novas tecnologias para eficiÊncia energÉtica em...
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NOVAS TECNOLOGIAS PARA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM RESIDÊNCIAS
Pedro Altoé
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Elétrica da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro Eletricista.
Orientador: Jorge Luiz do Nascimento
Professor do Departamento de Engenharia Elétrica da Escola Politécnica da UFRJ
Rio de Janeiro
Agosto de 2015
ii
NOVAS TECNOLOGIAS PARA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM RESIDÊNCIAS
Pedro Altoé
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO
ELETRICISTA.
Examinada por:
________________________________________________
Professor Jorge Luiz do Nascimento, Dr. Eng.
(Orientador)
________________________________________________
Professor Vinícius Carvalho Cardoso, Dr. Sc.
________________________________________________
Engenheiro Davi Duque da Incarnação
.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
Agosto de 2015
iii
Altoé, Pedro
Novas tecnologias para eficiência energética em
residências / Pedro Altoé. – Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola
Politécnica, 2015.
XIV, 117p.: il; 29,7cm.
Orientador: Jorge Luiz do Nascimento
Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica/
Curso de Engenharia Elétrica, 2015.
Referências Bibliográficas: p. 91.
1. Cenário Energético. 2. Eficiência Energética:
fundamentos teóricos 3. Equipamentos mais representativos
com tecnologias para eficientização de Energia 4. Principais
desenvolvedores e investidores. 5. Impactos das novas
tecnologias sobre o consumo doméstico.
I. Nascimento, Jorge Luiz do. II. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Elétrica.
III. Novas tecnologias para eficiência energética em
residências.
iv
Agradecimentos
Agradeço primeiro e principalmente a Deus, pois sem ele nada disso seria
possível.
Aos meus pais, que sempre me propiciaram o melhor para mim e para minha
irmã, mesmo que isso significasse sacrifícios em suas vidas. Ao meu pai, Geraldo, por
sempre me mostrar que ser paciente e saber escolher as lutas é essencial para caminhar
para a vitória. À minha mãe, por sempre me mostrar que o caminho lógico nem sempre
é o certo e que o desconhecido pode gerar muitos frutos bons. A família criada por eles
é minha base moral, onde pude aprender todos os bons valores para uma vida digna.
A minha irmã que sempre me mostrou que foco e força de vontade te levam para
os lugares que você quer ir, é só permanecer no caminho.
À Alejandra Mabel, que sempre me apoiou e me acompanhou nos momentos
difíceis e me animou quando eu precisei. Por ser minha companheira e me alegrar todos
os dias.
Aos inúmeros amigos que me acompanharam e me guiaram nesse caminho torto
por o qual temos de passar, sempre animando e deixando os momentos mais felizes e
entretidos. Em especial aos muitos amigos que fiz durante toda a graduação que em
momentos de dificuldade sempre pude contar.
À toda família de Fabio Fernandes Figueira, por receber tão bem a mim,
Guilherme Arnizaut e Marcos Cortez Brito Leite Póvoa nas incontáveis noites de
estudo.
Aos professores da UFRJ, que sempre serão meus orientadores. Ao professor
orientador Jorge Luiz, que mostra diariamente que o magistério é mais que passar o
conteúdo de uma ementa, é ensinar a refletir sobre as nossas ações.
A Dannemann Siemsen Bigler & Ipanema Moreira por sempre me apoiar e me
dar liberdade quando necessitava lidar com assuntos acadêmicos, em especial a Ana
Carolina Dib Arinelli, Daniele Ferreira de Lucena, Marcelo Corrêa Ramos e Mariana
Gomes de Barros por me ajudarem no caminho profissional e pessoal sempre que
possível.
v
Resumo do Projeto de Graduação apresentado ao Departamento de Engenharia Elétrica
como parte dos requisitos necessários para obtenção do grau de Engenheiro Eletricista.
NOVAS TECNOLOGIAS PARA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM RESIDÊNCIAS
Pedro Altoé
Agosto/2015
Orientador: Jorge Luiz do Nascimento
Curso: Engenharia Elétrica
Esse projeto visa mostrar a importância de possuir equipamentos mais eficientes
nas residências, elencando os fatores que a influenciam e estudando as oportunidades
que cada equipamento apresenta para melhorar o uso da energia elétrica. Além do foco
na economia doméstica, o trabalho quer também chamar a atenção para a análise da
eficiência do sistema energético pelo lado do consumo. Após pesquisa sobre os
diferentes tipos de eletrodomésticos mais usualmente utilizados e suas linhas mais
eficientes para residências, essas tecnologias são aplicadas em uma residência para que
o impacto no seu consumo seja avaliado.
Palavras-chave: Eficiência energética, Eletrodomésticos, Consumo residencial.
vi
Abstract of Undergraduate Project presented to Electrical Engineering Department as a
partial fulfillment of the requirements for the degree of Electrical Engineering.
New Technologies for Energy Efficiency in Residences
Pedro Altoé
August/2015
Advisor: Jorge Luiz do Nascimento
Course: Electrical Engineering
This project aims to demonstrate the importance of having more efficient
equipment in residences listing the factors that influence it and studying the
opportunities that each equipment presents to improve the use of electricity. Besides
focusing on the domestic economy, the work also wants to draw attention to the analysis
of the energy system efficiency on the consumption side. After research on the different
types of most commonly home appliances and their respective most effective lines to
residences, these technologies are applied in a residential so the impact on consumption
is evaluated.
Keywords: Energy efficiency, Home appliances, residential consumption.
vii
Sumário Lista de Figuras................................................................................................................xii
Lista de Tabelas..............................................................................................................xiii
Lista de gráficos..............................................................................................................xiv
1 Introdução ................................................................................................................. 1
1.1 Objetivos ................................................................................................................... 1
1.2 Metodologia .............................................................................................................. 2
1.3 Organização ............................................................................................................... 2
2 Cenário Energético .................................................................................................... 3
2.1 Matriz de consumo .................................................................................................... 4
2.2 Análise da crise ......................................................................................................... 6
3 Eficiência Energética: fundamentos teóricos .......................................................... 16
3.1 Energia elétrica ........................................................................................................ 17
3.1.1 Tensão elétrica......................................................................................................... 18
3.1.2 Corrente elétrica ...................................................................................................... 18
3.1.3 Resistência elétrica .................................................................................................. 18
3.1.4 Potência ................................................................................................................... 18
3.1.5 Energia elétrica e seu custo ..................................................................................... 18
3.1.6 Avaliação da eficiência energética dos equipamentos elétricos .............................. 20
3.2 Iluminação ............................................................................................................... 20
3.2.1 Luz ........................................................................................................................... 21
3.2.2 Cor ........................................................................................................................... 21
3.2.3 Temperatura de cor correlata (TCC) ....................................................................... 22
3.2.4 Índice de Reprodução de Cores (IRC) .................................................................... 25
3.2.5 Fluxo luminoso ........................................................................................................ 25
3.2.6 Iluminância ou Iluminamento (E) ........................................................................... 25
3.2.7 Eficiência luminosa ................................................................................................. 26
3.2.8 Avaliação da eficiência dos equipamentos de iluminação ...................................... 26
3.3 Calor, Condicionamento ambiental e Refrigeradores ............................................. 27
3.3.1 Calor ........................................................................................................................ 27
3.3.2 Temperatura ............................................................................................................ 28
3.3.3 Pressão ..................................................................................................................... 28
3.3.4 Convecção ............................................................................................................... 28
3.3.5 Condução de calor ................................................................................................... 28
3.3.6 Conversão liquido – gás e gás – liquido .................................................................. 29
viii
3.3.7 Capacidade de refrigeração ..................................................................................... 30
3.3.8 Eficiência termodinâmica ........................................................................................ 30
3.3.9 Eficiência de Refrigeração ...................................................................................... 30
3.3.10 Avaliação da eficiência dos equipamentos de condicionamento ambiental e
refrigeradores .............................................................................................................................. 31
3.4 Aquecimento de água .............................................................................................. 31
3.4.1 Radiação .................................................................................................................. 32
3.4.2 Termossifão ............................................................................................................. 32
3.4.3 Capacidade térmica ................................................................................................. 32
3.4.4 Avaliação da eficiência dos equipamentos de aquecimento de água ...................... 33
3.5 Televisores .............................................................................................................. 33
3.5.1 Cinescópio ............................................................................................................... 33
3.5.2 Formação da imagem no televisor LED .................................................................. 35
3.5.3 Avaliação da eficiência dos televisores ................................................................... 36
3.6 Trabalho e energia eletromecânica aplicada a máquinas de lavar roupa ................. 37
3.6.1 Força ........................................................................................................................ 37
3.6.2 Trabalho .................................................................................................................. 38
3.6.3 Conversão cinética em mecânica ............................................................................ 38
3.6.4 Conversão elétrica em mecânica ............................................................................. 38
3.6.5 Motores elétricos ..................................................................................................... 38
3.6.6 Perdas nos motores elétricos ................................................................................... 38
3.6.7 Rendimentos de motores elétricos .......................................................................... 39
3.6.8 Avaliação da eficiência das maquinas de lavar roupa ............................................ 39
4 Equipamentos mais representativos com tecnologias para eficientização de Energia40
4.1 Iluminação ............................................................................................................... 40
4.1.1 Lâmpadas incandescentes ....................................................................................... 41
4.1.2 Lâmpadas fluorescentes de descarga ....................................................................... 41
4.1.3 Comparação de custos Incandescentes x fluorescentes ao longo de um período fixo43
4.1.4 Eficiência das lâmpadas .......................................................................................... 44
4.1.5 Lâmpadas de estado sólido (LED) .......................................................................... 45
4.1.5.1 Comparação entre fluorescentes compactas e LEDs compactas ............................. 49
4.1.5.2 Comparação de custos LED x fluorescentes ao longo de um período fixo ............. 50
4.1.5.3 Tempo de retorno .................................................................................................... 52
4.1.6 Principais desenvolvedores e investidores de tecnologia LED ............................... 53
4.1.6.1 Comparação das Tecnologias LED das principais desenvolvedoras....................... 54
4.1.6.2 Panasonic Industrial Devices .................................................................................. 55
ix
4.1.6.3 Kyocera LED........................................................................................................... 55
4.1.6.4 Philips LED ............................................................................................................. 56
4.2 Climatização ambiental ........................................................................................... 57
4.2.1 Condicionador do tipo janela .................................................................................. 58
4.2.2 Condicionador do tipo Split .................................................................................... 58
4.2.3 Condicionador do tipo Cassete ................................................................................ 59
4.2.4 Comparação de eficiência entre os modelos de condicionadores............................ 60
4.2.5 Tempo de retorno .................................................................................................... 63
4.2.6 Principais desenvolvedores e investidores de tecnologia de refrigeração SPLIT
inverter ...................................................................................................................................64
4.2.6.1 Comparação das Tecnologias refrigeração SPLIT inverter das principais
desenvolvedoras .......................................................................................................................... 65
4.2.6.2 Mitsubishi Eletric .................................................................................................... 66
4.2.6.3 Daikin Industries ..................................................................................................... 66
4.2.6.4 LG Eletronics .......................................................................................................... 67
4.3 Refrigeradores ......................................................................................................... 68
4.3.1 Tempo de retorno .................................................................................................... 71
4.4 Aquecimento de água .............................................................................................. 72
4.4.1 Consumo chuveiro elétrico ...................................................................................... 73
4.4.2 Aquecedores por acumulação (Boilers) .................................................................. 74
4.4.3 Aquecedores solares ................................................................................................ 75
4.4.4 Comparação chuveiro ou boiler elétrico com aquecedores solares ......................... 77
4.4.4.1 Chuveiro elétrico com aquecedor solar ................................................................... 78
4.4.4.2 Boiler elétrico com aquecedor solar ........................................................................ 78
4.4.5 Tempo de retorno .................................................................................................... 79
4.5 Televisores .............................................................................................................. 81
4.5.1 Tempo de retorno .................................................................................................... 82
4.5.2 Edge LED ................................................................................................................ 84
4.5.3 Full LED .................................................................................................................. 84
4.6 Maquinas de lavar roupa ......................................................................................... 85
4.6.1 Tempo de retorno .................................................................................................... 87
4.7 Equipamentos mais eficientes ................................................................................. 89
5 Impactos das novas tecnologias sobre o consumo doméstico. ................................ 90
6 Conclusão ................................................................................................................ 94
Referências Bibliográficas .......................................................................................................... 98
x
xi
Lista de Figuras
