EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Modernização desistema de arcondicionadoem instalação

hospitalar

Rubens Leme Filho e Fernando Luiz Britto aacellar,:da AES Eletropaulo

Um hospital de São paulo teve-modernizada a central de águagelada do sistema de arcondicionado central, cominvestimentos de R$ 1,5milhão, resultando em maiorconfiabilidade do sistema eredução substancial naconta de energia elétrica.Seguindo as orientações daAneel para programas deeficiência energética dasdistribuidoras, a avaliação foifeita':utilizando o ProtocoloInternacional para Medição eVerificação de Performance.

...

Oprojeto de eficiência energéti-ca executado no Hospital doServidor Público Estadual de

São Paulo contemplou a central deágua gelada (CAG) do sistema de arcondicionado central. Esse sistemanão atende a todo o complexo hospi-talar, mas dele dependem setores im-portantes como UTI, centro cirúrgicoe laboratórios.

Foi investido no projeto R$ 1,5milhão para a modernização completados equipamentos que compõem aCAG, incluindo reforma civil, hi-

dráulica e elétrica. Além de aumentara confiabilidade do sistema e reduzir

'0S custos com manutenção, o proje-to ainda proporcionou economia de.energia anual equivalente a mais de'R$ 300 mil.

Seguindo as orientações da Aneel -Agência Nacional de Energia Elétricae o Protocolo Internacional de Me-dição e Verificação de Performance(PIMVP) [1], desenvolvido pela EVO- Efficiency Valuation Organization,foi implementado um plano demedição e verificação (M& V) no qual

se avaliaram dados de catálogo dosequipamentos e realizaram-se entre-vistas com os operadores do sistema emedições de campo.

O projeto foi implementado cominvestimentos a fundo perdido e, as-silt}. o plano de M&V foi elaboradocom o objetivo de demonstrar que arelação custo-benefício do projeto es-tá adequada às determinações daAneel.

HistóricoA AES Eletropaulo tem intensifica-

Fig. 1 - Equipamentos do sistema antigo

32 EM FEVEREIRO, 2014

Fig. 2 - Equipamentos do sistema novo

do a aplicação dos recursos destinados'aos projetos de eficiência energéticapara clientes do poder público, atuan-do em grande parte nos usos finais deiluminação e ar condicionado. OHospital do Servidor Público EstadualFrancisco Morato de Oliveira (HSPE)foi fundado em 1961 para ofereceratendimento médico aos servidorespúblicos do Estado de São Paulo, seusdependentes e agregados. O hospitalestá localizado no bairro de Moema,na Capital Paulista, e figura hoje entreos maiores do Estado.

A direção do hospital solicitou àAES Eletropaulo a avaliação dosequipamentos elétricos com maiorespossibilidades de enquadramento noPrograma de Eficiência Energética daempresa. Após os estudos dos princi-pais usos finais do hospital, chegou-seà central de água gelada (CAG) do sis-tema de ar condicionado como o usofinal viável para execução de um pro-jeto de eficiência energética (PEE).

O projeto foi elaborado em con-sonância com o Manual para Elabo-ração do Programa de Eficiência Ener-gética da Aneel [2], aprovado pelaResolução Normativa nº 300, de 12 defevereiro de 2008. Este manual define

critérios para o cálculo da relaçãojeus-to-beneficio dos projetos. O PEE aten-deu às etapas de contratação de esco -empresa de serviços de conservação deenergia (no caso, a Global SoluçõesLtda.), elaboração de diagnósticoenergético, desenvolvimentos de pro-jeto executivo com a provação docliente, execução das obras e mediçãoe verificação dos resultados. A etapade medição e verificação foi realizadabuscando atender PIMVP.

DesenvolvimentoA central de água gelada do HSPE

era anteriormente composta por trêschillers com compressores alterna-tivos de 120 TR (toneladas de refrige-ração) cada, quatro bombas de águagelada, quatro bombas de água de con-densação e duas torres de resfriamento(figura 1).

