de um período de partida, um período de

funcionamento a carga constante, um período de frenagem elétrica e um período de

repouso, sendo tais período muito curtos para que se atinha o equilíbrio térmico .

S6. Regime de Funcionamento Contínuo com Carga Intermitente – Seqüência de ciclos

de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de funcionamento a carga

constante e um período de funcionamento a vazio, não existindo o período de repouso.

S7. Regime de Funcionamento Contínuo com Frenagem Elétrica – Seqüência de ciclos

de regime idênticos, cada qual consistindo de um período de funcionamento a carga

constante e um período de frenagem elétrica, não existindo o período de repouso.

S8. Regime de Funcionamento Contínuo com Mudança Periódica na Relação

Carga/Velocidade de Rotação – Seqüência de ciclos de regime idênticos, cada qual

consistindo de um período de funcionamento a carga constante, correspondendo a uma

velocidade de rotação pré-determinada, seguidos de um ou mais períodos de

funcionamento a outras cargas constantes, correspondentes a diferentes velocidades de

rotação. Não existe o período de repouso.

Nos regimes S3 e S8, o período é, geralmente curto demais para que seja

atingido o equilíbrio térmico, de modo que o motor vai se aquecendo e resfriando

parcialmente a cada ciclo. Depois de um grande número de ciclos, o motor atinge uma

faixa de elevação de temperatura de equilíbrio.

Aspectos da eficiência em motores elétricos

58

A produção de energia mecânica absorve grande parte da eletricidade

consumida na empresa. Este ponto é, portanto, um daqueles nos quais é preciso tentar,

prioritariamente, economizar. O êxito nessa tarefa depende de uma melhor adaptação da

potência do motor à da máquina que o utiliza. Quando o seu regime de funcionamento é

muito variável, o ajustamento pode ser obtido, por exemplo, com a instalação de um

dispositivo de variação de velocidade. Outras possibilidades a explorar são os motores com

perdas reduzidas, ou seja, motores de alto rendimento, cuja utilização pode conduzir a

economias significativas. O rendimento de um motor é a relação entre a potência mecânica

fornecida no seu eixo e a potência elétrica que consome.

Os motores devem ser instalados em locais que favoreçam a dissipação do

calor gerado na sua operação, pois tanto sua vida útil quanto seu rendimento dependem da

temperatura em que funcionam.

Os rendimentos apresentam maiores valores quando os motores operam com

níveis acima de 70% de seu carregamento nominal. O fator de potência continua a crescer

com o aumento do carregamento. Abaixo de 60% de carregamento, os motores consomem

mais energia para realizar um dado trabalho. Próximo à plena carga em regime permanente

o aquecimento limita sua vida útil. Desta forma, torna-se mais econômico o funcionamento

dos motores com carregamento da ordem de 60% a 90% da capacidade nominal.

Infelizmente, nem sempre é possível ajustar a potência do motor a aquela efetivamente

necessária. Isso acontece muitas vezes nas máquinas mais comumente utilizadas, cujos

motores raramente funcionam próximos de sua plena carga.

Para todas as máquinas com carregamento previsível e pouco variável o

problema é mais simples caso a rotação necessária seja relativamente constante. Esse tipo

de máquina é muito comum na industria. No entanto, a experiência mostra que elas são, em

geral, equipadas com motores superdimensionados.

59

5.6.5 - Sistema de Iluminação

O estudo de um sistema de iluminação consiste, fundamentalmente, na análise

de luminâncias e das opções tecnológicas para produção e controle de luz. Na verdade, é a

luminância que produz no órgão visual a sensação de claridade. A percepção da luz é

realmente a percepção de diferenças de luminância. Pode-se dizer, por exemplo, que o olho

percebe diferenças de luminâncias e não de iluminação. A utilização de conceitos sobre a

natureza e características da luz, propriedades de reflexão, transmissão e absorção da luz

pelos corpos é fundamental na especificação técnica dos sistemas de iluminação. Na

prática, a manipulação de conceitos pouco usuais e nem sempre compreendidos de forma

adequada pode determinar a escolha de alternativas menos eficientes de sistema de

iluminação frente aos requisitos das atividades. Uma opção tecnológica que se revele

equivocada ocasiona, normalmente uma perda da eficiência energética, traduzida sob a

forma de desperdício de energia. Assim sendo, no processo de especificação dos projetos

de sistemas de iluminação algumas recomendações são necessárias, como forma de atender

aos requisitos de desempenho e conforto visual, agradabilidade e economicidade.

As medidas corretivas que resultam em investimentos visam à substituição e/ou

à complementação dos elementos do sistema, a partir do emprego de tecnologias mais

eficientes em iluminação. Já as medidas administrativas atuam no sentido de reorganizar

e/ou otimizar os equipamentos ativos e passivos existentes e a utilização dos ambientes,

sem a necessidade de elevados dispêndios. A aplicação simultânea desses dois conjuntos

propicia o pleno aproveitamento das oportunidades de aumento da eficiência no uso da

energia.

Na análise da utilização de ambientes levam-se em conta três componentes:

tempo de funcionamento do ambiente ao longo do dia;

possibilidade de desligamento do sistema de iluminação no intervalo de almoço;

nível de iluminância de ambientes.

Vale salientar que tais análises são realizadas no período em que um ambiente

permanece com o sistema de iluminação ativado, estando ou não ocupado.

60

Horário de utilização

O horário de utilização de um ambiente foi definido como sendo o período

decorrido entre o horário de início e o de final de ocupação. Determina, portanto, a

quantidade de energia que será utilizada ao longo do dia.

Os dados obtidos em campo não permitem inferir sobre a adequação do tempo

de funcionamento das atividades desempenhadas pela organização. Entretanto fornecem

indicações precisas quanto ao consumo de energia no horário de ponta do sistema elétrico,

ou seja, no intervalo compreendido entre 17 e 22h, período em que são praticadas tarifas

mais elevadas.

Caso seja necessário manter ligado o sistema de iluminação nesse período,

sugere-se, sempre que possível, racionalizar sua utilização, desligando-o nos ambientes em

que não estejam sendo ocupados e até alterando o horário de entrada e saída dos

funcionários.

Desligamento no intervalo de almoço

O desligamento do sistema de iluminação durante o intervalo de almoço

constitui-se numa efetiva medida de caráter administrativo que propicia a redução do seu

tempo de funcionamento e, consequentemente, se traduz na diminuição do consumo de

energia elétrica mediante a racionalização do uso.