Figura 3.3.6 – Ciclo frigorífico por compressão ............................................................ 27
Figura 3.4.2 – Aparelho de termossifão ......................................................................... 30
Figura 3.5.2.1 – Corte de um TRC. ................................................................................ 32
Figura 3.5.2.1 – Corte de um TRC de deflexão eletromagnética, usado em televisões e
monitores coloridos ........................................................................................................ 32
Figura 3.5.3 – Diagrama explodido de uma tela em um televisor atual de LED ........... 33
Figura 4.1.5.1 – exemplo do modelo de lâmpada LED compacta.................................. 45
Figura 4.1.5.2 – exemplo do modelo de lâmpada LED tubular...................................... 46
Figura 4.2.1 – Condicionador do tipo janela .................................................................. 51
Figura 4.2.2.1 – Evaporador do condicionador SPLIT .................................................. 52
Figura 4.2.2.1 – Condensador do condicionador SPLIT ................................................ 52
Figura 4.2.3 - Condicionador do tipo Cassete ................................................................ 53
Figura 4.3.1 – Dimensionamento de chuveiros elétricos por região .............................. 57
Figura 4.3.2 – Diagrama explicativo sobre aquecimento solar de chuveiros ................. 64
Figura 4.4.2 – Exemplo de tecnologia Edge LED .......................................................... 72
Figura 4.4.3 – Exemplo de tecnologia Full LED ........................................................... 73
Figura 1B – Levantamento de densidade de pedidos por países .................................. 108
Figura 2B – Levantamento de densidade de pedidos por países .................................. 114
xii
Lista de Tabelas
Tabela 2.2 - Carga de Energia - Evolução Mensal ........................................................... 7
Tabela 4.1.3 – Comparação de custos entre lâmpadas ................................................... 41
Tabela 4.1.4.1 – Comparação eficiência lâmpada incandescente e fluorescente compacta
........................................................................................................................................ 42
Tabela 4.1.4.2 – Comparação eficiência lâmpada fluorescente compacta e fluorescente
tubular ............................................................................................................................. 43
Tabela 4.1.5.1 – Comparação eficiência lâmpada LED compacta e fluorescente
compacta ......................................................................................................................... 47
Tabela 4.1.5.2 – Comparação eficiência lâmpada LED tubular e fluorescente tubular..47
Tabela 4.1.5.3 – Tempo de retorno na troca de fluorescente para LED ......................... 48
Tabela 4.2.1 – Diferenças entre os aparelhos de ar-condicionado para refrigeração para
ambientes residenciais .................................................................................................... 51
Tabela 4.2.2 – Comparativo entre os aparelhos de ar-condicionado para refrigeração
para ambientes residenciais ............................................................................................ 53
Tabela 4.2.5.3 – Tempo de retorno na troca condicionadores de ar ............................... 56
Tabela 4.3.1 – Refrigeradores mais vendidos no Brasil no ano de 2014 separados por
categoria ......................................................................................................................... 58
Tabela 4.3.2 – Modelos de refrigeradores mais eficientes ............................................. 59
Tabela 4.1.5.3 – Tempo de retorno na troca de refrigeradores ....................................... 60
Tabela 4.3.1 – Dimensionamento do consumo mensal de um chuveiro elétrico ........... 62
Tabela 4.3.2 – Características técnicas dos boilers mais eficientes de acordo com o
INMETRO ...................................................................................................................... 63
Tabela 4.3.3 – Características técnicas do aquecedor solar mais eficiente de acordo com
o INMETRO ................................................................................................................... 65
Tabela 4.3.4.1 – Consumo total para a combinação aquecedor solar e chuveiro elétrico
........................................................................................................................................ 66
Tabela 4.3.4.2 - Consumo total para a combinação aquecedor solar e boiler elétrico ... 67
Tabela 4.1.5.3 – Tempo de retorno na aquecedores de água .......................................... 68
Tabela 4.4.1 Televisores mais vendidos no Brasil no ano de 2014 separados por tamanho
da tela..............................................................................................................................70
Tabela 4.4.2 – Relação de potência por polegada...........................................................71
Tabela 4.1.5.3 – Tempo de retorno na troca de televisores............................................71
Tabela 4.5.1 – Maquinas de lavar roupa mais vendidos no Brasil no ano de 2012 de
acordo com sua categoria................................................................................................74
Tabela 4.5.2 – Modelos que apresentaram melhores índices..........................................75
Tabela 4.1.5.3 – Tempo de retorno na troca de lavadoras de roupa................................76
Tabela 5.3.1 – Tabela referente às especificações técnicas do modelo de LED
LNJ03004BDD1..............................................................................................................81
Tabela 5.3.2 – Tabela referente às especificações técnicas do modelo de
DL40S39/18/16G13ACF.................................................................................................82
Tabela 5.3.3 – Tabela referente às especificações técnicas do modelo de Fortimo LED
SLM 1100lm 840 L13 G4................................................................................................82
xiii
Tabela 5.4.1–Especificações técnicas do modelo de SPLIT inverter MUY-
GE09NA/MSY-GE09NA................................................................................................83
Tabela 5.4.2 – Especificações técnicas do modelo de SPLIT inverter
RXG09HVJU/FTXG09HVJU.........................................................................................84
Tabela 5.4.3 – Especificações técnicas do modelo de SPLIT inverter
LSN090HYV/LSN090HYV............................................................................................85
Tabela 6.1 - Consumo de uma residência com aparelhos não eficientes........................87
xiv
Lista de Gráficos
Gráfico 2.1 - Oferta Interna de Energia Elétrica por Fonte .............................................. 3
Gráfico 2.1 - Composição Setorial do Consumo de Eletricidade ..................................... 5
Gráfico 2.2.1 - Energia Armazenada comparação 2014 com 2013 – SE/CO .................. 8
Gráfico 2.3.2 - Energia Armazenada comparação 2014 com 2000 – SE/CO .................. 9
Gráfico 2.3.3 - Energia Armazenada comparação 2014 com 2000 – SE/CO .................. 9
Gráfico 2.3.4 - Geração de Energia Hidráulica em comparação 2014 com 2013 – SE/CO
........................................................................................................................................ 10
Gráfico 2.2.5 - Geração de Energia Hidráulica em comparação 2014 com 2001 – SE/CO
........................................................................................................................................ 10
Gráfico 2.3.6 - Carga de demanda em comparação 2014 com 2000 – SE/CO .............. 11
Gráfico 2.2.7 - Carga de demanda em comparação 2014 com 2001 – SE/CO .............. 11
Gráfico 2.2.9 - Geração de energia Térmica convencional em comparação 2014 com
2001 – SE/CO ................................................................................................................. 12
Gráfico 2.2.10 - Geração de energia Térmica convencional em comparação 2014 com
2013 – SE/CO ................................................................................................................. 13
Gráfico 3.2.3 – Cores correspondentes aos comprimentos de onda ............................. 13
Gráfico 4.1 – Perfil de consumo de energia elétrica através dos eletrodomésticos........ 38
Gráfico 4.1.5.1 – Variação do preço da lâmpada de LED ao longo do tempo ............... 44
Gráfico 4.2 – Gráfico comparativo entre Ar condicionado tradicional e ar condicionado
com a tecnologia inverter ............................................................................................... 55
Gráfico 5.1 – Em porcentagem, os 10 maiores depositantes sobre a tecnologia LED em
residências ...................................................................................................................... 79
Gráfico 5.2 –10 maiores depositantes sobre a tecnologia SPLIT inverter .................... 80
Gráfico 1B – Quantidade de classificações para os primeiros 1500 documentos
relativos a linha de código “(Light AND emit* AND diode) OR (LED)” ................... 106
Gráfico 2B–Levantamento de densidade de pedidos por países .................................. 109
Gráfico 3B – Gráfico dos países originários dos pedidos junto com a quantidade e ano
de registro ..................................................................................................................... 110
Gráfico 4B – Em porcentagem, os 10 maiores depositantes sobre a tecnologia LED em
residências......................................................................................................................111
Gráfico 5B – Quantidade de classificações para os primeiros 1500 documentos
relacionados a classificação de grupo principal CIP F24F 01/00..................................113
Gráfico 6B – Levantamento de densidade de pedidos por países..................................115
Gráfico 7B – Países originários dos pedidos junto com a quantidade e ano de registro
........................................................................................................................................116
Gráfico 8B –10 maiores depositantes sobre a tecnologia SPLIT inverter.....................117
1
1 Introdução
Este projeto de conclusão de curso apresenta o resultado final da pesquisa e
trabalho realizado pelo aluno durante seu ultimo período no curso de engenharia elétrica
na Universidade Federal do Rio de Janeiro. Atualmente os grandes centros urbanos e
demais áreas do Brasil não possuem uma cultura de eficientização de energia elétrica
muito aprofundada. A energia elétrica vem sendo desperdiçada em todos os setores,
mas, no setor residencial, onde o controle é mais difícil, é que se torna importante o
incentivo ao uso de equipamentos mais eficientes. A indústria bem que faz a sua parte,
mas a divulgação dos resultados ainda não é feita com intensidade suficiente para
obtenção de resultados significativos relativos aos objetivos de conservação da energia.
Além disso, o crescimento demográfico nos centros urbanos faz com que uma situação
de uma concentração de carga se agrave cada vez mais, pelo fato de encontrar-se nesses
centros urbanos um maior índice de pessoas por metro quadrado. Tal concentração se
torna um problema adicional, como no ano de 2014, que foi muito complicado para o
sistema elétrico brasileiro, pois teve poucas chuvas, o que causou uma baixa nas
reservas de água dos reservatórios, reduzindo a geração de energia próxima dos centros,
fazendo com que a energia tivesse que vir de mais longe, o que ocasiona em mais
perdas e geralmente deixando a capacidade de transmissão atuando no limite, o que
muitas vezes prejudica o fornecimento de energia aos consumidores, caso ocorra algum
defeito no sistema. Além da geração é necessário olhar esse problema pelo consumo
excessivo de energia. O consumidor atual não se preocupa em comprar equipamentos
que consomem menos ou que tenham uma eficiência melhor, pois sabem que sempre
terão disponíveis energia suficiente para poder ligá-los.
Assim, esse trabalho apresenta uma orientação para o consumidor, como forma
de auxiliar na redução desse desperdício, através da escolha de equipamentos com
novas tecnologias, que são mais eficientes que os aparelhos mais usuais e que auxiliam
na eficientização e na economia doméstica, visando: reduzir o consumo, reduzir as
perdas e conservar a energia do sistema energético, face à crise de energia elétrica que
enfrenta o Brasil desde o ano de 2014.
1.1 Objetivos
O objetivo deste trabalho é identificar as novas tecnologias de equipamentos
mais representativos do consumo doméstico, que estejam no mercado, ou em fase de
2
desenvolvimento, e que comprovadamente possam auxiliar os projetos e ações de
eficiência energética residenciais. Além disso, outro objetivo desse trabalho é mostrar a
importância de se controlar o consumo e as perdas do sistema energético pelo lado do
consumidor.
1.2 Metodologia
Este trabalho adotou a seguinte metodologia:
1. Estudo do cenário energético brasileiro no ano de 2014, avaliando a geração
hidráulica, térmica e nível de reservatório, bem como estudo sobre os gastos energéticos
dos diferentes setores de consumo.
3. Revisão sobre os fundamentos teóricos da eficiência energética.
4. Revisão bibliográfica sobre iluminação.
5. Revisão bibliográfica sobre as formas de consumo de energia, iluminação,
calor, refrigeração e trabalho.
6. Estudo e avaliação sobre as tecnologias residências e suas inovações
eficientes.
10. Identificação dos maiores desenvolvedores de tecnologia de iluminação e
refrigeração que tragam uma maior eficiência para o consumo de energia residencial.
Essa pesquisa resulta na apresentação dos equipamentos inovadores, com suas
especificações técnicas elétricas e energéticas.
11. Avaliação sobre o impacto das novas tecnologias eficientes sobre o consumo
doméstico.
1.3 Organização
Este projeto foi estruturado em 7 capítulos, além deste capítulo introdutório.
No capitulo 2, apresenta-se um estudo do cenário energético brasileiro no ano de
2014, em que são avaliados a geração hidráulica, térmica e os níveis de reservatório
juntamente com uma avaliação do consumo brasileiro de energia elétrica por setores.
No capitulo 3 apresenta-se uma revisão teórica da eficiência energética e
fundamentos básicos sobre as tecnologias que serão apresentadas.
3
O capítulo 4 trata da busca por equipamentos mais eficientes para residências.
No capitulo 5 é avaliado qual os maiores desenvolvedores das tecnologias
eficientes e apresenta-se seus equipamentos de ultima geração.
O capitulo 6 trata do estudo que as novas tecnologias mais eficientes possuem
sobre o consumo doméstico.
Conclui-se o presente trabalho no Capítulo 7, com as considerações finais sobre
a importância do estudo e da aplicação da eficiência energética e pontos a serem
pesquisados em futuros projetos finais.
2 Cenário Energético
Para ter-se uma noção de como funciona o setor elétrico brasileiro e a real
necessidade de implantação de sistemas eficientes em residências, é fundamental a
análise desse sistema elétrico. Sua análise será apresentada através de dados que serão
organizados e comentados. Atualmente o Brasil possui um total de 516,2 TWh ou 11,34
Gtep (tonelada equivalente de petróleo) de oferta interna de Energia Elétrica.
A matriz elétrica brasileira é bastante dependente da água, pois é
predominantemente de energia renovável, cerca de 80% da oferta interna de eletricidade
no Brasil. Sua maior parte, cerca de 65% da oferta interna de energia, corresponde a
geração hidráulica. A outra parte, cerca de 14% é resultante da produção através de
Biomassa, Eólica e as importações de eletricidade, que são essencialmente de origem
renovável, como pode ser observado no Gráfico 2.1 [1].
4
Gráfico 2.1 - Oferta Interna de Energia Elétrica por Fonte, ¹ inclui gás de coqueria, ² Inclui
importação de eletricidade e ³ Inclui lenha, bagaço de cana, lixívia e outras recuperações [1].
2.1 Matriz de consumo
Para melhorar a compreensão do consumo energético brasileiro e buscar
melhorar sua eficientização, temos de dividir os consumidores de energia elétrica em
diferentes grupos:
Residencial – na qual se enquadram, também, os consumidores
residenciais de baixa renda cuja tarifa é estabelecida de acordo com
critérios específicos;
Industrial – na qual se enquadram as unidades consumidoras que
desenvolvem atividade industrial, inclusive o transporte de matéria prima,
insumo ou produto resultante do seu processamento;
Comercial, Serviços e Outras Atividades – na qual se enquadram os
serviços de transporte, comunicação e telecomunicação e outros afins;
Rural – na qual se enquadram as atividades de agropecuária, cooperativa
de eletrificação rural, indústria rural, coletividade rural e serviço público
de irrigação rural;
5
Poder Público – na qual se enquadram as atividades dos Poderes
Públicos:
Federal, Estadual ou Distrital e Municipal;
Iluminação Pública – na qual se enquadra a iluminação de ruas, praças,
jardins, estradas e outros logradouros de domínio público de uso comum e
livre acesso, de responsabilidade de pessoa jurídica de direito público;e
Serviço Público – na qual se enquadram os serviços de água, esgoto e
saneamento.
Setor energético – que se refere ao fornecimento destinado ao consumo
de energia elétrica da própria empresa de distribuição.
O consumo equivalente em 10³ tep (tonelada de petróleo) dos grupos é
encontrado na Tabela 2.1, de acordo com o balanço energético Nacional de 2014 que
leva o ano base de 2013.
Tabela 2.1 - Composição Setorial do Consumo de Eletricidade [1].
Pode-se notar, no Gráfico 2.1, que os setores residenciais e comerciais,
juntamente com o industrial, somam grande parte do consumo brasileiro de energia.
Destaca-se, também, que o setor comercial e o setor residencial, quando somados,
chegam ao mesmo montante do setor industrial no ano de 2013.
6
Gráfico 2.1 - Composição setorial do consumo de eletricidade [1].
O sistema elétrico brasileiro compreende diversas áreas que podem ser mais
eficientes, desde a sua geração, passando pela transmissão até chegar às residências.