O projeto implementado substituiuesses equipamentos pelos seguintes(figura 2):• três chillers de 120 TR com com-pressores tipo "parafuso";• quatro bombas de água gelada de56 mvh x 40 mca (metros de coluna deágua);• quatro bombas de água de conden-

li! ••

j

vazão (m3/h)

Temperatura média de entrada de água gelada (0C)

!Temperatura média de saída de água gelada (0C)

,Produção média de TR = (TEAG- TSAG)*Vazão*1 000/3024

Potência média registrada (kW)

Eficiência média (kW/rR)

165

7,92

5,68

84,19

171,33

2,04

sação de 70m3/h x 30 mca; e.~~J!as torres de resfriamento to ta-lizando 360 TR.

Foram ainda substituídos os painéiselétricos, instalado um sistema de au-tomação, realizada reforma civil com aconstrução de fundações e novasbases, e substituída toda a tubulação,válvulas e conexões que compõem osistema hidráulico da CAG. Tambémelaborou-se um diagnóstico dos fancoils das áreas atendidas pela central,com a finalidade de subsidiar o hospi-tal a elaborar um plano de manutençãodesses equipamentos, uma vez que talatividade ficou fora do escopo do pro-jeto devido a dois fatores: 1) o custo

"poderia inviabilizar um resultadoaceitável da análise de custo-benefi-cio, e 2) dificuldades de acesso e para-da das máquinas.

A reforma civil na CAG foi ne-cessária para se respeitarem as con-dições operacionais do HSPE, pois aprodução de frio só poderia ser inter-rompida por algumas horas em diaspredefinidos pelo hospital. A CAG es-tá localizada sob uma rampa de circu-lação de veículos, que dá acesso auma das entradas principais do hospi-tal. Junto à CAG havia banheirospúblicos, que foram demolidos paraaumento da área da central. Neste lo-cal, foram construí das as bases dosnovos chillers.

Enquanto as tubulações de águagelada e de condensação estavamsendo montadas, as torres de resfria-mento e as bombas foram substituídasuma a uma, de modo a evitar inter-rupção da produção de frio. A insta-lação dos chillers ocorreu num perío-

FEVEREIRO, 2014 EM 33

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Fronteiras de mediçãoAdotaram-se fronteiras de me-

dição visando à definição dos pon-tos para obtenção dos dados a seremutilizados no cálculo das econo-mias:• Antes da implantação -elétrico da CAG existente.• Depois da implantação - quadroelétrico da nova CAG instalada.

Avaliação dos sistemasSistema antigo - Durante o

processo de reforma da CAG, foi ins-talado medidor de grandezas elétri-cas, que operou durante 15 dias, deforma a medir o perfil de utilizaçãode energia de todos os equipamentosintegrantes da central. Assim, ob-teve-se a potência elétrica (kW) uti-lizada pela CAG com registto ho-rário para o período avaliado.

Da mesma forma, fizeram-semedições de temperatura de entradae de saída da água gelada em pontosque totalizam a vazão de água pro-duzida por todos os chillers em ope-ração. Tratando-se de uma instalação

. .TR médio

•kWfTR médio

0,80546

Período de medição Qtidade. de medidas úteis

111

IEPIfOXAlOO BRASIL IND E COM lTDA ---~Rua Austrália, 50 - Pq. Industrial Daci

06785-400 - Taboão da Serl"a - SPFone: 11 4138-9347

vendas@ephoxal.com.brwww.ephoxal.com.br

GARANTIA DE FORNECIMENTO ININTERRUPTO

do em que a temperatura ambiente dotada apenas de circuito primário depermitia que se operasse com apenas distribuição de água gelada, @ dadoum equipamento, o que colaborou do sistema que a vazão de água gela-para evitar paradas prolongadas. da é constante. Da multiplicação, a

O Plano de Medição e Verificação cada hora, do dado referente à dife-seguiu o disposto no PIMVP, método rença de temperatura entre a entradaB, em que as economias são determi- e a saída da água pela vazão de águanadas por medições de campo do uso circulando nesse circuito, obteve-se ade energia dos sistemas nos quais a produção de frio, em TR, da CAG.ação foi aplicada, separado do uso de Dividindo, hora a hora, os kW me-energia do restante da instalação do didos pelas TR, obteve-se a eficiên-hospital. O plano seguiu as etapas -'f' cia da CAG para o período conside-abaixo. rado: 2,04 kW/TR - vide tabela I,

que apresenta resultados das me-dições em maio.