Iluminância

A iluminância é um dado fundamental para se valorar o nível de iluminação

existente. É definida como a relação entre o fluxo luminoso que incide numa superfície e

sua extensão, expressando-se o resultado em lux. Para cada ambiente, em função do

requisito da tarefa e da faixa etária das pessoas, a Norma Brasileira 5413 estabelece um

valor médio do nível de iluminamento em lux, que deve ser obedecido no projeto do

sistema de iluminação, o qual será avaliado segundo esta norma.

61

Limpeza dos ambientes

Visando manter o sistema de iluminação em condições adequadas de operação,

faz-se necessária a adoção dos seguintes procedimentos:

freqüência – manter a periodicidade de manutenção das paredes, tetos, pisos e

luminárias em todos os ambientes pesquisados;

condição de limpeza - manter a qualidade da limpeza das paredes, tetos, pisos e

luminárias do ambiente;

atmosfera – sempre que possível, manter o ambiente livre de partículas, vapor, etc.

Cores de ambientes

As recomendações de caráter orientativo que possibilitam o aproveitamento

desse efeito são:

tetos – devem ser pintados com cores claras, que se aproximem do branco, para que a

luz difusa refletida seja espalhada uniformemente pelo interior do ambiente, dissipando

as sombras e reduzindo as possibilidades de ofuscamento pelo brilho de reflexões

dirigidas;

paredes – determinam, no que se refere à cor, a atmosfera geral do ambiente, uma vez

que formam o fundo sobre o qual se destaca tudo o que existe no recinto. Além disso,

contribuem fortemente para maximização da componente indireta da luz. As cores que

maximizam esse efeito sem, no entanto, causar efeito psicológico desagradável são as

de tonalidade clara e média.

piso – também intervém na luminosidade do local, sendo aconselhável a escolha de cor

um pouco mais escura do que as do teto e das paredes. O uso de cores médias e escuras

no piso é recomendável.

Análise das luminárias

As luminárias são equipamentos passivos com a finalidade de:

dirigir o fluxo luminoso da lâmpada e adaptar a distribuição luminosa à finalidade da

iluminação;

62

proteger contra ofuscamento (iluminância excessiva);

ocultar a lâmpada na direção da visão ou na redução da luminância (por meio de

difusores de luz) a um nível suportável;

proteger a lâmpada contra danos mecânicos ou químicos e promover adequada

proteção elétrica;

dar sustentação mecânica à lâmpada e ao reator.

Com a luminária em mau estado, a lâmpada, por si só, não é capaz de fornecer

um bom iluminamento, desperdiçando energia. O rendimento de uma luminária é definido

como a razão entre o fluxo luminoso que sai dela, na posição e nas condições térmicas de

serviço, e o fluxo luminoso nominal da lâmpada. Tal rendimento, também chamado de

coeficiente de utilização da luminária, é considerado nos projetos. A avaliação do

desempenho de um luminária, é considerado nos projetos. A avaliação do desempenho de

uma luminária no sistema de iluminação é efetivada em três aspectos básicos:

característica ótica (distribuição do fluxo luminoso);

controle do direcionamento do fluxo luminoso (difusosres refletores);

distribuição do componente direto (espaçamento entre luminárias).

A contabilização da economia ou acréscimo do consumo de energia só será

obtida mediante a conjugação simultânea desses três fatores, contribuindo para uma melhor

utilização do fluxo luminoso produzido pela lâmpada.

Reatores

Diferentemente das lâmpadas incandescentes, as lâmpadas de descarga

necessitam de dois dispositivos auxiliares para operar de forma adequada: o reator e o

ignitor. Basicamente, o reator limita a corrente elétrica que circula pela lâmpada e eleva,

quando necessário, a tensão de alimentação para níveis adequados à operação do conjunto.

O ignitor atua apenas no momento de ignição da lâmpada, fornecendo uma tensão

impulsiva que provoca a ionização inicial do gás necessária ao acendimento da lâmpada.

Em algumas lâmpadas, o reator também fornece o impulso de tensão para a ignição da

lâmpada, dispensando, dessa forma, o uso de um ignitor separado. Os reatores

63

eletromagnéticos podem ser classificados conforme seu princípio de ignição da lâmpada:

partida com pré-aquecimento (starter) e partida rápida.

Entre os reatores disponíveis atualmente no mercado, os eletrônicos são os

mais eficientes, dissipando cerca de 25% menos energia do que os equivalentes

eletromagnéticos.

Alguns reatores eletrônicos modernos – os chamados reatores controláveis ou

dimerizáveis – são capazes de controlar o fluxo luminoso emitido pela lâmpada de 0% a

100% de seu fluxo total. A aplicação de reatores dimerizáveis é bastante recomendada para

sistemas que possuem iluminação natural e iluminação artificial integradas, nos quais é

possível uma considerável economia de energia elétrica.

5.6.6 - Sistema de Ar Condicionado

O sistema de ar condicionado tem grande participação no consumo de energia

elétrica no setor comercial e de serviços e apresenta significativas possibilidades de

economia. O potencial de economia deverá ser determinado a partir do tipo de instalação:

individual (sistema de aparelhos de janela), semicentralizado (sistema tipo self-contained)

e centralizado (sistema central).

Pelos dados de placa de cada equipamento instalado no ambiente em análise,

verifica-se a capacidade de refrigeração em Btu/h e se a carga térmica é a necessária para o

ambiente, adotando o seguinte roteiro:

Cálculo da área em m2 de cada ambiente analisado e verificação de qual o número

médio de pessoas que permanecem em cada ambiente.

De acordo com a orientação solar, o tipo e a área do ambiente, verificação de qual

carga térmica necessária, anotando o valor encontrado – caso mais de duas pessoas

permaneçam com freqüência no ambiente, a carga térmica necessária por ambiente

deverá ser acrescida de 600 Btu/h para cada pessoa excedente a esse limite.

Os aspectos técnicos na manutenção de um sistema de ar condicionado são:

efetuar sempre medições de temperatura do ambiente (confortável – controle de

temperatura adequado – 24 graus centígrados);

64

verificar a existência de obstrução do aparelho (cortinas, armários, caixas, etc.).

Obstáculos à circulação do ar aumenta o desperdício em 10% em média.

verificar ambientes desocupados (orientar as pessoas para desligar aparelhos);

manter portas e janelas fechadas (para impedir a entrada de ar externo com

temperaturas mais elevadas);

verificar se existe bloqueios nas grades laterais de ventilação;

verificar filtros de ar e rotor de ventilador (limpar, pelo menos a cada mês, porque o

filtro sujo acarreta 5% de consumo excedente – sem o uso do filtro, o consumo

excedente chega a 10%);

verificar correias e polias dos ventiladores (ajustar correias e verificar desgaste –

alinhamento das polias)

verificar se existem cortinas ou persianas. A incidência de raios solares causa perdas de

energia da ordem de 10%);

analisar a iluminação do local. Utilizar preferencialmente lâmpadas fluorescentes.