Além disso, o sistema compreende ainda diversas partes pontuais, como as subestações,
que podem ser estudadas para encontrar-se um modo que as tornem mais eficientes. O
interesse deste trabalho é no setor residencial, pois é um setor de pouco controle de
perdas, com pouca organização e planejamento no combate ao desperdício. Seus
gestores são os consumidores diretos, em geral, com pouca qualificação e sem
habilitação, ficando o trabalho da eficientização dependente apenas das tecnologias
promissoras.
2.2 Análise da crise
O ano de 2014 foi marcado por um período de forte estiagem e as elevadas temperaturas
registradas nos meses de janeiro a abril que levaram a uma preocupação de possibilidade de
racionamento de energia elétrica. O problema não é somente uma consequência da escassez de
chuva. O crescimento populacional também acarreta a necessidade de uso racional da água,
principal combustível das usinas hidrelétricas. Como não houve acréscimo proporcional da
capacidade de armazenamento dos reservatórios nas hidrelétricas, a dificuldade energética
coloca em evidência a fragilidade do sistema de abastecimento de água e de energia.
Podemos observar pela Tabela 2.2 e pelo Gráfico 2.2.0 que um dos maiores parques
consumidores de energia elétrica é o SE/CO, como pode ser visto que para todo o mês do ano de
7
2013, a carga no SE/CO é maior que nos outros setores do sistema. O setor SE/CO compreende
os grandes centros urbanos com uma densidade populacional maior e grandes parques
industriais. Pelo fato de corresponder a uma carga grande no território nacional, cerca de 60%
para o mês de janeiro do ano de 2014, ele também é um dos mais afetados quando a necessidade
de racionamento torna-se um pouco mais preocupante e pelo fato dos problemas de seca
ocorreram nessas regiões. Portanto essa região será analisada com um pouco mais de detalhes.
Tabela 2.2 - Carga de Energia - Evolução Mensal (Valores obtidos a partir da geração de energia
de todas as usinas programadas e despachadas centralizadamente pelo ONS, somada à de
usinas não monitoradas pelo ONS revisada em fevereiro/14, conforme informações dos
agentes.) [2].
8
Gráfico 2.2.0 - Carga de Energia – Dez. 2014 (Valores obtidos da Tabela 2.2.) [2].
Podemos observar, no Gráfico 2.2.1 que a energia armazenadada região SE/CO,
a partir de março até dezembro de 2014, comparada com a energia armazenada no
mesmo período do ano de 2013 está bem abaixo. Trata-se energia armazenada como
nível de reservatórios das usinas hidroelétricas do Brasil.
“Energia Armazenada é a energia potencialmente disponível nos reservatórios
das hidrelétricas, cujo cálculo considera o volume de água armazenado e a capacidade
de geração da usina. Ela é calculada considerando que todos os reservatórios operam em
paralelo do ponto em que estão até o volume mínimo. Trata-se de uma aproximação, já
que a evolução dos valores dos volumes depende da hidrologia futura, prioridades de
enchimento e esvaziamento, além de curvas-guia superiores e inferiores.”
(ELETROBRÁS, Manual de Metodologia, 2009, pag. 20)
A operação em paralelo exige que se calcule um valor da água (MW-mês/m3/s)
para cada usina. Toda a água a montante de uma usina utiliza este valor médio.
SE/CO59%
S17%
NE16%
NE8%
Carga de Energia - Dez. 2014
9
Gráfico 2.2.1 - Energia Armazenada comparação 2014 com 2013 – SE/CO [2].
“Um período sem chuvas estagnou o ano de 2014, reduzindo o nível dos
reservatórios, o que acarretou no acionamento das usinas térmicas, cujo megawatt/hora
é bem mais caro que o das usinas hidroelétricas. O Operador do Sistema Elétrico (ONS)
acionou praticamente todo o parque gerador térmico disponível para poder gerar energia
para atender a demanda. Ainda sim, a ONS usou, gradativamente, os reservatórios
hidrelétricos para evitar um possível racionamento de energia.” (JOEL GOMES
MOREIRA FILHO, Crise energética brasileira, Diário do comércio, 2014.)
No ano de 2001, o Brasil sofreu também com a falta de chuvas, longos períodos
de estiagem e vinha com um plano de investimentos no setor hidrelétrico fraco, que
deixaram várias represas vazias, impossibilitando a geração de energia. Pode-se
observar nos Gráficos 2.2.2 e 2.2.3, que são gráficos comparando a energia armazenada
da região SE/CO do ano de 2014 com os anos da crise energética, 2000 e 2001. Os
níveis de armazenamento dos anos 2014 e 2000/2001, no Gráfico 2.2.2 e Gráfico 2.2.3,
estão muito próximos.
10
Gráfico 2.2.2 - Energia Armazenada comparação 2014 com 2000 – SE/CO [2].
Gráfico 2.2.3 - Energia Armazenada comparação 2014 com 2000 – SE/CO [2].
Pode-se observar também no Gráfico 2.2.4, que durante o verão de 2014 e 2013,
época na qual a demanda por energia é muito maior, a geração de energia hidráulica
aumentou, diminuindo também o nível dos reservatórios. Pode-se dizer que a demanda
aumentou, pois a classe média também aumentou nesse intervalo de tempo, aumentando
a aquisição de eletrodomésticos.
11
Gráfico 2.2.4 - Geração de Energia Hidráulica em comparação 2014 com 2013 – SE/CO [2].
No Gráfico 2.2.5, observa-se que a geração de energia hidráulica de 2014 foi
bem superior a de 2001 para poder suprir o crescimento da carga de demanda,
basicamente devido a construções de novos parques geradores de energia hidráulica. Tal
planejamento se deve ao fato de que a carga foi aumentada pelo estímulo dado à
economia do país, através de recomendações governamentais de incentivo ao consumo
de bens, que tem como consequência o aumento no consumo de energia. A geração
aumenta pela projeção de aumento de carga realizada pela ONS.
Gráfico 2.2.5 - Geração de Energia Hidráulica em comparação 2014 com 2001 – SE/CO [2].
12
Pode-se observar que a carga de demanda cresceu em comparação a 2000 e
2001, como observado nos Gráficos 2.2.5 e 2.2.6, principalmente nos meses de janeiro,
fevereiro e junho a dezembro, ocasionando uma maior demanda na geração de energia
para os centros urbanos, por exemplo, de 87.87% maior para o mês de outubro quando
se compara os anos de 2014 e 2001.
Define-se carga de demanda como a potência elétrica média solicitada por um
equipamento, barramento, subestação, agentes da operação, subsistema ou sistema
elétrico, durante um determinado intervalo de tempo. Diz-se, também, demanda.
Gráfico 2.2.6 - Carga de demanda em comparação 2014 com 2000 – SE/CO [2].
No Gráfico 2.2.7, pode-se observar que para o ano de 2013 houve um expressivo
aumento na carga de demanda, principalmente nos meses de janeiro, fevereiro, abril e
agosto, com os respectivos aumentos de 5,88%, 5,88%, 6,60% e 5,11%. Pode-se
observar também uma queda expressiva na carga de demanda, principalmente nos
meses de novembro e dezembro, com uma queda de 3,43% e 7,28% respectivamente.
Isso se deve ao fato de que em Julho de 2014 a agência nacional de energia elétrica
(ANEEL) reajustou a conta de luz de em média 19% mais cara, forçando o mercado a
consumir menos energia. Além disso, outubro foi o mês de eleições, por isso vemos um
crescimento de quase 5,11% na carga de demanda para esse mês no ano de 2014 em
comparação com 2013.
13
Gráfico 2.2.7 - Carga de demanda em comparação 2014 com 2013 – SE/CO [2].
Observa-se no Gráfico 2.2.8 que para poder suprir a carga de demanda por
energia, foram implantadas e utilizadas muitas usinas termoelétricas. E comparando
com o ano de 2001 pode-se observar no Gráfico 2.2.8 que a energia produzida é
extremamente maior. Em média o aumento, comparando com 2001, o aumento na
utilização da energia térmica convencional foi de 575,00%.
Gráfico 2.2.8 - Geração de energia Térmica convencional em comparação 2014 com 2001 –
SE/CO [2].
Através do Gráfico 2.2.9, pode-se comparar com o mesmo período do ano
passado que a geração térmica cresceu razoavelmente. Com a falta de chuvas e com a
14
demanda crescente, a geração das térmicas acompanhou o crescimento e aumentou em
média 46,4%para os meses de julho a dezembro.
Gráfico 2.2.9 - Geração de energia Térmica convencional em comparação 2014 com 2013 –
SE/CO [2].
Através dessa análise se pode observar que o setor SE/CO é o maior setor
consumidor de energia elétrica, por conta disso ele é o setor que mais sofre com a falta
de energia. Com a queda da energia armazenada de 2013 para 2014 chegando a
comparar-se com a crise de 2000/2001 e com o crescimento da carga de demanda, o
setor SE/CO entre outros setores tiveram que aplicar medidas para não sofrer com a
falta de energia como o aumento da geração de quase 575,00% (Comparando com
2001) do uso das térmicas o que encareceu a conta do brasileiro.
Isso se dá por conta do aumento da demanda. Confrontada com tal dificuldade o
governo optou por aumentar também a geração de energia o que além de aumentar a
preço da energia elétrica, no caso do aumento da geração das usinas térmicas, também
aumenta os gastos em outros setores. Por exemplo, com o aumento da geração, as redes
de distribuição tiveram que aprimorar o seu sistema para poder aguentar a energia que é
transmitida.
Caso o aumento da carga não fosse tão grande, e consequentemente o aumento
da geração, não se teria que investir tanto no setor, o risco de racionamento não estaria
perto e a conta de luz não teria aumentado. Por conta disso uma verba que foi gasta no
setor elétrico poderia também ser gasta em outros setores.
15
Em vista do apresentado, observa-se que ao olhar a questão da produção
energética amarrada ao seu consumo (isto é: produzir mais quando a demanda crescer)
encontra-se uma relação de círculo vicioso dessa relação produção/consumo. Para tal
problema existem vários caminhos a serem seguidos: (a) buscar algum avanço
tecnológico que diminua a demanda por energia, (b) um avanço tecnológico que crie
energia barata e, em consequência disso não se teria a preocupação com a demanda, ou
(c) a redução do desperdício e a eficientização da energia produzida e distribuída. A
geração é levada ao crescimento apenas pela projeção do crescimento da demanda.
Estimula-se o crescimento da demanda, projeta-se e estabelecem-se metas de
crescimento da geração.
Segundo a Associação Brasileira das Empresas de Conservação de Energia
(Abesco), o Brasil, em 2013, tinha um potencial de economia de energia elétrica da
ordem de 46 TWh (quase 10% da demanda total) por ano. Este volume equivaleria à
metade da produção anual da hidrelétrica de Itaipu. Assim, faz-se necessário introduzir
alguns fundamentos teóricos antes de entrar no mérito da eficiência.
16
3 Eficiência Energética: fundamentos teóricos
Implantar medidas de eficiência energética torna-se necessário e a implantação é
muito mais econômica que investir na geração de novas usinas. Um quilowatt
economizado significa um quilowatt deixado de ser produzido e, consequentemente,
verbas públicas e privadas economizadas para aumentar a capacidade de geração.
A eficiência energética relacionada aos equipamentos mais representativos do
consumo doméstico de energia elétrica, foco principal desse trabalho, é dada como a
atividade técnico-econômica que cuida do consumo ótimo da energia elétrica e
consequentemente dos níveis dos reservatórios das usinas Hidroelétricas. Deste modo, a
eficiência energética ligada ao consumo da energia elétrica visa o contingenciamento do
suprimento de água e energia como também diminuir as perdas e os custos operacionais
desde a geração até ao consumidor. Além de evitar o aumento excessivo das emissões
de poluentes.
Para encontrar os equipamentos que melhor podem oferecer uma maior
eficientização, faz-se necessário encontrar quem são os “vilões” do consumo
residencial. Estima-se que lâmpadas, condicionares de ar, refrigeradores, chuveiro
elétrico, televisores, e maquinas de lavar roupa foram responsáveis por 81% do
consumo de eletricidade nos domicílios brasileiros (Nota técnica DEA 10/14 Estudos da
eficiência energética, consumo de energia no Brasil, junho 2014 [9]). O Gráfico 3.1
mostra essa o perfil de consumo por eletrodoméstico das residências no ano de 2012.
Cada equipamento representa uma parte do consumo de uma residência que pelo
simples fato de ser substituído por um mais eficiente gera um consumo menor de
energia elétrica para aquela residência.
17
Gráfico 3.1 – Perfil de consumo de energia elétrica através dos eletrodomésticos [9].
Assim, para melhor entender como se dá a eficiência desses equipamentos
domésticos, alguns conceitos devem ser introduzidos. Eles são apresentados aqui em
itens separados por tipo de aplicação energética analisada.
3.1 Energia elétrica
Energia é a propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho. Pode
ter várias formas: potencial, mecânica, química, eletromagnética, elétrica, calorífica, etc.
Essas várias formas de energia podem ser transformadas umas nas outras. A energia
elétrica ou eletricidade é como se designam os fenômenos em que estão envolvidas
cargas elétricas.
Portanto define-se energia elétrica como: a capacidade de uma corrente elétrica
realizar trabalho. Essa forma de energia pode ser obtida através da energia química ou
da energia mecânica. Através de turbinas e geradores que transformam essas formas de
energia em energia elétrica. No sistema internacional (SI), a energia elétrica é dada em
joule (J), porém, a unidade de medida mais utilizada é o quilowatt-hora (kWh).
Ela é obtida através da aplicação de uma diferença de potencial entre dois pontos
de um condutor, gerando uma corrente elétrica entre seus terminais. Hoje em dia a
energia elétrica é a principal fonte de energia do mundo.
18
A principal função da energia elétrica é a transformação desse tipo de energia
em outros tipos, como, por exemplo, a energia mecânica e a energia térmica. [3]
3.1.1 Tensão elétrica
Tensão elétrica ou diferencial de potencial (ddp) é a diferença de potencial entre
dois pontos. A tensão elétrica também pode ser explicada como a quantidade de energia
gerada para movimentar uma carga elétrica. Vamos dar um exemplo de uma mangueira
com água, a qual no ponto entre a entrada de água e a saída exista uma diferença na
quantidade de água, essa diferença trata-se da ddp entre esses dois pontos. Sua Unidade
é o Volt [V] e é normalmente representado pelo símbolo [U]. Exemplos de geradores de
tensão: as usinas hidrelétricas, pilhas e baterias.