Para explicar este valor alto dekW/TR, que na realidade é função dolado térmico da relação, foram con-sideradas as seguintes hipóteses:• No chiller:

quadro - carga de gás refrigerante insufi-ciente;- folga na camisa dos pistões doscompressores;- folga nas palhetas dos pistões doscompressores; e- incrustação parcial dos tubos dostrocadores de calor (condensadores).• No sistema:- incrustação na tubulação de águagelada e de condensação;- sistema hidráulico desbalancea-do; e- baixa vazão de ar nos climati-zadores.

Adicionalmente, associou-se aosparâmetros de desempenho medidosa situação do clima na cidade nomesmo período.

Sistema novo - Para obtenção dosdados do sistema novo, foram uti-lizadas 546 medições considerando:

16 a 23/jan.

I

Fase do projetoTemperaturas médias (0C)

Mínima Máxima MédiaDiferença (%)

Diagnóstico (maio)

Diagnóstico (iunho)

M&V Ganeiro)

15,60

11,50

18,14

23,30

22,00

26,85

19,4518,10

24,2816,75

22,495

34 EM FEVEREIRO, 2014

-:c -

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

- temperatura de saída daágua gelada dos chillers(através dos sensores doschillers);- temperatura de retomoda água gelada aos chillers(através dos sensores doschillers);- medição pontual de va-zão (sistema com vazãoconstante); e- potência elétrica efetivanos mesmos horários.

No período apontadona tabela 11, observaram-se valores máximos medi-dos de 360 TR, e mínimosde 60 TR.

O cálculo final foielaborado através de inte-gração de software for-necido pela empresa con-tratada para a instalaçãoda automação do projeto edas medições.

Relação com tempera-tura externa - Avaliando-se as temperaturas externas durante asmedições das grandezas elétricas e detemperaturas de saída e retomo daágua gelada, notou-se, em função doperíodo do ano, uma diferença entreas temperaturas médias mínimas emáximas antes da implantação (maioe junho) e depois da implantação doprojeto (janeiro do ano seguinte): du-rante as primeiras medições, regis-

54,2% (111 TR/72 TR).Sendo que o valor de 72TR foi obtido pela médiaentre as médias registrada:

C1 (TR) 111,1 nas medições de maio (84

EF1 (kW!fR) 2,04TR) e junho (60 TR).

C2(TR) 111,1 Cálculo das economiasO cálculo da economia de

EF2 (kW!fR) O,S energia elétrica com a mo-

t (h) 8760 dernização dos equipamen-tos da CAG é dado por: ...

CED (R$/kW) 441,18

CEE (R$/MWh) 165,96EE = (Cl·Nl·EFl -C2·N2· EF2) x(.0,00 I

; RC?P(kW) 137,80EE= (111,1·1·2,04-

EE (MWh) 1 206;80 :~ 111,1·1·0,8}8760~.i (%)

EE = I 206,8 MWh/anoCusto total R$ 1 505 049,33

CED = Custo evitado de demandaCEE = Custo evitado de energiai = Taxa de juros

O cálculo da redução dedemanda com a moderniza-ção dos equipamentos daCAG é dado por:

traram-se média mínima de 13,5°C emáxima de 22,6°C, e, nas segundas~edições, média mínima de 18,1°C emáxima de 26,8°C. A diferença entre.os dois momentos, considerando-se amédia do mês (média entre as médiasmínimas e máximas) foi de 24,3%(22,soCI18, 1°C) - tabela Ill.