5.6.7 - Automação

Uma das formas de melhorar a eficiência nos usos finais de energia é usar

equipamentos que executem operações independentemente da interferência humana. Por

exemplo:

introdução de equipamentos, tais como termostatos, programados para ligar ou desligar

motores elétricos de ventiladores e sistemas de ar condicionados a uma determinada

temperatura;

controladores de nível que ligam e desligam bombas com um volume pré determinado;

sensores de presença e células fotoelétricas que comandam o sistema de iluminação;

5.6.8 - Outros Sistemas

No caso de outros sistemas elétricos ou termotécnicos, a análise deverá ser

elaborada de acordo com a bibliografia existente na engenharia e modelos baseados nos

métodos e princípios de eficiência energética definidos no programa PROCEL da

Eletrobrás.

65

6 – ESTUDO DE CASO – DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO E APLICAÇÃO DE

MEDIDAS DE EFICIÊNCIA EM UMA INDÚSTRIA DE MÉDIO PORTE.

A realização de um diagnóstico energético deve ser orientada de acordo com

estratégias globais da empresa cujo escopo considere também a preservação do meio

ambiente e os ganhos de produtividade e redução de custos advindos de um controle

energético racional. Isso conduz genericamente ao gerenciamento do lado da demanda

(GLD).

O diagnóstico energético é visto como o produto final de um trabalho voltado à

conservação e o uso racional de energia, cujo resultado maior seria a implementação das

medidas propostas em relatórios técnicos. O diagnóstico é apenas um primeiro passo de um

processo que deve ser mais abrangente e cujos resultados são notados não apenas no curto

prazo mas também no longo prazo.

No Brasil na maioria das empresas ainda não existem políticas para o uso da

energia, sendo que, ações práticas nesse sentido são, geralmente, resultados de esforços

isolados de algumas pessoas com certo poder de decisão. Contudo, a maior parte desses

trabalhos não têm continuidade quando essas pessoas são substituídas.

Portanto, o diagnóstico energético deve fazer parte de uma estratégia mais

ampla das empresas, que incluem a implantação de um plano de eficiência energética,

resultando, assim, num plano de gestão energética, constando das seguintes etapas:

Etapa 1: Sensibilização dos colaboradores e prestadores de serviços.

Etapa 2: Auditoria energética/Análise preliminar.

Etapa 3: Diagnóstico energético.

Etapa 4: Estudo da viabilidade das medidas apontadas no diagnóstico.

Etapa 5: Implantação das medidas e estabelecimento de um plano de gestão energética.

Etapa 6: Avaliação de desempenho.

Para que seja viável a implantação destas medidas é necessário ainda

identificar as oportunidades de redução de custos; definir uma metodologia para

quantificar e qualificar o uso da energia; promover a adequação do plano à realidade da

empresa.

66

6.1 - METODOLOGIA EMPREGADA

Para que seja possível diagnosticar e promover ações para desenvolver o

programa de gestão de energia na empresa é necessário estabelecer a metodologia a ser

empregada a fim de identificar os problemas e propor as soluções. Embora cada caso tenha

suas peculiaridades particulares, pode-se citar como objetivos primários deste e em outros

trabalhos de diagnóstico energético os seguintes:

- Quantificar e qualificar o consumo de energia nas instalações;

- Apontar as oportunidades de redução do consumo de energia elétrica e de outros insumos

energéticos, mantendo ou melhorando a qualidade e o volume de produção;

- Analisar a viabilidade econômica das oportunidades indicadas

A metodologia de um diagnóstico deve atender a estes objetivos. De forma

simplificada, as etapas para a realização de um diagnóstico energético são:

a) Visita preliminar: para o conhecimento da planta e levantamento de documentos

(diagrama unifilar, fluxograma de processos, etc.).

b) Levantamento de dados da concessionária: contas de energia elétrica, memória de

massa e outros.

c) Levantamento de dados normalmente medidos pela empresa: insumos energéticos,

consumo de áreas e equipamentos, planilhas de monitoração de equipamentos, plantas,

projetos de iluminação, ar condicionado, ar comprimido, vapor e outros.

d) Medição de campo: através de equipamentos analisadores de energia.

e) Análise do consumo de energia. Deve ser feita por: insumo energético (energia elétrica,

óleo combustível, gás, biomassa, outros) e por equipamento / processo / área.

f) Determinação do potencial de conservação.

g) Proposição de medidas de aumento de eficiência.

h) Análise técnico-econômica das medidas propostas.

j) Elaboração de relatório técnico.

Deste modo, como produto final do Diagnóstico Energético deve ser elaborado

um Relatório Técnico contendo as seguintes informações:

- Informações sobre o uso da energia na empresa;

67

- Avaliação da eficiência de equipamentos;

- Medidas corretivas para problemas encontrados;

- Alternativas de redução de custos com energia;

- Análise técnico-econômico das alternativas propostas.

6.2 – APLICAÇÃO DO PLANO DE GESTÃO ENERGÉTICA – CASO PRÁTICO

O caso aqui apresentado é o resultado de um diagnóstico em uma indústria de

couros (curtume) da cidade de Franca – SP. Foi desenvolvido e realizado pelos

engenheiros Cláudio Elias Carvalho, André Luiz Veiga Gimenes, Lineu Belico dos Reis,

José Aquiles Baeso Grimoni, Miguel Edgar Morales Udaeta, pertencentes ao GEPEA

(Grupo de Energia do Departamento de Energia e Automação Elétrica da Escola

Politécnica da Universidade de São Paulo).

Inicialmente foi feito o estudo que caracterizava o consumo energético da

empresa. A Tabela 6 mostra as características do consumo de energia elétrica colhidos no

mês de setembro do ano 2000.

TABELA 6 – Característica de consumo de energia elétrica da empresa.

Item Valor Custo (R$)

Demanda contratada 850 kW ---

Demanda registrada 953 kW 4.632,50

Consumo na ponta 21.466 kWh 10.436,98

Consumo fora da ponta 244.553 kWh 12.494,21

FER – P 2 0,97

FER – FP 29.929 1529,07

FDR 136 741,20

Multa por demanda ultrapassada 1847,55

ICMS 6.954,69

Total 38.637,18

Fonte: GEPEA (Grupo de Energia do Departamento de Energia e Automação Elétrica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo).