3.1.2 Corrente elétrica
A corrente elétrica é um fluxo de elétrons que circula por um condutor quando
entre suas extremidades houver uma diferença de potencial (tensão). Sua unidade é o
Ampére [A].
3.1.3 Resistência elétrica
Define-se como resistência elétrica a facilidade ou dificuldade com que a
corrente elétrica atravessa um condutor é conhecida como resistência. Sua unidade é
representada por Ohm [Ω].
3.1.4 Potência
Potência elétrica pode ser definida também como o trabalho realizado pela
corrente elétrica em um determinado intervalo de tempo. Num sistema de corrente
contínua em que uma corrente (I) e uma tensão (U) se mantenham invariantes durante
um dado período, a potência transmitida é também constante e igual ao seu produto,
como demonstrado pela equação 3.1.4.
𝑃 = 𝐼 𝑥 𝑈 (3.1.4)
3.1.5 Energia elétrica e seu custo
A energia elétrica de um aparelho está diretamente ligado a sua potência (P) e ao
tempo (t) que ele ficou ligado. A unidade normalmente utilizada é o quilowatt-hora
[kWh]. A Equação 3.1.5.1 demonstra tal relação.
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 = 𝑃 𝑥 𝑡 (3.2.5.1)
19
Sempre que se fala de consumo de energia elétrica, automaticamente se pensa
em conta de luz. A conta de luz está diretamente ligada ao consumo, ou seja, a energia
gasta no mês. Quanto maior o consumo, maior será a conta de luz. A conta de luz é
diferente para cada região administrada por uma dada concessionária . O cliente de uma
concessionária tem direito de escolher uma estrutura tarifária para sua residência. As
estruturas tarifárias são o conjunto de tarifas aplicáveis às componentes de consumo de
energia elétrica e/ou demanda de potência ativas de acordo com a modalidade de
fornecimento. As modalidades de fornecimento são:
Estrutura tarifária convencional - Pode ser aplicada para o fornecimento de
tensão inferior a 69 kV e demanda menor que 300 kW. Oferece tarifa única para
consumo de energia elétrica e demanda de potência, independentemente das horas de
utilização do dia e dos períodos do ano. Ideal para clientes com dificuldades em
controlar o seu consumo e a demanda no horário de ponta.
Estrutura tarifária horária – As tarifas horárias são caracterizadas pela aplicação
de tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de potência de
acordo com as horas de utilização do dia e dos períodos do ano. A estrutura tarifária
horária tem duas categorias: Verde e a Azul.
Verde – Opcional para o fornecimento de tensão inferior a 69 kV, é
composta por quatro valores, que variam de acordo com o horário do dia
(ponta ou fora de ponta), época do ano (seco ou úmido), além de valor
fixo para qualquer nível de demanda de potência contratada. É o modelo
ideal para clientes que controlam o consumo no horário de ponta.
Azul – É uma tarifa composta, obrigatória para fornecimento de energia
em tensão igual ou superior a 69 kV – e opcional para tensão abaixo
desse limite. Baseia-se no nível de consumo de energia e no nível da
demanda de potência e oferece diferentes tarifas. Para a demanda de
potência, há uma tarifa para o horário de ponta e outra para horário fora
de ponta. Para consumo de energia, estabelece tarifas distintas para o
horário de ponta e o horário fora de ponta; em período úmido e em
período seco.
20
Para uma residência de uma família de classe média a tarifa normalmente usada
é estrutura tarifária convencional. O valor da conta de luz de uma residência em tais
condições é obtida pela multiplicação do consumo (kWh) pelo valor em real (R$/kWh)
do quilowatt- hora. A Equação 3.1.5.2 demonstra tal relação.
Valor conta de luz (R$) = Consumo (kWh) x Valor em real do quilowatt-hora (R$/kWh) (3.1.5.2)
O valor do quilowatt-hora no dia 12/09/2015 é de 0,61373 R$/kWh para a
concessionária Light. Portanto para exemplificar, uma residência que tenha o consumo de
100 kWh no mês deverá pagar no final desse mês um valor de 100 x 0,61373 = R$ 61,37.
3.1.6 Avaliação da eficiência energética dos equipamentos elétricos
De forma a melhor evidenciar o aproveitamento dos equipamentos mais
eficientes, alguns parâmetros devem ser avaliados de maneira a demonstrar suas
interações. Além disso, a análise da eficiência deve ser feita, mantendo-se os parâmetros
de qualidade dos equipamentos que demonstrem mais efetividade nos serviços para o
bem estar do consumidor. É necessário conhecer esses parâmetros.
Grandezas de entrada devem ser fixadas. Para equipamentos elétricos gerais,
normalmente esses devem estar em uma mesma faixa de tensão em 110 ou 220. Como
exemplo, é mais difícil substituir um equipamento antigo menos eficiente por um novo
mais eficiente caso a tomada na qual ele fosse ser conectado tivesse que ser trocada ou a
tomada tivesse uma tensão diferente do equipamento que se quisesse trocar. Nesses
casos o consumidor opta por comprar outro equipamento que já esteja nas mesmas
especificações de entrada do anterior.
Além disso, a grandeza de saída do equipamento a ser comparado deve ser a
mesma que o equipamento menos eficiente. Por exemplo, em equipamentos que
produzem calor o equipamento mais eficiente deve poder gerar o mesmo calor que o
equipamento que é comparado.
Os valores estabelecidos para os distintos equipamentos avaliados nesse trabalho
serão discutidos em seus respectivos subcapítulos.
3.2 Iluminação
Para dar-se continuidade, alguns conceitos sobre a iluminação e todos os seus
fatores devem ser introduzidos.
21
Antes de entrar-se nos fundamentos dos conceitos técnicos, temos que deixar
claro que luz em si é invisível, o que vemos é o objeto iluminado e é exatamente por
isso que a luz está diretamente relacionada à cor e à textura que este objeto possui. Cada
pessoa tem uma sensibilidade diferente da outra (para cores e quantidade de luz). Por
conta disso, a sensação psicológica transmitida será diferente para cada indivíduo.
3.2.1 Luz
A luz é uma onda eletromagnética, que além dos efeitos visuais (produção de
claridade e cores), emite radiações ultravioletas (UV), basicamente trata-se da energia
radiante que um observador é capaz de perceber sensorialmente pela visão,
compreendida em uma faixa de radiações das ondas eletromagnéticas situada entre 380
e 780 nm, como pode ser observado em seu espectro magnético na Figura 3.2.1.
Figura 3.2.1 – Espectro eletromagnético [4]
3.2.2 Cor
Cor é a impressão que a luz refletida ou absorvida pelos corpos produz nos
olhos. É possível dizer que os objetos não têm cor definida e sim que nós, a partir da
visualização dos mesmos, obtemos uma informação de nosso cérebro sobre determinada
cor.
A cor que percebemos é definida por fatores naturais ou físicos e está
relacionada à fonte de luz sobre o objeto e a reação do mesmo. Quando essa fonte, que
possuí todas as cores, atinge determinado objeto, ele reflete de volta as cores, porém
aquela que não é refletida de volta é a que nós conseguiremos visualizar, sendo possível
dizer que aquela é a cor do objeto. A cor branca representa as sete cores do espectro:
22
vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. A cor preta é a inexistência de cor
ou ausência de luz [5].
3.2.3 Temperatura de cor correlata (TCC)
Toda lâmpada possui uma determinada temperatura de cor, ou seja, cada modelo
de lâmpada emite uma luz com determinada cor. Estas cores foram desenvolvidas de
acordo com as cores emitidas pelo sol (luz natural): a luz de tonalidade branca é vista ao
meio-dia, enquanto que as luzes de tonalidade amarelada e alaranjada são vistas ao
entardecer.
A temperatura de cor é medida através da unidade Kelvin, que pode variar de
2.000 a 6.100 Kelvin. Sendo:
Luz Amarela: "Luz Quente";
Temperatura de cor: menor ou igual a 3.000 Kelvin;
Luz Branca: "Luz Branca Natural";
Temperatura de cor: maior que 3.000 e menor que 6.000 Kelvin - (5.800
Kelvin é a temperatura de cor da luz obtida com sol ao meio-dia em céu
aberto);
Luz Azul-Violeta: "Luz Fria"; e
Temperatura de cor: igual ou superior a 6.000 Kelvin.
Diferentes comprimentos de onda geram diferentes reações ao mecanismo de
percepção sensorial visual do observador, cuja interpretação determina diferentes cores
[6]. A Tabela 3.2.3 indica a cor interpretada conforme o comprimento de onda.
23
Tabela 3.2.3 – Cores correspondentes aos comprimentos de onda.
O Gráfico 3.2.3 a seguir ilustra muito bem as diferentes temperaturas de cores e
mostra os modelos de lâmpadas correspondentes. (Neste mesmo gráfico há o Índice de
Reprodução de Cores, que logo abaixo da gráfico será esclarecido).
24
Gráfico 3.2.3 – Cores correspondentes aos diferentes tipos de lâmpadas.
Lâmpadas de 2.800 a 3.000 kelvin - apresentam tonalidade
branco-amarelada com sensação de aconchego;
Uso: ideal para residências, bares, restaurantes sofisticados - é adequada para
quaisquer lugares onde se deseja obter a sensação de conforto e tranquilidade;
Uso inadequado: como esta cor amarelada proporciona relaxamento e até mesmo
sono, não deve ser utilizada em locais que exijam um bom ritmo de trabalho, pois irão
reduzir o rendimento. Exemplos de locais que não devem utilizá-la: escritórios,
indústrias, oficinas, ateliers, restaurantes populares - ambientes que apresentam um
ritmo acelerado de trabalho/produção [6].
Lâmpadas entre 4.000 a 5.000 kelvin - apresentam tonalidade
branco-azulada com sensação de estímulo;
Uso: ideal para ambientes que apresentam um ritmo acelerado de
trabalho/produção, como: como escritórios, consultórios médicos, odontológicos,
indústrias, oficinas, ateliers, restaurantes populares, academias de ginástica e em
cozinhas residenciais e industriais;
25
Uso inadequado: em quartos, salas de estar, salas de jantar, spas, hotéis, halls de
entrada - locais que necessitam de um ambiente de relaxamento [6].
3.2.4 Índice de Reprodução de Cores (IRC)
É a capacidade que a fonte luminosa apresenta de reproduzir com fidelidade as
cores dos objetos iluminados por ela. O índice poder ser de 0 (zero) a 100 (cem), sendo
que quanto menor o valor, pior será a reprodução das cores; e quanto maior o valor, a
cor mais se aproxima do real, isto é, como a cor é vista ao estar exposta à luz do Sol.
Alguns modelos de lâmpadas possuem os seguintes IRCs:
IRC - 85: a maioria das Fluorescentes compactas - nível bom de
Reprodução de Cor;
IRC - 90: Fluorescentes de última geração - nível ótimo de Reprodução
de Cor;
IRC - 100: Incandescentes (dicróicas, incandescentes comuns, PAR e
Halógenas bipino duplo) - nível excelente de Reprodução de Cor.
3.2.5 Fluxo luminoso
Define-se fluxo luminoso como a potência de radiação luminosa total emitida
por uma fonte de luz, i.e., a potência de energia luminosa percebida pelo olho humano.
Tem como unidade o lúmen (lm), que define a quantidade de energia radiante produzida
e emitida por uma fonte luminosa.
Há no mercado diversos modelos de lâmpadas, e cada modelo emite uma
determinada quantidade de energia. Por isso que cada modelo de lâmpada ilumina o
ambiente de uma forma. A eficiência das lâmpadas é obtida pela relação entre a
quantidade de Lúmens irradiados e a energia consumida. Logo, quanto mais Lúmens
por watt, maior será a eficiência da lâmpada. Exemplos de tipos de lâmpadas atualmente
utilizadas serão mais bem descritos no capítulo seguinte.
3.2.6 Iluminância ou Iluminamento (E)
É a relação entre o fluxo luminoso (ɸ) e a superfície (A) sobre a qual incide. Sua
unidade é o lux (lx), definido como a iluminância sobre uma superfície de 1m²
recebendo de uma fonte puntiforme, na direção normal, um fluxo luminoso de 1 lúmen
26
uniformemente distribuído. Na prática, trata-se de um valor médio, pois o fluxo
luminoso não se distribui uniformemente. Iluminamento é a denominação dada pelo
Inmetro para essa grandeza que também é a grandeza a ser utilizada para se projetar
ambientes iluminados. A Equação 3.2.6 mostra a expressão utilizada para se obter essa
grandeza.
(3.2.6)
3.2.7 Eficiência luminosa
Define-se eficiência energética como a relação entre a quantidade de energia
final utilizada e a quantidade de um bem produzido ou serviço realizado, como pode-se
ver na Equação 3.2.7.1.
Eficiência Ernergética =Energia do produto
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎 (3.2.7.1)
Por exemplo, uma lâmpada transforma a eletricidade em luz e calor, porém seu
objetivo é somente iluminar. Uma medida da sua eficiência é obtida dividindo a energia
da luz pela energia elétrica usada, conforme Equação 3.2.7.2.
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔é𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑙â𝑚𝑝𝑎𝑑𝑎 =Luz (lm)
Potência (W) (3.2.7.2)
Dessa maneira, relaciona-se a eficiência à quantidade de energia utilizada e não
à quantidade de energia teórica mínima necessária para realizar a mesma tarefa. O
conceito relacionado à energia teórica mínima é o potencial de eficiência. Assim, quanto
mais próximo do mínimo teórico for o consumo de energia, mais eficiente terá sido a
tarefa sob o ponto de vista da eficiência energética.
3.2.8 Avaliação da eficiência dos equipamentos de iluminação
De forma a melhor evidenciar o aproveitamento dos equipamentos mais
eficientes, alguns parâmetros de iluminação devem ser avaliados de maneira a
demonstrar suas interações.
Grandezas de entrada devem ser fixadas. Para a iluminação essas grandezas são
mesmo nível de tensão, IRC de mesmo nível ou superior e uma luminária adequada.
27
A grandeza de saída do equipamento a ser comparado deve ser a mesma que o
equipamento menos eficiente. Para a iluminação as grandezas de saída são o mesmo
fluxo luminoso e TCCs das lâmpadas parecidos.