A variação de produção de frio re-gistrada no mesmo período foi de

RDP = (Cl·Nl·EFl -C2·N2· EF2) FCP

RDP = (111,1·1·2,04 -111,1·1·0,8)-1RDP = 137,8 kW

Onde:EEJ:-'=energia economizada em MWh/ano;RDP = redução de demanda na pon-ta;

2014 conheça mais um grande lançamento DUTOTEC:@

DUT~/i.\ ~JY'I'~bldJ ~ q}iu»tlftj~. ~fUê fm2@r4]/'iIuJ@fjf§i-.

Fone: +55 (51) 2117 6600 www.dutotec.com~br~

Cl = média de refrigeração solicitadacorrigida - sistema antigo;C2 = média de refrigeração solicitadamedida - sistema novo;N 1 = número de equipamentos antigos- considerado o sistema;N2 = número de equipamentos novos -considerado o sistema;EF 1 = rendimento do sistema antigo(kW/TR);EF2 = rendimento do sistema novo(kW/TR);t = horas de funcionamento por ano; eFCP = fator de coincidência na ponta.

O valor de capacidade utilizado noscálculos acima (111 TR) representa aprodução média da CAG como um to-do (sistema), ao invés de se considerarcada chiller individualmente.

RCB calculadado projeto

Para a obtenção da relação custo-beneficio foram identificadas e calcu-ladas as premissas da tabela IV. Deposse das premissas, aplicou-se a fór-mula indicada no Manual para a

Elaboração do Programa de EficiênciaEnergética da Aneel:

RCB = Custo anualizadobenficio anualizado

RCB = R $ 153292,60R$ 261061,35

RCB = 0,587

ConclusõesO projeto de eficiência energética

executado no Hospital do ServidorPúblico faz parte de uma série de proje-tos que a AES Eletropaulo desenvolveanualmente no sentido de proporcionaraos seus clientes os beneficios do us~racional da energia elétrica. O projeto,além de resultar em economia de ener-gia e redução de demanda de ponta, im-portantes para o setor elétrico e para ocliente, trouxe outros beneficios dire-tos, como maior confiabilidade, comum sistema modernizado atendendo aáreas críticas do hospital, e redução doscustos e paradas de manutenção.

Atendendo ao Manual para Elabo-ração do Programa de Eficiência Ener-gética da Aneel, a avaliação do projetofoi baseada no Protocolo Internacionqlpara Medição e Verificação de Per-formance.

Ao iniciar o projeto, foram efetu-adas medições de campo nos equipa-mentos antigos com medidores especí-ficos. Após a entrada em funciona-mento dos novos equipamentos, novasmedições foram realizadas.

Com o plano de medição e verifi-cação aplicado foi possível identificaras economias obtidas com o projeto ecomprovar seu atendimento à relaçãocusto-beneficio determinada pela Aneel.

4. Reié.!.~nciasBibliográficas•...,(1) INEE:Traduçãodo Inlemational Performance Measure·

ment and Verification Protocol: Concepts and Options forDetermining Energy Savings - outubro/2000.

(2) Aneel:Manual para Elaboração do Programa de EficiênciaEnergética. Aprovadopela ResoluçãoNormalivanQ 300,de 12/02/2008.

Trabalho apresentado no Sendi 2012 -Seminário Nacional de Distribuição de EnergiaElétrica, Rio de Janeiro, RJ. •

METALTEKdesde 1958

Soluções completas para painéis elétricos, comando e sinalização, proteção, automaçãode máquinas e processos, movimentação e posicionamento, sensoriamento e muito mais.

EmpresacertificadaISO9001

www.metaltex.com.brRua José Rafaelli. 221 - 04763-280 - São Paulo - SP - Tel: (11) 5683-5700

Filiais: Campinas e Interior de SP (19) 3741-3590 • Espirito Santo (27) 3533-1803 • Monas Gerais (31) 3384-9476 • Parana (41) 3357 3370Pernambuco (81) 3342-0235 • RIOde Janeiro (21) 3872-3227 • Rio Grande do Sul (51) 3362 3652 • Santa Catarma (47) 3435-0439