68

Analisando a Figura 8 pode-se ter uma visão percentual da composição dos

custos da conta de energia no início do trabalho para o mesmo mês anteriormente citado.

Figura 8 – Composição de custos na conta de energia.

De acordo com a metodologia do item 6.1, após a auditoria inicial e o

levantamento de dados da concessionária e do departamento de manutenção da indústria,

foi feita uma série de medições energéticas. A Figura 9 mostra a medição num dia típico de

funcionamento da empresa.

Figura 9 – Curva de carga diária de um dia típico.

69

6.2.1 – Resultados do Diagnóstico

Após a etapa de medição de campo e da análise do consumo de energia da

empresa, foram detectadas várias oportunidades de economia. Dentre elas, destacam-se as

seguintes medidas recomendadas:

1) Adequação do contrato de compra de energia: ajuste junto à concessionária do valor de

demanda contratada, eliminando, com isso, a multa por ultrapassar a demanda que

representava 6% do total da conta.

2) Correção do fator de potência: a multa por reativos excedentes representava 7% da

conta, justificando medidas urgentes para a correção deste problema implantando bancos

de capacitores por setores distintos.

3) Implantação de um controlador de demanda: A partir das diversas medições realizadas,

foi constatado que a maior demanda registrada situava-se em torno de 800 kW a 850 kW.

No entanto, poucas vezes ocorriam “picos de demanda” que refletiam no valor faturado.

Assim, um controlador pode evitar que esta situação ocorra, podendo ser reduzido o valor

da demanda a ser contratada, sem interferir significativamente no processo produtivo.

4) Geração própria de energia na ponta: projetos de geração própria através de grupos

geradores à diesel têm retorno, em geral, de 20 a 36 meses para consumidores que utilizam

acima de 100 kW, onde o custo de geração situa-se entre 18 R$ e 21 R$ por MWh fora de

ponta e 486 R$ por MWh na ponta. Portanto, o resultado da implantação de geradores que

será tanto melhor quanto maior for a utilização de energia durante o período de ponta por

parte do consumidor. Neste caso analisado, a implantação de um grupo gerador à diesel

para suprir toda energia consumida na ponta, resulta em uma economia mensal de R$

6.350,00. Foi proposto um grupo de 930 kVA / 744 kW (contínuo) para suprir a ponta que

apresenta uma demanda média de 300 kW a 400 kW. Os dados da análise técnico-

econômica do gerador estão mostrados na Tabela 7.

70

TABELA 7 – Viabilidade do grupo gerador.

Item Valores

Potência do Gerador 1000/930 kVA

Consumo de óleo diesel para a carga alimentada 120 litros/hora

Custo do diesel 0.75 R$/litro

Custo de O&M 0.02 R$/kWh

Custo mensal de combustível R$ 5.940,00

Custo mensal de O&M R$ 432,96

Custo mensal do Gerador R$ 6.732,96

Custo total mensal da energia sem o gerador R$ 37.742,74

Custo total mensal da energia com o gerador R$ 31.387,80

Economia mensal R$ 6.354,94

Investimento previsto R$ 199.080,00

Prestação do financiamento R$ 6.301,00

Tempo de Retorno 31 meses

Para indústrias como esta, onde o regime de funcionamento é de 24h/dia,

verifica-se que, quase sempre, é viável a implantação de geradores.

6.2.2 – Implantação do SGE (Sistema de Gestão Energética)

Após a fase de realização do diagnóstico energético, iniciou-se, então, a

implantação do Sistema de Gestão Energética, dentro do qual as medidas apontadas no

diagnóstico são alocadas no tempo para sua execução. As principais propostas do SGE

foram:

Elaboração de planos preventivos, corretivos e emergenciais.

Criação de programas de manutenção preditiva e preventiva: neste item são propostos,

por exemplo, a realização anual de uma inspeção termográfica, manutenção anual da

subestação de 15 kV ali existente, manutenção periódica nos motores, etc..

71

Elaboração de manuais com orientação para compra de novos equipamentos: A idéia

desta proposta foi estabelecer um padrão a ser seguido, ponderando o fator eficiência

na compra de equipamentos elétricos como lâmpadas, motores, aparelhos de ar

condicionado, etc.

Criação da Comissão Interna de Conservação de Energia (CICE): através do

envolvimento direto dos funcionários ligados a área de manutenção e atuando em

conjunto com outras comissões já existentes como a CIPA. Um exemplo dessa

integração ocorreu no início da execução do Sistema de Proteção contra Descargas

Atmosféricas das instalações, onde foi necessário encontrar soluções alternativas para

áreas de risco, cujo custo final fosse compatível com as possibilidades de investimento

da empresa.

Elaboração de campanha de conservação de energia: este programa educativo tem o

propósito de conscientizar os funcionários sobre a importância e os benefícios de se

economizar energia, primeiramente em suas casas, cuja conseqüência seria uma

atitude de conservação, inclusive no ambiente de trabalho.

6.2.3 – Resultados Obtidos

Após alguns meses já se pode ter uma noção dos resultados obtidos e os que

ainda estão por vir com a implementação das medidas, mesmo com o programa ainda em

fase de implementação. A Tabela 8 apresenta os resultados obtidos e o tempo de retorno

dos investimentos.

TABELA 8 – Resultados obtidos.

Medida Investimento

(serviços/materiais) [R$] Tempo de Retorno

(meses)

Adequação do contrato 4.000,00 2

Correção do fator de potência 22.000,00 8

Controlador de demanda* 5.500,00 7

Gerador* 221.000,00 36

*Em fase de estudos

72

Além destes dados mostrados na Tabela 8, pode-se constatar em um curto

espaço de tempo outros benefícios resultantes como a eliminação de desperdícios; redução

do custo específico de energia, refletindo no custo industrial; alocação correta de custos

por produtos/setores; aumento da competitividade da empresa, bem como a diminuição dos

impactos ambientais.

6.3 – CONCLUSÃO

Os resultados apresentados, extraídos de um caso real, permitem concluir

baseados na economia obtida, que a gestão energética é essencial, especialmente quando o

insumo energético tem peso preponderante. Em particular, quando se trata do tema da

política energética industrial, as medidas mais efetivas são: realizar uma gestão tarifária

adequada; aproveitar as oportunidades de co-geração; manutenção preventiva de

equipamentos e instalações e a conscientização dos empregados.

Entende-se que quanto mais os processos produtivos se tornam avançados,

tornando a empresa mais competitiva no mercado, mais importância se dá ao uso correto

da energia, visto que este insumo, pelo menos a curto prazo tende a se tornar mais escasso

e mais caro.