Assim aquele equipamento que possui um potência menor, e as mesmas
grandezas mencionadas acima, será o mais eficiente.
Além disso, deve se levar em conta que os requisitos da instalação de iluminação
dependem principalmente do tipo de trabalho a ser executado no recinto em questão. O
ponto de partida para um projeto de iluminação é sempre o próprio espaço, seus
detalhes de construção, sua finalidade, o trabalho a ser iluminado e a tarefa visual
envolvida. O objetivo mais importante, projetando-se uma instalação de iluminação para
um ambiente residencial, é o provisionamento de boas condições visuais para cada
ambiente. Um objetivo adicional deverá ser a criação de um ambiente visual completo,
proporcionando uma influência positiva no desempenho e bem-estar dos ocupantes. Em
interiores de uso diário normal, a estética e o conforto visual da iluminação são fatores
predominantes, para os quais somente uma orientação geral poderá ser dada. Para tanto,
ao iluminar um ambiente tem-se levar em conta primeiro o IRC compatível para aquele
ambiente para a lâmpada a ser utilizada, bem como seu TCC, para se adaptar ao clima
emocional do local. O fluxo luminoso dessa lâmpada não pode ser muito forte para não
ofuscar e causar desconforto, mas também não pode ser muito fraco e causar uma má
iluminação.
3.3 Calor, Condicionamento ambiental e Refrigeradores
Alguns equipamentos utilizam-se dos conceitos de calor e suas variedades, para
tanto se deve introduzir seus conceitos e grandezas.
3.3.1 Calor
Quando colocamos dois corpos com temperaturas diferentes em contato,
podemos observar que a temperatura do corpo "mais quente" diminui, e a do corpo
"mais frio" aumenta, até o momento em que ambos os corpos apresentem temperatura
igual. Esta reação é causada pela passagem de energia térmica do corpo "mais quente"
para o corpo "mais frio", a transferência de energia é o que chamamos calor.
Define-se calor por: a transferência de energia térmica entre corpos com
temperaturas diferentes.
28
A unidade mais utilizada para o calor é caloria (cal), embora sua unidade no SI
seja o joule (J). Uma caloria equivale a quantidade de calor necessária para aumentar a
temperatura de um grama de água pura, sob pressão normal, de 14,5°C para 15,5°C. [6]
3.3.2 Temperatura
A temperatura é, fundamentalmente, uma propriedade da matéria que mede o
nível energético de um corpo. Quanto maior a temperatura de um corpo, maior o nível
de energia deste corpo. Existem diferentes unidades para indicar a temperatura, sendo
graus Celsius (°C) a utilizada no sistema internacional de unidades [7].
3.3.3 Pressão
Pressão é a relação entre uma determinada força e sua área de distribuição.
O termo pressão é utilizado em diversas áreas da ciência como uma grandeza
escalar que mensura a ação de uma ou mais forças sobre um determinado espaço,
podendo este ser líquido, gasoso ou mesmo sólido. A pressão é uma propriedade
intrínseca a qualquer sistema, e pode ser favorável ou desfavorável para o homem: a
pressão que um gás ou vapor exerce sobre a pá de uma hélice, por exemplo, pode ser
convertida em trabalho.
3.3.4 Convecção
É a transferência de energia térmica dentro de um fluido, através de uma ação de
mistura, podendo ocorrer naturalmente por diferença de densidade ou pela ação de um
agente externo, como um ventilador. Nesse caso, o fluxo térmico é expresso pela
Equação 3.3.4, onde h é o coeficiente de película, expresso em Btu/h.ft².F ou
kcal/h.m².°C, A é área da seção por onde passam os fluidos e T1 e T2 é a temperatura
de cada fluido.
(3.3.4)
3.3.5 Condução de calor
É a transferência de energia entre as moléculas dentro de um corpo por contato
físico. A condução dentro de um fluido ocorre concomitantemente com a transferência
por convecção. A condução através de um corpo depende da sua área (A), de sua
espessura (x), a diferença de temperatura (T2-T1) e da resistência térmica oferecida pelo
29
material do qual o corpo é feito (r), isto é, da sua condutibilidade térmica (k). Deve-se
contabilizar também o coeficiente de película (h) devido à transmissão por convecção.
3.3.6 Conversão liquido – gás e gás – liquido
Quando um líquido, por exemplo a água, é aquecido, a sua temperatura aumenta
até um certo ponto (ponto de ebulição). Depois desse ponto o liquido se transforma em
gás ocupando um maior volume em comparação de quando estava no estado liquido e
também adquire uma temperatura maior. Um líquido pode também virar vapor através
retirada de pressão do recipiente que esse líquido se encontra.
Quando o mesmo gás é resfriado, ele volta para o seu estado líquido perdendo
volume e temperatura. Da mesma forma se em um compartimento com gás a sua
pressão for aumentada, esse gás pode vir a torna-se líquido. Essas conversões
acontecem, por exemplo, em refrigeradores.
Na Figura 3.3.6 pode observar-se como essas conversões melhor acontecem nos
refrigeradores. Uma substância em circulação (normalmente o freon) entra em
um compressor sob a forma de vapor. O vapor é comprimido, sob forte pressão,
superaquecendo o freon. O vapor superaquecido desloca-se então para um condensador.
O condensador resfria o freon e depois condensa-o, transformando-o em líquido através
da remoção do calor adicional, a uma pressão e temperatura constantes. O líquido passa
então por uma válvula de expansão, onde a sua pressão cai abruptamente causando a
sua evaporação parcial ocasionando o seu resfriamento de, normalmente, menos de
metade do líquido. Daí, resulta uma mistura de líquido e vapor a uma temperatura e
pressão inferiores comparada com a pressão e temperatura do condensador. A mistura
líquido-vapor fria desloca-se então através da serpentina em um evaporador. No
evaporador, o freon líquido vapor frio, troca calor com o ar que está em contato com a
serpentina e evapora-se completamente, resfriando o ar que a atravessa. Esse ar
resfriado pela serpentina é o ar que vemos sair da geladeira, freezers, ar condicionados,
entre outros. O vapor resultante no final da serpentina volta então ao compressor para
novamente ser comprimido e começar um novo ciclo.
30
Figura 3.3.6 – Ciclo frigorífico por compressão [8].
3.3.7 Capacidade de refrigeração
A capacidade de refrigeração é a unidade usada para definir o quanto um
equipamento é capaz de resfriar ou aquecer determinado ambiente. A sigla BTU/h
significa Unidade Térmica Britânica por hora e representa a quantidade de troca de
calor realizada pelo aparelho no intervalo de uma hora. A quantidade de 1 BTU é
definida como a quantidade de energia necessária para se elevar a temperatura de uma
massa de uma libra de água de 59,5º F a 60,5º F, sob pressão constante de 1 atmosfera.
3.3.8 Eficiência termodinâmica
A eficiência termodinâmica é uma medida simbolizada por ( ) e definida
matematicamente pela equação 3.3.8.
𝜂 =W
Q (3.3.8)
Sendo que W representa o valor absoluto do trabalho mecânico realizado e Q
representa a quantidade de calor fornecido ao ciclo pelo reservatório de alta
temperatura.
3.3.9 Eficiência de Refrigeração
Um dos tipos de cálculo de eficiência na refrigeração é o índice EER - Energy
Efficiency Rate (Razão de Eficiência Energética) medidos em Btu/h/W. Também é
utilizada para indicar a eficiência de uma máquina frigorífica. Relaciona a energia útil
31
produzida com o trabalho de compressão despendido. A Equação 3.3.9 expressa essa
relação.
𝐸𝐸𝑅 =Energia útil
Trabalho de compressão (3.3.9)
3.3.10 Avaliação da eficiência dos equipamentos de condicionamento
ambiental e refrigeradores
De forma a melhor evidenciar o aproveitamento dos equipamentos mais
eficientes, alguns parâmetros dos equipamentos de condicionamento ambiental e
refrigeradores devem ser avaliados de maneira a demonstrar suas interações.
Grandezas de entrada devem ser fixadas. Para ambos os equipamentos de
condicionamento ambiental e os refrigeradores essas grandezas são o mesmo nível de
tensão, o volume físico ocupado pelo equipamento e o volume a ser resfriado para cada
equipamento.
A grandeza de saída do equipamento a ser comparado deve ser a mesma que o
equipamento menos eficiente. Para equipamentos de condicionamento ambiental e
refrigeradores a grandeza de saída é a temperatura do espaço a ser resfriado.
Assim aquele equipamento que possui uma potência menor, e as mesmas
grandezas mencionadas acima, será o mais eficiente.
Alguns condicionadores de ar têm o seu volume físico bem diferente. No caso
dos condicionadores SPLIT seu volume físico é consideravelmente maior que o do tipo
janela, porém o ar condicionado SPLIT compensa no quesito decoração. Por ser
localizado no teto, o aparelho é menos visível e mais sutil ao ambiente. Além disso,
produz menos ruído por seu evaporador estar localizado do lado de fora do quarto a ser
refrigerado.
3.4 Aquecimento de água
Equipamentos de aquecimento de água utilizam-se de alguns conceitos
adicionais além daqueles apresentados no capítulo 3.3, para tanto se deve introduzir tais
conceitos e grandezas.
32
3.4.1 Radiação
Neste mecanismo, há a transferência de energia radiante por ondas entre dois
corpos separados, não requerendo um meio contínuo. O fluxo térmico (, em kcal/h ou
Btu/h) é proporcional à área (A, em m² ou ft²), tipo de superfície (dado pela
emissividade do corpo e pela constante de Boltzman(ɛ.σ) , 5,669W/m² ou Btu/h.ft².K4)
e à diferença de temperatura absoluta entre as superfícies, como mostra a Equação 3.4.1.
(3.4.1)
3.4.2 Termossifão
Um termossifão é um aparelho mostrado na Figura 3.4.2 cujo funcionamento
explica-se com as correntes de convecção naturais dos fluidos, no que suas partes
quentes tendem a subir, pois tornam-se menos densas. Com isso, as partes frias, mais
densas, passam a ocupar tubulação do painel solar, de onde também sairão quando
estiverem suficientemente quentes (e menos densas). Este fenômeno é conhecido
como sistema de circulação natural, aplicado à produção de água quente
mediante captadores solares.
Figura 3.4.2 – Aparelho de termossifão.
3.4.3 Capacidade térmica
A capacidade térmica é a unidade usada para definir a quantidade de calor que
um corpo necessita receber ou ceder para que sua temperatura varie uma unidade.
Então, pode-se expressar esta relação por: Sua unidade usual é cal/°C.
Incidência solar
Reservatório térmico
Coletores solares
33
3.4.4 Avaliação da eficiência dos equipamentos de aquecimento de água
De forma a melhor evidenciar o aproveitamento dos equipamentos mais
eficientes, alguns parâmetros dos equipamentos de aquecimento de água devem ser
avaliados de maneira a demonstrar suas interações.
Grandezas de entrada devem ser fixadas. Para os equipamentos de aquecimento
de água essas grandezas são a tensão dos equipamentos e as instalações, que para esse
equipamento especificamente não será considerado, pois a natureza física dos
equipamentos é bastante diferente., o volume físico ocupado pelo equipamento e o
volume a ser resfriado para cada equipamento.
A grandeza de saída do equipamento a ser comparado deve ser a mesma que o
equipamento menos eficiente. Para equipamentos de aquecimento de água a grandeza de
saída é o conforto térmico gerado pelos equipamentos, isto é, uma temperatura
adequada escolhida pelo usuário para um volume de água semelhante.
Assim aquele equipamento que possui um consumo total menor em um período
fixo comum, e as mesmas grandezas mencionadas acima, será o mais eficiente. Para
esse caso não se fixa a potência somente, pois os equipamentos não tem o mesmo tempo
de uso.
3.5 Televisores
Televisores utilizam-se da maioria dos conceitos dos capítulos 3.1 e 3.2, e de
alguns conceitos adicionais, para tanto se devem introduzir tais conceitos. Denomina-se
televisor o sistema que permite a visualização de imagens e som à distância em tempo
real. O televisor é o dispositivo que permite a reprodução dos conteúdos com imagem e
som que muitas vezes chamamos, erradamente, televisão.
3.5.1 Cinescópio
Os cinescópios são tubos de raios catódicos (TRC) destinados à reprodução de
imagens em aparelhos de TV. Estes tubos são fabricados em diversos tamanhos
conforme o tipo de aparelho de TV e operam sempre pelo mesmo princípio.
Através da Figura 3.5.1.1, consegue-se verificar o funcionamento de uma
televisão de tubo de raios catódicos. Para a emissão dos elétrons existe na parte
posterior do tubo denominada "canhão" um catodo o qual deve ser aquecido por um
filamento. Em seguida, uma grade de controle que permite controlar a quantidade de
34
elétrons emitidos o que corresponde ao brilho ou luminosidade da imagem final. O
eletrodo seguinte tem por finalidade focalizar o feixe de elétrons emitidos pelo catodo
de modo a impedir seu espalhamento. O anodo de alta tensão tem por finalidade
acelerar os elétrons que são emitidos pelo catodo. A imagem é reproduzida quando o
feixe de elétrons incide num anteparo recoberto com material fosforescente. O impacto
dos elétrons libera energia na forma de luz visível.
Figura 3.5.1.1 – Corte de um TRC.
Para que a imagem se forme na sua totalidade, o feixe de elétrons deve "varrer"
toda a tela rapidamente. Isso é conseguido por sua deflexão através de placas colocadas
no próprio tubo e também pela ação de campos magnéticos externos produzidos por
bobinas colocadas no "pescoço" do tubo. Nestas placas e bobinas são aplicadas às
tensões e correntes responsáveis pela reprodução da imagem. Para o caso de um tubo de
TV em cores, o sistema é diferente apenas no que se refere aos feixes de elétrons que
são três, conforme mostra a Figura 3.5.1.2. Nesta observa-se um corte de um tubo para
TV em cores com o seu princípio de funcionamento, observando-se que todas as cores
possíveis são obtidas da combinação de três fundamentais [9].
35
Figura 3.5.1.1 – Corte de um TRC de deflexão eletromagnética, usado em televisões e
monitores coloridos.