Portanto, a gestão da energia pelo lado da demanda é peça chave no que diz

respeito ao alcance de um processo produtivo que seja eficiente, racional e competitivo.

73

7 – COMPARAÇÃO DE EFICIÊNCIA ENTRE DIFERENTES EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS

Neste tópico, será mostrado, a título de ilustração, tabelas que mostram

diferentes performances de rendimento e eficiência energética de alguns equipamentos

elétricos. Serão expostos os dados pesquisados junto ao INMETRO (Instituto Nacional de

Metrologia) relativos a dois dos responsáveis pela maior parte da energia elétrica

consumida no Brasil, ou seja, motores elétricos e chuveiros elétricos.

Tendo em vista que no Brasil, o tema da eficiência energética em

equipamentos ainda não é suficientemente difundido, o INMETRO em parceria com o

PROCEL/ELETROBRÀS, criou, por meio de decreto presidencial, o Selo de Eficiência

Energética, que tem por objetivo incentivar a pesquisa e a produção por parte das empresas

de equipamentos mais eficientes energeticamente. Por outro lado, por parte do consumidor,

visa estimular a procura e a preferência por tais equipamentos, uma vez que, como

demonstrado por pesquisas, a eficiência energética é pouco considerada na hora de se

adquirir um produto, sendo que o consumidor dá mais importância ao valor unitário

prioritariamente, ignorando, portanto, as desvantagens econômicas e em termos de

consumo energético que isso pode apresentar no médio e longo prazo.

É necessário, portanto, incentivar cada vez mais políticas de informação e

esclarecimento para consumidores no que diz respeito a estas questões. A formação de um

mercado de consumo mais exigente irá, juntamente com normas mais rígidas promover a

pesquisa e desenvolvimento de equipamentos que desperdicem a menor quantidade de

energia possível, fazendo com que esse aspecto seja levado em conta quando da aquisição

deste produtos por parte dos consumidores.

74

TABELA 9 – Motores trifásicos – Rendimento e fator de potência – Marca: EBERLE – linha Standard. STANDARD

EBERLE POTÊNCIA

II Pólos IV Pólos VI Pólos VIII Pólos

KW CV η FP η FP η FP η FP

0,75 1,0 77,0 0,85 78,0 0,84 73,0 0,68 68,0 0,58 1,10 1,5 78,5 0,86 79,0 0,85 75,0 0,71 74,5 0,66 1,50 2,0 81,0 0,88 81,5 0,80 77,0 0,70 77,0 0,65 2,20 3,0 81,5 0,86 83,0 0,81 78,5 0,74 78,0 0,71 3,00 4,0 82,5 0,87 83,5 0,86 83,0 0,72 79,0 0,62 3,70 5,0 84,5 0,88 85,0 0,81 85,0 0,81 80,0 0,73 4,50 6,0 85,5 0,89 86,0 0,81 85,5 0,76 - - 5,50 7,5 86,5 0,87 87,0 0,81 86,0 0,80 84,0 0,59 7,50 10,0 87,5 0,87 87,5 0,85 87,0 0,79 85,0 0,63 9,00 12,5 88,0 0,89 87,5 0,89 87,5 0,75 - -

11,00 15,0 89,5 0,89 88,5 0,88 89,0 0,74 90,0 0,70 15,00 20,0 89,0 0,89 89,5 0,88 89,5 0,77 90,0 0,69 18,50 25,0 89,5 0,92 90,5 0,89 90,2 0,82 91,0 0,74 22,00 30,0 90,0 0,94 91,0 0,88 91,0 0,79 91,0 0,72 30,00 40,0 91,0 0,89 91,7 0,88 91,7 0,78 91,5 0,72 37,00 50,0 91,5 0,90 92,4 0,88 92,0 0,75 91,0 0,75 45,00 60,0 92,5 0,92 93,0 0,89 92,5 0,84 91,5 0,78 55,00 75,0 92,8 0,90 93,0 0,88 92,8 0,86 92,0 0,76 75,00 100,0 93,5 0,89 93,5 0,87 93,0 0,83 92,5 0,77 90,00 125,0 93,7 0,89 93,8 0,88 93,5 0,83 93,5 0,75

110,00 150,0 94,0 0,89 94,1 0,89 94,1 0,86 93,8 0,76 130,00 175,0 94,0 0,89 94,1 0,88 94,1 0,86 150,00 200,0 94,2 0,90 94,5 0,88 94,2 0,86 185,00 250,0 94,3 0,89 94,5 0,89 Fonte: INMETRO.

75

TABELA 10 – Motores trifásicos – Rendimento e fator de potência – Marca: EBERLE – linha Alto Rendimento.

ALTO RENDIMENTO EBERLE

POTÊNCIA II Pólos IV Pólos VI Pólos VIII Pólos

kW CV η FP η FP η FP η FP

0,75 1,0 80,0 0,80 80,5 0,70 80,5 0,69 78,5 0,53 1,10 1,5 83,0 0,75 81,5 0,77 81,0 0,61 81,5 0,59 1,50 2,0 83,5 0,81 84,0 0,82 83,9 0,64 84,3 0,61 2,20 3,0 85,0 0,81 85,0 0,81 84,8 0,72 86,4 0,61 3,00 4,0 86,5 0,85 86,3 0,77 86,3 0,70 86,5 0,63 3,70 5,0 87,5 0,82 87,5 0,81 87,7 0,73 87,4 0,65 4,50 6,0 88,0 0,85 88,5 0,84 88,5 0,73 88,1 0,53 5,50 7,5 88,5 0,84 89,5 0,85 89,5 0,73 89,7 0,60 7,50 10,0 89,5 0,85 91,0 0,87 90,2 0,71 90,5 0,60 9,00 12,5 89,5 0,86 91,4 0,85 90,6 0,75 91,0 0,61

11,00 15,0 90,2 0,87 91,7 0,87 91,0 0,76 91,2 0,62 15,00 20,0 90,2 0,87 92,4 0,85 91,7 0,75 91,5 0,62 18,50 25,0 91,0 0,88 92,6 0,84 92,2 0,77 92,0 0,69 22,00 30,0 92,0 0,89 93,0 0,85 93,0 0,80 92,3 0,71 30,00 40,0 92,0 0,90 93,0 0,87 93,4 0,79 93,0 0,70 37,00 50,0 92,4 0,92 93,5 0,86 93,5 0,76 93,6 0,72 45,00 60,0 93,0 0,91 93,8 0,88 93,7 0,83 93,6 0,75 55,00 75,0 93,2 0,91 94,1 0,88 93,8 0,85 94,1 0,78 75,00 100,0 93,8 0,90 94,5 0,89 94,2 0,82 94,5 0,74 90,00 125,0 94,5 0,90 95,0 0,88 94,5 0,82 94,7 0,75

110,00 150,0 94,5 0,91 95,0 0,88 95,0 0,85 94,9 0,77 130,00 175,0 94,7 0,90 95,0 0,88 95,1 0,85 150,00 200,0 95,0 0,90 95,0 95,3 0,84 185,00 250,0 95,4 0,91 95,5 Fonte: INMETRO.

76

TABELA 11 – Motores trifásicos – Rendimento e fator de potência – Marca: WEG – linha Standard.

STANDARD

WEG POTÊNCIA

II Pólos IV Pólos VI Pólos VIII Pólos

kW CV η FP η FP η FP η FP 0,75 1,0 77,0 0,83 79,5 0,82 74,5 0,7 66,0 0,681,10 1,5 78,5 0,86 79,5 0,82 75,0 0,7 73,5 0,621,50 2,0 81,0 0,89 82,5 0,78 78,0 0,7 79,0 0,662,20 3,0 81,5 0,84 83,0 0,80 78,5 0,72 80,0 0,743,00 4,0 83,0 0,86 83,0 0,80 81,0 0,76 81,3 0,723,70 5,0 85,6 0,88 85,5 0,81 84,0 0,75 83,0 0,734,50 6,0 85,0 0,88 85,5 0,84 84,0 0,75 84,5 0,725,50 7,5 86,7 0,87 88,0 0,82 85,0 0,77 86,0 0,717,50 10,0 87,6 0,88 89,0 0,83 86,3 0,75 87,5 0,729,00 12,5 87,5 0,88 88,5 0,82 88,0 0,82 88,0 0,82

11,00 15,0 87,8 0,89 88,5 0,83 89,5 0,8 88,5 0,8315,00 20,0 89,0 0,88 90,2 0,83 89,5 0,78 89,5 0,8318,50 25,0 89,5 0,88 91,0 0,83 90,2 0,9 89,0 0,7422,00 30,0 91,0 0,88 91,0 0,84 91,0 0,85 90,2 0,8330,00 40,0 90,4 0,88 91,7 0,85 91,7 0,84 90,2 0,8537,00 50,0 92,2 0,87 92,4 0,86 91,7 0,84 91,0 0,8345,00 60,0 91,7 0,9 93,0 0,89 91,7 0,87 91,0 0,8255,00 75,0 92,4 0,9 93,0 0,88 93,0 0,85 92,0 0,8175,00 100,0 93,0 0,91 93,2 0,87 93,0 0,83 92,0 0,7790,00 125,0 93,0 0,88 93,2 0,86 93,0 0,84 92,5 0,79

110,00 150,0 93,3 0,9 93,5 0,87 94,1 0,83 92,5 0,79130,00 175,0 93,5 0,87 94,1 0,85 94,1 0,82 150,00 200,0 94,1 0,9 94,5 0,86 94,1 0,81 185,00 250,0 94,1 0,9 94,5 0,86

Fonte: INMETRO.

77

TABELA 12 – Motores trifásicos – Rendimento e fator de potência – Marca: WEG – linha Alto Rendimento.

ALTO RENDIMENTO WEG

POTÊNCIA II Pólos IV Pólos VI Pólos VIII Pólos

kW CV η FP η FP η FP η FP

0,75 1,0 81,2 0,83 82,6 0,80 80,0 0,7 70,0 0,63 1,10 1,5 82,5 0,87 81,5 0,82 77,0 0,74 78,0 0,60 1,50 2,0 83,5 0,84 84,0 0,76 83,5 0,7 82,5 0,61 2,20 3,0 85,0 0,85 85,0 0,82 83,0 0,71 84,5 0,75 3,00 4,0 86,0 0,85 86,5 0,82 86,5 0,73 85,0 0,75 3,70 5,0 87,5 0,85 88,0 0,80 87,5 0,75 85,5 0,74 4,50 6,0 88,0 0,89 89,0 0,81 87,5 0,74 85,5 0,69 5,50 7,5 88,7 0,86 90,0 0,80 88,5 0,73 87,0 0,68 7,50 10,0 89,5 0,88 91,0 0,82 88,5 0,77 88,5 0,70 9,00 12,5 89,5 0,88 91,0 0,83 89,5 0,81 89,5 0,78

11,00 15,0 90,5 0,90 91,7 0,84 90,2 0,79 89,5 0,78 15,00 20,0 92,0 0,86 92,4 0,80 90,2 0,79 89,5 0,80 18,50 25,0 92,0 0,85 92,6 0,81 91,7 0,88 90,0 0,75 22,00 30,0 92,0 0,87 93,0 0,84 92,5 0,82 91,0 0,83 30,00 40,0 93,1 0,86 93,0 0,83 93,0 0,82 91,0 0,81 37,00 50,0 93,5 0,86 93,2 0,85 93,0 0,83 91,7 0,81 45,00 60,0 93,0 0,89 93,6 0,86 93,6 0,82 91,7 0,81 55,00 75,0 93,0 0,90 94,1 0,88 93,6 0,82 93,0 0,78 75,00 100,0 93,6 0,92 94,5 0,85 94,1 0,84 93,0 0,78 90,00 125,0 94,5 0,89 94,5 0,85 94,1 0,84 93,6 0,79

110,00 150,0 94,5 0,89 95,0 0,86 95,0 0,84 93,6 0,78 130,00 175,0 94,7 0,89 95,0 0,87 95,0 0,83 150,00 200,0 95,0 0,87 95,0 0,87 95,0 0,83 185,00 250,0 95,4 0,89 95,5 0,86 Fonte: INMETRO

78

Com os dados disponíveis nestas tabelas foi possível realizar um novo estudo

de estimativa de economia através de uma planilha eletrônica cujos detalhes podem ser

vistos no Anexo I. Este estudo tem como alvo um frigorífico localizado na cidade de

Goiânia, onde a utilização de motores é feita em larga escala e, em sua maioria em período

integral, sendo estes, responsáveis pela maior cota no consumo total de energia da unidade.

Foram selecionados, dois motores específicos, que funcionam a plena carga,

em períodos de 20 horas por dia. Porém estas planilhas podem se aplicar a qualquer tipo de

motor com diferentes regimes de funcionamento e carga, bastando, para tanto, alterar os

dados de entrada dos mesmos.