3.5.2 Formação da imagem no televisor LED
Nos televisores de hoje, o funcionamento é bastante simples, ou seja, ao invés de
usar uma fonte de luz, onde a luz é polarizada e após transformada nos pixels da
imagem, as TVs usam como fonte de luz uma placa com centenas de LEDs que vão
formar as imagens com cores, como revela a Figura 3.5.2.
36
Figura 3.5.2 – Diagrama explodido de uma tela em um televisor atual de LED.
O televisor de LED é composto por uma tela de LCD que forma a cor, resolução
e contraste. Atrás da tela de LCD é formada uma tela com muitos LEDs que controlam
o brilho para assim melhorar cor, contraste e brilho do televisor.
3.5.3 Avaliação da eficiência dos televisores
De forma a melhor evidenciar o aproveitamento dos equipamentos mais
eficientes, alguns parâmetros dos televisores devem ser avaliados de maneira a
demonstrar suas interações.
Grandezas de entrada devem ser fixadas. Para os televisores essas grandezas são
a tensão dos equipamentos, as instalações e o prazer visual gerado, isto é, o televisor
37
comparado deve ter a mesma capacidade de gerar um contraste, brilho, definição de
cores, entre outras propriedades, que o televisor comparado..
A grandeza de saída do equipamento a ser comparado deve ser a mesma que o
equipamento menos eficiente. Para equipamentos os televisores a grandeza de saída é a
eficiência que esse televisor possui, quanto de energia elétrica ele gera para um certo
tamanho de tela.
Assim aquele equipamento que possuir uma potência menor para determinado
tamanho de tela, pois o maior gasto em uma televisão é a produção de luz que o
televisor emite, portanto quanto maior a tela de um televisor maior o seu consumo de
energia elétrica. Deve-se então escolher o televisor que possua a melhor relação de
tamanho de tela por consumo.
3.6 Trabalho e energia eletromecânica aplicada a máquinas de lavar
roupa
Além da iluminação e calor temos os equipamentos que realizam esforço
mecânico, aqueles que gastam energia elétrica para realizar um movimento, como por
exemplo, motores das lavadora de roupa. Para esses equipamentos outros conceitos
devem ser introduzidos.
3.6.1 Força
Chama-se força atuante sobre um corpo a qualquer agente capaz de modificar o
seu estado de repouso ou de movimento retilíneo e uniforme.
Os diversos corpos que integram o nosso Universo não estão sempre em
repouso, ou sempre em movimento retilíneo e uniforme; mas sim que as suas
velocidades sofrem, ou podem sofrer, alterações, é conveniente pensar que as variações
de velocidade de um corpo qualquer são consequência da ação de algum ente.
Introduziu-se, portanto, no quadro dos elementos por meio dos quais estudamos os
fenômenos observáveis no nosso Universo, uma entidade considerada responsável por
variações de velocidades. Tal entidade foi denominada força. O peso de um corpo, por
exemplo, é uma força; quando queremos abrir ou fechar uma porta, aplicamos-lhe uma
força, etc. É extremamente importante observar que repouso e movimento são sempre
relativo a um bem determinado referencial. Consequentemente pode-se dizer que as
forças atuantes sobre um corpo dependem estreitamente do referencial que se considere.
38
3.6.2 Trabalho
Trabalho é utilizado quando falamos no Trabalho realizado por uma força, ou
seja, o Trabalho Mecânico. Uma força aplicada em um corpo realiza um trabalho
quando produz um deslocamento no corpo.
3.6.3 Conversão cinética em mecânica
A conversão da energia cinética em mecânica se dá através do uso de um fluido
(vapor ou outro) que produzirá, em seu processo de expansão, trabalho em máquinas
(turbinas ou motores) térmicas. O acionamento mecânico de um gerador elétrico
acoplado ao eixo da máquina permite a conversão de energia mecânica em elétrica. A
produção da energia cinética pode se dar através da energia térmica que por sua vez
pode se dar através da físico-química em mecânica como, por exemplo, na
transformação da energia química dos combustíveis, através do processo da combustão.
3.6.4 Conversão elétrica em mecânica
A conversão de energia elétrica em mecânica é dada através da utilização de um
motor elétrico. O motor recebe energia elétrica nas bobinas do seu enrolamento e a transforma
em mecânica, que aparece em forma de rotação do seu eixo.
Durante o funcionamento, o motor sofre um pequeno aquecimento que ocasiona alguma perda
de energia durante a transformação.
3.6.5 Motores elétricos
Um motor elétrico ou atuador elétrico é qualquer dispositivo que transforma energia
elétrica em mecânica. O motor elétrico é o mais usado de todos os tipos de motores, pois
combina as vantagens da energia elétrica, baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e
simplicidade de comando, com sua construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de
adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos.
São exemplos de motores elétricos utilizados nas residências: bombas centrífugas,
ventiladores, exaustores, compressores de ar (refrigeração), misturadores (liquidificador,
batedeira, Mixers), centrífugas (maquinas de lavar roupas), moedores, fornos rotativos (micro-
ondas), entre outros.
3.6.6 Perdas nos motores elétricos
Os motores elétricos podem ter perdas são elas:
- perdas no ferro ou no núcleo: Calor gerado no núcleo magnético devido ás variações
no fluxo magnético do motor (rotor e estator);
39
- perdas no cobre ou nos enrolamentos: Calor gerado nos enrolamentos pela circulação
da corrente em um condutor de resistência diferente de zero;
- perdas na ventilação: para dissipar o calor e evitar a elevação de temperatura,
normalmente os motores tem acoplado diretamente no eixo uma ventoinha para forçar a
circulação de ar em dissipadores na carcaça do motor. Esta energia gasta na ventilação é
considerada uma perda (potencia elétrica não convertida em potencia mecânica disponível para
tocar a carga útil); e
- perdas por fricção (atrito) nos rolamentos e mancais.
3.6.7 Rendimentos de motores elétricos
O rendimento de um motor pode ser obtido através da relação: Potência mecânica de
saída no eixo (P0) / Potência elétrica consumida por esse motor (Pi), como mostra a Equação
3.6.7.
𝜂 =𝑃0
P 𝑖 (3.6.10)
A característica do rendimento do motor pode variar de fabricante para fabricante, pode
variar com o tempo de uso do motor e a manutenção preventiva (manutenção preditiva como
aplicação de lubrificante e eliminação de ruídos estranhos asim que eles surgem, etc ).
3.6.8 Avaliação da eficiência das maquinas de lavar roupa
De forma a melhor evidenciar o aproveitamento dos equipamentos mais eficientes,
alguns parâmetros das maquinas de lavar roupa devem ser avaliados de maneira a demonstrar
suas interações. Grandezas de entrada devem ser fixadas. Para as maquinas de lavar roupa
grandezas são a tensão dos equipamentos, as instalações e o espaço físico da maquina.
A grandeza de saída do equipamento a ser comparado com as grandezas do
equipamento menos eficiente. Para equipamentos as maquinas de lavar roupa as grandezas de
saída são a quantidade de água utilizada, a eficiência da centrifugação da maquina (quanto a
maquina deixa a roupa mais seca ao final do ciclo) e a relação entre o consumo por cada ciclo e
a quantidade de volume de roupa que a maquina tem capacidade de lavar, ou seja, a maquina
que tem capacidade de consumir menos energia por ciclo para quilo de roupa lavada. Assim
aquele equipamento que possuir um consumo menor por ciclo para a quantidade de roupa a ser
lavada, um menor consumo de água durante a lavagem, que consiga centrifugar com um menor
consumo de energia e com uma maior eficiência de remoção de água deve ser o escolhido.
Após esse estudo sobre os fundamentos que compõem a eficiência energética, entra-se
no mérito dos equipamentos em si.
40
4 Equipamentos mais representativos com tecnologias para
eficientização de Energia
Após essa introdução, apresenta-se nesse capítulo os equipamentos encontrados
para iluminação, condicionador de ar, refrigeradores, televisores e maquinas de lavar
roupa.
Cada equipamento representa uma parte do consumo de uma residência que
pelo simples fato de ser substituído por um mais eficiente gera um consumo menor de
energia elétrica para aquela residência. Deve-se levar em conta que o preço é
determinante na maioria dos casos de aquisição, mas que é possível escolher o mais
eficiente, sem aumentar muito o gasto inicial e a sua taxa de retorno. Esse fator custo
será comentado ao longo do capítulo. Portanto, para poder eficientizar a energia gasta
em energia elétrica no setor residencial brasileiros, precisa-se que esses equipamentos
sejam os mais eficientes possíveis. Para tanto, realizou-se uma pesquisa pelos
equipamentos mais eficientes.
4.1 Iluminação
Utilizam-se as lâmpadas para iluminação artificial de ambientes e atualmente
existem três categorias de lâmpadas sendo comercializadas:
- Lâmpadas incandescentes;
- Lâmpadas de descarga; e
- Lâmpadas de estado sólido.
Existem lâmpadas de descarga que não são usadas em residências, pois são
muito fortes e normalmente são aplicadas a refletores, mas que possuem uma eficiência
luminosa grande. Entre os gases utilizados estão: xênon, utilizados em faróis de carro,
enxofre, utilizados em refletores de alto fluxo luminoso, entre outros.
Existem também tecnologias de lâmpadas sendo pesquisadas, mas suas
aplicações se restringem majoritariamente ao ambiente acadêmico e ainda há pouca ou
quase nenhuma demanda comercial. Podem-se citar como exemplos o OLED (diodo
emissor de luz orgânico – organic light emitting diode) e o QLED (ou QDLED, diodo
emissor de luz que utiliza pontos quânticos – quantum dots light emitting diode) [11,
41
12, 13]. Há também tipos de lâmpadas como xênon que possui uma eficiência boa,
porém seu uso delimita-se aos automóveis.
4.1.1 Lâmpadas incandescentes
Nesse tipo de lâmpadas a emissão de luz é obtida a partir do aquecimento pela
passagem de corrente elétrica até o filamento de tungstênio atingir a incandescência. O
filamento fica contido no interior de um bulbo de vidro, de modo que se possa evitar sua
oxidação. Para isto, realiza-se o vácuo no interior do bulbo, ou preenche-se com um gás
inerte, como nitrogênio ou argônio [14]. As lâmpadas de 150 watts para cima não
podem mais ser vendidas no Brasil desde julho de 2013. As lâmpadas de 75 a 100 Watts
foram proibidas de ser comercializadas em julho de 2014. Logo em seguida, desde o dia
01/07/2015 não se pode produzir, importar ou vender também lâmpadas na potência de
60W no Brasil. As lâmpadas de 25 e 40 Watts sairão de produção também agora em
2015 e serão totalmente proibidas de circulação até 2017, sendo somente admissíveis
lâmpadas incandescentes em alguns tipos de fornos e para decoração. Por conta dessa
proibição o mercado vem se ajustando e vem substituindo essas lâmpadas [15]. As que
vêm se consolidando para seu lugar são as fluorescentes compactas.
4.1.2 Lâmpadas fluorescentes de descarga
Nas lâmpadas de descarga, a emissão de luz é obtida através da excitação de
gases ou vapores metálicos, devido à tensão elétrica entre eletrodos especiais. A faixa
de comprimento da luz emitida pela lâmpada varia de acordo com a pressão interna da
lâmpada, a natureza do gás ou a presença de partículas no interior do tubo.
Entre as diferentes classes das lâmpadas de descarga (fluorescente, sódio,
mercúrio, mista e vapores metálicas), a lâmpada fluorescente, versão tubular ou
compacta, é a que tem seu uso rotineiro nos ambientes residenciais e similares (hotéis,
escolas, escritórios e pequenas lojas).
As lâmpadas fluorescentes são formadas por um tubo o qual na parede interna é
fixado um material fluorescente. Efetua-se uma descarga elétrica a baixa pressão, em
presença de vapor de mercúrio, produzindo-se uma radiação ultravioleta que, ao entrar
em contato com o material fluorescente na parede interna do tubo, transforma-se em luz
visível. Nas extremidades do tubo encontram-se eletrodos de tungstênio, que atuam
como catodos.
42
Para o funcionamento dessas lâmpadas, instala-se em conjunto um reator e um
disparador (starter). O reator aumenta a tensão durante a ignição e limita a intensidade
de corrente durante o funcionamento da lâmpada. O disparador é uma espécie de mini
lâmpada de neônio, que provoca um pulso na tensão, iniciando a ignição na lâmpada.
Caso seja utilizado um reator de partida rápida, não se faz necessário o uso de
disparador. Os disparadores estão começando a sair de circulação. Ainda assim eles
ainda são encontrados em lojas de ferramentas em gerais. São baratos (em torno de R$
0,90) e são utilizados ainda em instalações que não possuem interesse em instalar ou
trocar as lâmpadas antigas por novas lâmpadas e luminárias.
Além disso, os antigos reatores eletromagnéticos grandes e pesados, que
funcionam em 60 hertz, vêm sendo substituídos pelos modelos eletrônicos, que
economizam energia e têm menor carga térmica. Os reatores eletrônicos trabalham em
35 kilohertz, o que evita a intermitência conhecida como cintilação e o efeito
estroboscópico, ambos responsáveis pelo cansaço visual. Os reatores de baixo
desempenho são os chamados "acendedores" e servem apenas para acender lâmpadas
em ambientes residenciais. Os de alto desempenho são equipados com filtros que
evitam interferências no sistema elétrico e são indicados para instalações comerciais,
hospitais, bancos, escolas etc. Há ainda os reatores eletrônicos dimerizáveis, que
permitem a dimerização de fluorescentes - possibilidade inimaginável há apenas dez
anos atrás. Seu uso permite a integração da luz natural com a artificial - quando
combinado a sensores, ele vai aumentando ou diminuindo a intensidade luminosa das
lâmpadas conforme a necessidade, de modo que a luz artificial seja usada apenas como
complemento à luz natural. Também possibilita a criação de diferentes cenários de luz.
As lâmpadas compactas são mais recentes no mercado, além da vida útil longa e
do baixo consumo apresentam outras vantagens: podem ser rosqueadas nos mesmos
bocais das lâmpadas incandescentes, não precisam de reator e starter e, por serem
compactas, se adaptam a uma variedade maior de luminárias. Sua temperatura de cor é
fria, com luz branca, mas também são ofertados modelos com temperatura de cor mais
quente. Durante algum tempo tinha a desvantagem do preço ser bem mais alto que o das
incandescentes, mas o investimento inicial maior era compensado pela vida útil longa e
pela economia de energia elétrica. Atualmente suas características de custo inicial,
instalação, consumo e vida útil vencem com larga margem sobre suas antigas
43
concorrentes, mas começa a perder em relação à sua mais nova concorrente, a lâmpada
de LED que será também aqui apresentada.