Um dos motores aciona uma bomba de recalque de caldeira com potência

nominal de 50 CV, regime de funcionamento de 20 horas por dia, 7 dias por semana, a

plena carga, da marca Weg. Aplicando os dados na planilha, que ponderou os dados dos

motores eficientes e os motores da linha padrão obteve-se para os motores de dois pólos

uma estimativa de economia de 4051 kWh/ano. Para os motores de quatro pólos, 2495

kWh/ano e para os motores de seis e oito pólos, 4095 kWh/ano e 2253 kWh/ano

respectivamente.

O outro motor selecionado aciona uma bomba exaustor de caldeira com

potência nominal de 75 CV, regime de funcionamento de 20 horas por dia, 7 dias por

semana, a plena carga, da marca Weg. Inserindo os dados na planilha, que comparou os

dados dos motores eficientes e os motores da linha padrão obteve-se para os motores de

dois pólos uma estimativa de economia de 5591 kWh/ano. Para os motores de quatro

pólos, 6877 kWh/ano e para os motores de seis e oito pólos, 5065 kWh/ano e 4709

kWh/ano respectivamente.

Através destas simples análises pode-se constatar que numa unidade industrial

com centenas de motores a economia de energia proporcionada pelos motores de alto

rendimento torna-se muito relevante. Vale ressaltar que para motores acima de 80 CV a

diferença de rendimento entre a linha padrão e a linha eficiente é praticamente

insignificante, o que tornaria inviável economicamente uma substituição simples de

motores. Entretanto, a longo prazo, a opção pelos motores eficientes de alta potência se

tornaria vantajosa numa nova aquisição dos mesmos.

79

TABELA 13 - Chuveiros elétricos – Várias marcas – Dados de consumo.

2º SEMESTRE/2003 CONSUMO MENSAL MÁXIMO

CONSUMO MENSAL MÍNIMO

MARCA FAMÍLIA MODELO (V) (W) CONSUMO (kWh/mês)

ELEVAÇÃO DE

TEMP. (ºC)

CONSUMO (kWh/mês)

VAZÃO (l/min)

127 3500 15,5 16,0 11,3 3,4 127 4600 20,6 19,3 14,7 4,5 127 5000 22,3 22,0 15,3 4,7 220 3500 15,3 15,0 10,8 3,4 220 4800 21,6 21,0 14,5 4,5

TRADICIONAL

220 5500 24,5 24,0 16,7 5,3 127 5400 23,8 22,0 15,4 4,6

FAME CHUVEIROS

DUCHA MILLENNIUN 220 7000 30,8 30,0 9,9 3,0

DUCHA ELETRÔNICA

12T

DUCHA ELETRÔNICA

12T 220 8800 36,4 28,8 12,1 4,1

DUCHA 6T C/DESVIADOR

L

DUCHA 6T C/DESVIADO

R L 220 8800 35,7 31,2 14,8 4,7 KDT

DUCHA DIGITAL TEMP.

PROG. DIGITAL 220 8800 38,6 28,7 10,0 3,0

127 5400 23,1 26,0 13,4 4,0 DUCHA ELETRÔNICA JET MASTER 220 7500 32,7 36,4 16,8 3,0

127 5400 23,4 26,3 13,6 3,9 DUCHA ELETRÔNICA JET TURBO 220 7500 33,3 36,8 17,0 3,0

DUCHA BLINDADA

ELETRÔNICA JET TURBO

220 7500 34,5 35,7 18,2 3,0 ELETRÔNICO

DUCHA BLINDADA

ELETRÔNICA JET MASTER

220 7500 34,0 36,0 17,7 3,0

127 4400 19,4 20,6 12,7 4,2 127 5400 22,7 23,9 13,4 4,6 220 4400 18,8 22,7 12,7 4,4 RELAX

220 5400 23,1 25,0 14,0 4,8

127 4400 19,4 20,6 12,7 4,2 127 5400 22,7 23,9 13,4 4,6 220 4400 18,8 22,7 12,7 4,4

RELAX LUXO

220 5400 23,1 25,0 14,0 4,8

127 4400 19,4 18,9 13,8 4,1

LOR

ENZE

TTI

3 TEMP.

MAXI BANHO127 5400 23,1 23,2 14,1 4,4

80

127 4400 19,1 20,9 12,8 4,3 127 5400 23,6 25,9 13,7 4,6 220 4400 19,1 21,0 12,8 4,4

BELLO BANHO

220 5400 23,5 25,8 13,7 4,6 127 4400 18,3 18,4 13,1 4,1 127 5400 23,5 23,2 10,4 3,3 220 5400 24,3 23,1 10,6 3,2

LORENDUXA

220 6400 28,8 27,3 11,4 3,5

SUPER BANHO 127 5465 23,5 23,2 10,4 3,3 Fonte: INMETRO

De acordo com as Tabelas 9, 10, 11, 12 que apresentam os dados de motores

elétricos pode-se notar que a eficiência aumenta proporcionalmente ao crescimento da

potência nominal. Isto indica que, para motores de alta potência, em muitas das vezes,

pode não ser necessário ou economicamente vantajoso uma substituição de motores

convencionais por motores de alto rendimento.

Quanto aos chuveiros elétricos, a Tabela 13 mostra uma infinidade de marcas e

modelos que dificulta, para o consumidor comum ou leigo, a determinação do

custo/benefício na escolha de determinadas marcas ou modelos destes produtos. Para uma

estimativa de economia se torna mais complexa pois para cada chuveiro deveria ser

considerados dados como temperatura média natural da água, pressão hidrostática, etc.

Caberia então um estudo mais amplo cujos resultados fossem disponibilizados para os

consumidores a fim de que estes fizessem a escolha que melhor se adaptasse a suas

características de consumo.

As informações contidas nas diversas tabelas são de responsabilidade dos

fabricantes e são colocadas à disposição dos usuários/consumidores como uma fonte de

auxílio na escolha do melhor produto, na hora da compra, em termos de consumo elétrico

e/ou eficiência energética.

81

8 – CONCLUSÃO

O atual nível em que se estabeleceu a sociedade moderna, dependente

incontestável que é da energia elétrica, exige de maneira imperativa que a eficiência

energética seja um referencial prioritário no que diz respeito a todas as formas de consumo

de energia elétrica.

Várias razões nos impõe esta condição. Estudos científicos já mostraram os

terríveis impactos causados no meio ambiente pela geração energia elétrica, seja ela pela

forma hidráulica devido às barragens e imensas áreas inundadas, seja pela forma térmica,

com a queima de combustíveis fósseis despejando milhões de toneladas de poluentes na

atmosfera, agravando o efeito estufa e as chuvas ácidas. Há, ainda, o problema da geração

por via nuclear, onde, independentemente das questões de segurança, existe o crescente

problema do acúmulo dos rejeitos radioativos.