4.1.3 Comparação de custos Incandescentes x fluorescentes ao longo de um
período fixo
Para que se possa ter uma avaliação de custo foi criada a Tabela 4.1.3. Nessa
tabela apresenta-se uma comparação entre as lâmpadas incandescentes, fluorescentes
compactas e fluorescentes tubulares. Tal comparação é feita com a finalidade de
verificar qual a lâmpada atual é que, a longo prazo, convém mais para o consumidor e
também para verificar os parâmetros de cada uma. Para essa primeira comparação geral
os parâmetros definidos e fixos para tal comparação foram o fluxo luminoso (1600 lm)
e o IRC (maior que 80).
Tipo de
lâmpada
Pot .
(W)
Fluxo
lumin
oso
(Lm)
Tempo
de vida
(Horas)
Compar
ação de
ciclo de
vida
Consum
o de
Energia
anual
(Kwh)
Consumo ao
final de 20000
horas
(kWh)/R$
Custo
da
lâmpad
a (R$)
Custo de
quantida
de de
lâmpada
s ao final
de 20000
horas
(R$)
Custo
total (R$)
Incandescent
e 100 1600 1000 0,05x 292 2000/1000 3,60 72 1122,00
Fluorescente
Compacta 23 1600 12000 0,66x 67,16 480/240 16,00 24 314,00
Fluorescente
Tubular 36 1600 20000 1x 105,12 720/360 9,50 9,5 419,50
Tabela 4.1.3 – Comparação de custos entre lâmpadas. *A luminária vem com o reator incluso
[16, 17, 18].
Nota-se que a lâmpada fluorescente tubular oferece um maior tempo de vida que
a lâmpada incandescente e a fluorescente compacta. Seu custo por unidade também é
menor. O custo de sua luminária é somente um pouco mais elevado do que o custo de
outras luminárias. Entretanto o custo de seu consumo ao longo de 20000 horas é maior
que o consumo de uma fluorescente compacta ao longo das mesmas 20000 horas. O
custo total apresentado para cada lâmpada na tabela é levado em conta que em um
tempo de vida útil de uma lâmpada fluorescente tubular, se gasta uma vida útil e meia
44
de uma fluorescente compacta e vinte vezes a vida útil de uma lâmpada incandescente.
Ou seja, ao final da vida útil da fluorescente tubular, se compraria 1 lâmpada e meia de
fluorescente compacta e 20 incandescentes e esse custo foi levado em conta, só não
sendo considerado o custo da mão de obra da troca. Nota-se que o consumo ao final de
20000 horas da lâmpada incandescente são muito superiores aos das fluorescentes. A
lâmpada fluorescente compacta obteve o menor custo levando em conta um tempo de
vida útil de 20000 horas, seu custo unitário inicial e seu custo de instalação. Ela obteve
um custo 25,7% menor em comparação com a fluorescente tubular e um custo 70,76%
menor em comparação com as incandescentes.
4.1.4 Eficiência das lâmpadas
Observou-se que as lâmpadas fluorescentes possuem uma vantagem econômica
maior em comparação com as incandescentes. Então para que fosse constatada a relação
de eficiência delas e suas comparações, criou-se a Tabela 4.1.4.1 e a Tabela 4.1.4.2.
Essas tabelas foram separadas, pois a comparação correta a ser feita é para as lâmpadas
que possuem o mesmo TCC. Portanto, avaliaram-se as lâmpadas incandescentes com
TCC de 2700K com as fluorescentes compactas com TCC de 2700K e as fluorescentes
compactas de 6400K e as fluorescentes tubulares de 6400K.
A Tabela 4.1.4.1 avalia a comparação entre a eficiência das lâmpadas
incandescentes e fluorescentes compactas. Para realizar as comparações de eficiência
dos distintos tipos de lâmpadas, levaram-se em conta as temperaturas de cor de cada
lâmpada e o seu fluxo luminoso.
Na tabela 4.1.4.1 os valores de grandezas que foram fixados são uma
temperatura de cor de 2700K, um fluxo luminoso de 1600lm e IRC maior que 80.
Tabela 4.1.4.1 – Comparação eficiência lâmpada incandescente e fluorescente compacta [16,
17, 18].
Tipo Potência
(W)
Fluxo
luminoso
(lm)
Temperatura de
cor (K)
Eficiência
(lm/W)
Consumo
mensal (kWh)
Incandescente 100 1600 2700 16 18,00
Fluorescente
compacta 23 1600 2700 69,60 4,14
45
Notadamente a fluorescente compacta é a mais eficiente. Ela obtém um consumo
77,00% menor no custo mensal em comparação a incandescente.
A Tabela 4.1.4.2 avalia a comparação entre a eficiência das lâmpadas
fluorescentes compactas e fluorescentes tubulares. Para realizar as comparações de
eficiência dos distintos tipos de lâmpadas, levaram-se em conta as temperaturas de cor
de cada lâmpada e o seu fluxo luminoso. Os valores de grandezas que foram fixados são
uma temperatura de cor de 6400K, um fluxo luminoso de 1600lm e IRC maior que 80.
Tabela 4.1.4.2 – Comparação eficiência lâmpada fluorescente compacta e fluorescente tubular
[16].
A fluorescente compacta também obteve melhores índices de eficiência com um
consumo 30,55% menor.
Notadamente as fluorescentes compactas roubaram o espaço das incandescentes
ao longo dos últimos 10 anos com sua longevidade maior e sua incrível redução de
consumo. As fluorescentes tubulares não chegaram a roubar o espaço das
incandescentes, pois a sua temperatura de cor é diferente, e para tanto é utilizada em
aplicações diferentes.
Mas o mercado não parou nas fluorescentes. Atualmente se fala muito das
lâmpadas de estado sólido. Esse tipo de lâmpada será mais bem estudado no próximo
item.
4.1.5 Lâmpadas de estado sólido (LED)
LEDs são aquelas pequenas fontes de luz encontradas nos aparelhos eletrônicos.
As lâmpadas de LEDs são formadas por LEDs agrupados e representam a nova
tecnologia da indústria para reduzir o consumo de energia com iluminação. Essas
lâmpadas ainda relativamente caras, têm uma durabilidade altíssima e baixíssimo
Tipo Potência
(W)
Fluxo
luminoso
(lm)
Temperatura de
cor (K)
Eficiência
(lm/W)
Consumo
mensal (kWh)
Fluorescente
compacta 25 1600 6400 64,00 4,50
Fluorescente
tubular 36 1600 6400 44,44 6,48
46
consumo de energia. Seu uso atual é mais voltado para fins decorativos, substituindo as
halógenas, mas com a popularização dos preços, modelos para uso geral vem
aparecendo a preços mais acessíveis. A Gráfico 4.1.5.1 mostra a evolução e uma
estimativa para os preços dessas lâmpadas.
Gráfico 4.1.5.1 – Variação do preço da lâmpada de LED ao longo do tempo [19].
Notadamente o preço do LED vem caindo dando mais destaque para a
tecnologia no mercado e fazendo com que o mercado comece a considerar a
possibilidade de troca das lâmpadas.
A constituição do LED é dada por uma série de camadas de material
semicondutor e é capaz de converter energia elétrica diretamente em luz. Por apresentar
baixo consumo de energia elétrica e longa durabilidade, torna-se uma opção interessante
para melhor eficiência energética e também é interessante do ponto de vista ambiental.
O LED é um diodo semicondutor que quando é energizado emite luz visível –
por isso LED (Diodo Emissor de Luz). A luz não é monocromática (como em um laser),
mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas
interações energéticas do elétron.
O semicondutor do LED quando polarizada diretamente, recombina lacunas e
elétrons. Essa recombinação exige que a energia possuída pelos elétrons seja liberada, o
que ocorre na forma de calor ou fótons de luz.
A luz emitida não é monocromática, mas a banda colorida é relativamente
estreita. A cor, portanto, dependente do material com que o LED é fabricado. O LED
que utiliza o arsenieto de gálio emite radiações infravermelhas. Misturando-se com
47
fósforo, a emissão pode ser vermelha ou amarela, de acordo com a concentração.
Utilizando-se fosfeto de gálio com mistura de nitrogênio, a luz emitida pode ser verde
ou amarela. Hoje em dia, com o uso de outros materiais, consegue-se fabricar leds que
emitem luz azul, violeta e até ultravioleta. Existem também os leds brancos, mas esses
são geralmente leds emissores de cor azul, revestidos com uma camada de fósforo do
mesmo tipo usado nas lâmpadas fluorescentes, que absorve a luz azul e emite a luz
branca. Com o barateamento do preço, seu alto rendimento e sua grande durabilidade,
esses leds tornam-se ótimos substitutos para as lâmpadas fluorescentes, e devem
substituí-las a médio ou longo prazo [20].
Existem vários tipos de lâmpadas LED para residências. Os que têm o formato
das lâmpadas tubulares vêm para tentar se consolidar no lugar das tubulares
fluorescentes, e as lâmpadas com o encaixe de rosca que vem para tentar se consolidar
no lugar das fluorescentes compactas.
As lâmpadas compactas LEDs iluminam com qualidade e tonalidade agradáveis,
além de ser uma alternativa com menor consumo em relação às fluorescentes
compactas. Estas lâmpadas podem ser conectadas diretamente à rede elétrica. Elas não
emitem luz UV e infravermelho. Liga sem ruído ou cintilação. Alguns modelos podem
ser utilizados com dimmer. Possuem temperatura que pode variar de uma temperatura
quente (2700K) até uma temperatura mais fria (6400K) [21]. A Figura 4.1.5.1 mostra
um exemplo de lâmpada LED compacta.
48
Figura 4.1.5.1 – exemplo do modelo de lâmpada LED compacta.
As lâmpadas de LED tubulares possuem a mesma forma e tipo de encaixe que as
lâmpadas fluorescentes tubulares e não precisam de reatores, porém as luminárias são
diferentes e tem de ser trocadas caso um usuário queira instalar as LEDs tubulares.
Como elas vem para substituir as fluorescentes tubulares, seu TCC é normalmente de
6400K. A Figura 4.1.5.2 mostra um exemplo de lâmpada de LED tubular.
49
Figura 4.1.5.2 – exemplo do modelo de lâmpada LED tubular.
4.1.5.1 Comparação entre fluorescentes compactas e LEDs compactas
A Tabela 4.1.5.1 avalia a comparação entre a eficiência das lâmpadas
fluorescentes compactas e LEDs compactas. Para realizar as comparações de eficiência
dos distintos tipos de lâmpadas, levaram-se em conta as temperaturas de cor de cada
lâmpada e o seu fluxo luminoso. Os valores de grandezas que foram fixados são uma
temperatura de cor de 2700K, um fluxo luminoso de 1600 lm e IRC maior que 80.
Tabela 4.1.5.1 – Comparação eficiência lâmpada LED compacta e fluorescente compacta [18,
22].
Observa-se que a LED compacta obtém um consumo 30,44% menor no custo
mensal. Além disso, as LEDS compactas tem capacidade para tirar o espaço das
Tipo Potência
(W)
Fluxo
luminoso
(lm)
Temperatura de
cor (K)
Eficiência
(lm/W)
Consumo
mensal (kWh)
Fluorescente
compacta 23 1600 2700 69,60 4,14
LED compacta 16 1600 2700 100 2,88
50
fluorescentes compactas, entretanto seu custo ainda é elevado. No próximo item avalia-
se o seu tempo de retorno.
A Tabela 4.1.5.2 avalia a comparação entre a eficiência das lâmpadas
fluorescentes tubulares e LEDs tubulares. Para realizar as comparações de eficiência dos
distintos tipos de lâmpadas, levaram-se em conta as temperaturas de cor de cada
lâmpada e o seu fluxo luminoso. Os valores de grandezas que foram fixados são uma
temperatura de cor de 6400K, um fluxo luminoso de 1600 lm e IRC maior que 80.
Tabela 4.1.5.2 – Comparação eficiência lâmpada LED tubular e fluorescente tubular [18, 23].
Observa-se que a LED tubular obtém um consumo 44,44% menor no custo
mensal. Além disso, as LEDS tubulares tem capacidade para tirar o espaço das
fluorescentes tubulares, entretanto seu custo ainda é elevado. No próximo item avalia-se
o seu tempo de retorno.
Notadamente as LEDs estão por roubar o espaço das fluorescentes assim como
as fluorescentes roubaram as das incandescentes. Mas o mercado ainda não conseguiu
diminuir muito os preços das lâmpadas de LEDs. Nos últimos anos os preços caíram,
porém o consumidor ainda é meio apreensivo quanto a investir em uma lâmpada um
mais cara. A comparação de preços para saber a viabilidade econômica será mais bem
estudada no próximo item.
4.1.5.2 Comparação de custos LED x fluorescentes ao longo de um período
fixo
Para obter-se uma avaliação completa dos LEDs comparando com as
fluorescentes foi montada a Tabela 4.1.5.2. Essa tabela avalia a comparação entre o
consumo entre os dois grupos envolvidos: compactas e tubulares. Os valores de
grandezas que foram um fluxo luminoso de 1600 lm e IRC maior que 80.
Tipo Potência
(W)
Fluxo
luminoso
(lm)
Temperatura de
cor (K)
Eficiência
(lm/W)
Consumo
mensal (kWh)
Fluorescente
tubular 36 1600 6400 44,44 6,48
LED tubular 20 1600 6400 80 3,6
51
Tipo de
lâmpada
Pot .
(W)
Fluxo
lumino
so
(Lm)
Tempo
de vida
(Horas)
Compa
ração
de ciclo
de vida
Consu
mo de
Energia
anual
(Kwh)
Consumo
ao final de
50000 horas
(kWh)/R$
Custo
da
lâmp
ada
(R$)
Custo de
quantida
de de
lâmpadas
ao final
de 50000
horas
(R$)
Custo
total
(R$)
Fluorescen
te
Compacta
23 1600 12000 0,25x 67,16 1150/575,00 16,00 64 709,00
LED
compacta 16 1600 50000 1x 32,12 550/275,00 40 40 385,00
Fluorescen
te Tubular 36 1600 20000 0,4x 105,12 1800/900,00 9,50 23,75 993,75
LED
tubular 20 1600 30000 0,66x 57,60 1000/500,00 40 60 630,00
Tabela 4.1.3 – Comparação de custos entre lâmpadas. *A luminária vem com o reator incluso
[16, 18, 24].