No campo econômico, no que tange à inserção e consolidação do Brasil na

economia global, a competitividade dos produtos está intimamente ligada à eficiência

energética, pois é através dela que se pode melhorar os índices de produtividade, assim

como os preços e a qualidade dos produtos produzidos e dos serviços prestados. No atual

contexto macroeconômico de restrições orçamentárias e redução de investimentos por

parte do Estado, assim como a falta de confiança e interesse de investidores privados, a

gestão da energia pelo lado da demanda assume cada vez mais importância.

É fato comprovado que o Brasil tem, como a maioria dos países em

desenvolvimento, uma grande demanda reprimida de energia. Paralelamente a isso sabe-se

que os índices de perdas e desperdício de eletricidade também são altos. O total

desperdiçado por ano, segundo o Programa de Combate ao Desperdício de Energia Elétrica

(Procel), chega a 40 milhões de KWh ou US$ 2,8 bilhões. Os consumidores (indústrias,

residências e comércio) desperdiçam 22 milhões de KWh e as concessionárias de energia,

com perdas técnicas e problemas na distribuição, são responsáveis pelos outros 18 milhões

de KWh.

Enquanto o governo busca ampliar às pressas a oferta de eletricidade para

evitar o déficit e sustentar o aumento de 6% previsto nas estimativas de demanda, os

especialistas do setor de energia passam a se dedicar a uma solução no sentido oposto:

conter a demanda por meio de técnicas de conservação, que tratam de substituir tecnologia

82

(máquinas, motores, sistemas de refrigeração e iluminação), incluindo o uso da água, por

outras com maior eficiência energética, menor custo financeiro e impacto ambiental.

O Brasil tem tecnologia e recursos para implementar programas intensivos de

conservação que permitam fornecer energia e sustentar o crescimento econômico. Grupos

de pesquisa como o ENERGE da COPPE/UFRJ e o INEE (Instituto Nacional de Eficiência

Energética) dão mostras da capacidade nacional e trabalham neste sentido. Mas a

população em geral ainda desconhece a importância da questão energética e suas

implicações sociais, econômicas e ambientais. As diversas iniciativas destinadas à difusão

destas idéias necessitam de uma abordagem didático-pedagógica, iniciando-se já nas

escolas orientadas à educação infantil e, ao mesmo tempo campanhas de esclarecimento

público através da TV, rádio e jornal. Assim sendo, a conservação de energia, na medida

em que avança em direção a níveis mais profundos de intervenção na sociedade, está cada

vez mais relacionada com aspectos éticos e comportamentais da população. Portanto, a

questão da eficiência energética pode ser também considerada como uma questão pública

que deveria ser incluída também nos processos educacionais.

Assim sendo, o uso racional da energia deve se tornar uma prática comum,

tanto pelo lado dos consumidores, quanto pelo lado das geradoras e distribuidoras de

energia elétrica, visando a manutenção e o atendimento satisfatório de seus mercados. O

papel do governo é importante, uma vez que ele deve ser o responsável pela

regulamentação, fiscalização e formulação de políticas para o setor elétrico. Programas

como o PROCEL/ELETROBRÁS devem ser estimulados e apoiados no sentido de que seu

incentivo à criação e manutenção das políticas de conservação de energia, bem como a

promoção de campanhas de conscientização públicas são primordiais e indispensáveis.

Quanto ao papel do Engenheiro Eletricista, é necessário salientar que este é de

suma importância no processo como um todo. É este profissional o responsável por

orientar políticas públicas destinadas à eficiência energética, trabalhar em pesquisas e

desenvolvimento de tecnologia de equipamentos e instalações eficientes. O Engenheiro

Eletricista é profissional que mais poderá ajudar, com seu conhecimento sobre o assunto,

as campanhas educacionais e orientativas para a população leiga. Somente este profissional

capacitado que pode delimitar até onde se deve racionalizar o uso da energia sem que se

comprometa a qualidade dos produtos e serviços, bem como a segurança de quem os

produz ou executam.

83

Anexo I : Planilha de Cáculo para Motores WEG - Friorífico Motor 4: 50 CV - 20 horas/dia - Carga plena - Bomba Recalque de Caldeira p/Frigorífico Rendimento Pot. Entrada Pot. Saída (x Horas Anuais) Potência

(kW) 2P 4P 6P 8P 2P 4P 6P 8P 2P 4P 6P 8P

Padrão 36,8 0,9 0,92 0,92 0,91 39,9132 39,8268 40,1309 40,4396 291367 290736 292955 295209 Eficiente 36,8 0,9 0,93 0,93 0,92 39,3583 39,485 39,5699 40,1309 287316 288240 288860 292955 Potencial de Eonomia (kWh)/ano 4051,09 2495,59 4095,07 2253,5 Motor 5: 75 CV - 20 horas/dia - Carga plena - Bomba Exaustor de Caldeira p/Frigorífico Rendimento Pot. Entrada Pot. Saída (x Horas Anuais) Potência

(kW) 2P 4P 6P 8P 2P 4P 6P 8P 2P 4P 6P 8P

Padrão 55,2 0,9 0,93 0,93 0,92 59,7403 59,3548 59,3548 60 436104 433290 433290 438000 Eficiente 55,2 0,9 0,95 0,94 0,93 58,9744 58,4127 58,661 59,3548 430513 426413 428225 433290 Potencial de Eonomia (kWh)/ano 5591,08 6877,62 5065,03 4709,68

84

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] – PROCEL/ELETROBRÁS, “Manual de Conservação de Energia”, 1999.

[2] – Botelho Ponte, Carlos “Manual de Implantação do Programa de Gerenciamento para

Conservação de Energia”, Colaboração CELG, SENAI, PROCEL, 2001.

[4] – Niskier, Júlio; Macintyre, A. J. , ”Instalações Elétricas”, LCT Editora, BRASIL, 3ª

Edição,1996.

[5] – Carvalho, Cláudio Elias, “Diagnóstico Energético e Gestão de Energia em Empresas

de Pequeno e Médio Porte”, Sessão Técnica de Conservação de Energia Elétrica –

Campinas – São Paulo – Brasil - XVI SNTPEE, 21 a 26 de Outubro de 2001.

[6] – Tolmasquim, Maurício Tiomno, e Pinguelli Rosa, Luiz, “Tendências da Eficiência

Energética no Brasil”, ENERGE/COPPE/UFRJ, 1998.

[7] – Tolmasquim, Maurício Tiomno, e Pinguelli Rosa, Luiz, “Indicadores de Eficiência Energética”, ENERGE/COPPE/UFRJ, 1997.

eficiencia eficiÊncia energÉtica e uso racional de energia 04

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