Nota-se que a lâmpada LED compacta oferece um maior tempo de vida que
outras as lâmpadas. Seu custo por unidade também é maior que o custo das
fluorescentes. O custo das luminárias é igual para todas as lâmpadas. O custo do
consumo ao longo de 50000 horas é bem menor para as LEDs compactas, quase metade
do consumo das fluorescentes compactas e das LEDs tubulares e aproximadamente 3
vezes menos que as tubulares fluorescentes.
O custo total da tabela leva em conta que em um tempo de vida útil de uma
lâmpada LED compacta, se gasta 4 vezes a vida útil de uma fluorescente compacta,
duas vezes e duas vezes e meia a vida útil de uma fluorescente tubular e somente uma
vez e meia a vida útil de uma lâmpada LED tubular. Ou seja, ao final da vida útil da
LED compacta, se compraria 4 lâmpadas de fluorescente compacta, duas lâmpadas e
meia de fluorescentes tubular e uma vez e meia a LED tubular e esse custo foi levado
em conta. Nota-se que o consumo ao final de 50000 horas da lâmpada fluorescente
compacta é quase o mesmo que o da LED tubular, e o consumo da LED compacta é
muito inferior das outras. A lâmpada LED compacta obteve o menor custo levando em
conta um tempo de vida útil de 50000 horas, seu custo unitário inicial e seu custo de
52
instalação. Ela obteve um custo 45,7% menor em comparação com a fluorescente
compacta, seu concorrente direto. A LED tubular obteve um custo 36,61% menor em
comparação com fluorescentes tubulares.
Em seguida, buscou-se a lâmpada de LED compacta que obtivesse o melhor
índice de eficiência nas Tabelas do INMETRO. A Lâmpada de LED compacta da
Empalux, modelo AL07362, possui o melhor índice de eficiência de 95,71. Trata-se de
uma lâmpada com pouco fluxo luminoso (670lm) e uma temperatura fria de 6400K,
porém possui um IRC maior que 80. Não foram encontradas especificações específicas
sobre uma tecnologia do modelo AL07362 da Empalux.
4.1.5.3 Tempo de retorno
Para saber se vale a pena a troca de uma fluorescente por LED tanto para tubular
quanto para compacta, criou-se a Tabela 4.1.5.3. A tabela possui os dados pertinentes
para fazer-se uma comparação de tempo de retorno entre as lâmpadas. A tabela foi
montada levando em consideração que uma lâmpada precisa ser trocada. Ela mostra
qual seria a diferença de preço de uma lâmpada fluorescente e uma lâmpada LED.
Também mostra o tempo de retorno que essa diferença leva para ser compensada pelo
menor consumo da lâmpada de LED.
Tipos de
lâmpada
Potência
(W)
Custo
unitário
(R$)
Diferença de
custo
unitário (R$)
Consumo
mensal
(kWh/R$)
Diferença
entre
consumo
mensal
(kWh/R$)
Tempo de retorno
(Aproximado)
Fluorescente
Compacta 23 16,00
24,00
4,14/2,07
2,16/1,08 1 ano e 10 meses
LED compacta 11 40 1,98/0,99
Fluorescente
Tubular 36 9,50
30,5
6,48/3,24
2,88/1,44 1 ano e 9 meses
LED tubular 20 40 3,60/1,8
Tabela 4.1.5.3 – Tempo de retorno na troca de fluorescente para LED.
Observa-se que o retorno é relativamente curto se comparado a vida útil de uma
lâmpada de LED. Caso uma lâmpada de LED compacta fique acesa 6 horas por dia
levaria cerca de 23 anos para que ela chegasse ao final de sua vida útil. Isso equivale a
53
uma economia de 300 reais ao longo desses 23 anos, já descontando o tempo de retorno.
Parece pouco mas isso é somente para uma lâmpada.
Observou-se também que por mais que o consumo da LED tubular seja maior
que o consumo da LED compacta, a diferença do consumo mensal é maior e
consequentemente o seu tempo de retorno é menor.
Além disso, os fabricantes tem papel essencial no desenvolvimento de novas
tecnologias. Muitas vezes eles patrocinam pesquisas ou até mesmo pesquisam eles
mesmos em seus centros de pesquisa novas formas e tecnologias. Dessa forma, para que
se encontre o que há de melhor sobre eficiência energética no mundo pesquisou-se os
principais fabricantes das tecnologias de iluminação e refrigeração.
Assim, a seguir, a título informativo, realizou-se uma pesquisa pelos principais
desenvolvedores e investidores de tecnologias de iluminação no âmbito da eficiência
desses equipamentos e para uso residencial.
Os gráficos a seguir foram encontrados através dos maiores depositantes de
pedidos de patente da tecnologia LED. Isto é, as empresas que mais investem nessas
tecnologias para sua eficiência e, portanto depositam mais pedidos de patentes nessas
áreas.
4.1.6 Principais desenvolvedores e investidores de tecnologia LED
A seguir apresenta-se os 10 maiores depositantes de patentes de tecnologia LED
para residências. O Gráfico 4.1.6 mostra esses investidores. Dessas 10 empresas,
buscaram-se os produtos no mercado que fossem os mais eficientes possíveis que será
apresentado nos itens seguintes.
54
Gráfico 4.1.6 – Em porcentagem, os 10 maiores depositantes sobre a tecnologia LED em
residências.
Nota-se que os maiores depositantes desses pedidos são de origem japonesa
(Panasonic, Kyocera, CREE, TokyoElectron, etc..) e a holandesa Philips.
4.1.6.1 Comparação das Tecnologias LED das principais
desenvolvedoras
Para melhor analisar-se a eficiência dos principais desenvolvedores de LEDs
buscou-se seus produtos no mercado. A empresa CREE fabrica LEDs para aquários e,
portanto não será alvo dessa pesquisa. Assim, as 3 maiores depositantes de pedidos de
patentes para essa tecnologia são Panasonic, Kyocera e Philips.
Os LEDs estão começando a tomar conta do mercado. Os valores de eficiência
para a tecnologia que até então se usa normalmente em residências como lâmpadas
incandescentes e fluorescentes compactas são em média 12,8 e 63,3 lm/W
respectivamente. Nas tabelas no INMETRO a lâmpada de LED com maior eficiência
possui 100 lm/W. Procurou-se assim as lâmpadas que possuíssem eficiência melhor que
55
100 lm/W para lâmpadas compactas e 80 lm/W para lâmpadas tubulares fabricadas
pelas Panasonic, Kyocera e Philips, que estivessem disponíveis no mercado nacional e
internacional.
4.1.6.2 Panasonic Industrial Devices
A empresa Panasonic é de origem japonesa e atualmente é conhecida por seus
eletrodomésticos, sobretudo seus televisores. Entretanto ela pesquisa e desenvolve
outros campos de tecnologia como LEDs e luminárias.
A seguir na Tabela 4.1.6.2 o quadro de especificações de umas das ultimas
inovações em tecnologia LED da Panasonic, o modelo TP-T8SMD384-20WRS que
trata de tubo de LED.
Potência (W) 20
Tensão (V) 110
Fluxo luminoso
(lm) 1897
Eficiência (lm/W) 94,85
Preço (R$) 123,00
Tabela 4.1.6.2 – Tabela referente às especificações técnicas do modelo de LED LNJ03004BDD1.
Nota-se que a eficiência da lâmpada Panasonic é cerca de 34,96% mais eficiente,
que a lâmpada LED tubular mais eficiente das tabelas do INMETRO.
4.1.6.3 Kyocera LED
Os modelos da Kyocera ainda estão em desenvolvimento e por isso só podem ser
encontrados em bibliografias japonesas, entretanto se conseguiu encontrar seu consumo
e seu fluxo luminoso.
A seguir na tabela 4.1.6.3 o quadro de especificações de umas das ultimas
inovações em tecnologia LED da Kyocera, o modelo LDL40S39/18/16G13ACF, que
trata de tubo de LED.
56
Potência (W) 18
Tensão (V) Não informado
Fluxo luminoso
(lm)
1600
Eficiência (lm/W) 88,9
Preço (R$) 89,23
Tabela 4.1.6.3 – Tabela referente às especificações técnicas do modelo de
DL40S39/18/16G13ACF.
Nota-se que a eficiência da lâmpada Panasonic é cerca de 10,02% mais eficiente,
que a lâmpada LED tubular mais eficiente das tabelas do INMETRO.
4.1.6.4 Philips LED
A Philips possui uma gama de produtos de LEDs muito grande e, por isso houve
uma grande dificuldade de se encontrar a tecnologia LED mais desenvolvida. Por esse
motivo escolheu-se a tecnologia com maior Lm/W encontrado, o produto tem como
denominação “Philips Fortimo LED system SLM Gen4”, no qual nessa gama de
produtos foi encontrado o modelo “Fortimo LED SLM 1100lm 840 L13 G4”.
A seguir na tabela 4.1.6.4 o quadro de especificações do modelo Fortimo LED
SLM 1100lm 840 L13 G4, que é um modelo de lâmpada do tipo compacta.
Potência (W) 10
Tensão (V) Não informado
Fluxo luminoso
(lm)
1330
Eficiência (lm/W) 133
Preço (R$) 56,04
Tabela 4.1.6.4 – Tabela referente às especificações técnicas do modelo de Fortimo LED SLM
1100lm 840 L13 G4.
Nota-se que a eficiência da lâmpada Philips é cerca de 24,82% mais eficiente
que a lâmpada LED compacta mais eficiente das tabelas do INMETRO.
Pode-se perceber que as atuais tecnologias recém desenvolvidas pelas
fabricantes Panasonic, Kyocera e Philips possuem uma eficiência excepcionalmente
superior comparada as lâmpadas incandescentes, fluorescentes compactas e LEDs das
57
tabelas do INMETRO. Principalmente o módulo LED de geração 4 da Philips com um
aproveitamento de 133 lm/W.
4.2 Climatização ambiental
Atualmente no ambiente de refrigeração há muitos tipos de tecnologia para
climatização ambiental.
Normalmente os sistemas de condicionamento de ar possuem quatro
componentes básicos: compressor, condensador, evaporador e motor ventilador. O
condicionador de ar tem como seu principal objetivo deixar ambientes em temperaturas
agradáveis criando uma sensação de conforto térmico (aquecendo ou refrigerando) ou
até mesmo em determinados ambientes em que o seu uso é indispensáveis como por
exemplo: CDP, Laboratórios, Hospitais, etc.
O principio de funcionamento dos condicionadores de ar, nada mais é do que a
troca de temperatura do ambiente, através da passagem do ar pela serpentina do
evaporador que por contato sofre queda ou aumento de temperatura, dependendo do
ciclo utilizado, baixando a umidade relativa do ar.
Quando alcançado a temperatura desejada se faz uma leitura através de um
sensor localizado no evaporador que este por sua vez desliga o compressor, fazendo
com que o equipamento mantenha a temperatura, qualquer variação na temperatura
estipulada aciona-se novamente o compressor que é responsável pela circulação do gás
refrigerante dentro do sistema.
Buscou-se sobre diferentes tipos de aparelhos de refrigeração de ambientes para
residências. Entre eles temos dos tipos: Janela, SPLIT, e Cassete e suas diferenças são
melhor evidenciadas na Tabela 4.2.1.
58
Tabela 4.2.1 – Diferenças entre os aparelhos de ar-condicionado para refrigeração para
ambientes residenciais.
4.2.1 Condicionador do tipo janela
São os produtos compactos de menor valor agregado e possuem o evaporador e
condensador no mesmo gabinete. Equipamento com algumas restrições para instalação
em determinados edifícios ou residências, como por exemplo alteração de fachada. A
Figura 4.2.1 mostra um exemplo desse tipo.
Figura 4.2.1 – Condicionador do tipo janela.
4.2.2 Condicionador do tipo Split
O ar condicionado split possui evaporador, (Figura 4.2.2.1) e condensador
(Figura 4.2.2.2) separados; e interligados através de tubulações de cobre que nos
permite uma grande distância entre as unidades e flexibilidade de instalação,
proporcionando menor nível de ruído, e uma melhor distribuição do ar devido a grande
59
área de insufalamento do ar, tornando-se mais econômico. As Figuras 4.2.2.1 e 4.2.2.2
mostram um exemplo desse condicionador de ar.
Figura 4.2.2.1 – Evaporador do condicionador SPLIT
Figura 4.2.2.1 – Condensador do condicionador SPLIT
4.2.3 Condicionador do tipo Cassete
O Ar condicionado do tipo cassete é um ar condicionado do tipo SPLIT, porém
ele é embutido no teto ocupando menos espaço útil e harmoniza-se melhor com a
decoração de uma residência ou escritório. Possui um design discreto que não chama a
atenção. Os modelos cassete possuem capacidade de refrigeração que variam de 11000
BTU/h a 51000 BTU/h. São ideais para ambientes de médio a grande porte. A Figura
4.2.3 ilustra como são esses condicionadores.
60
Figura 4.2.3 - Condicionador do tipo Cassete.
4.2.4 Comparação de eficiência entre os modelos de condicionadores
O condicionador de ar do tipo cassete é majoritariamente utilizado em ambientes
comerciais e, portanto será excluído da pesquisa. Para que se pudesse verificar qual
tecnologia oferece a melhor eficiência para as residências, foram consultadas
novamente as tabelas do INMETRO. Para que se pudesse mensurar, foi determinado
que normalmente em uma residência o aparelho de condicionamento de ar fica no
quarto. Para tal foi dimensionado que os aparelhos buscados fossem para tal finalidade.
Em consequência a capacidade de refrigeração foi fixada em 9000 Btus que seria uma
capacidade de refrigeração média recomendada para um quarto. A tabela 4.2.2
representa a comparação encontrada.
61
Tipo de
tecnologia Marca Modelo
Potência
(W)
Capacidade
(Btus/h)
EER
(Btu/h/W)
Custo
por
unidade
(R$)
Consumo
mensal
(kWh/mês)/(R$)
*
Janela GREE GJ9-22LM/B 920 9.000 9,78 950,00 44,16/22,08
Split
normal SAMSUNG
AR09HPSUAWQNAZ
AQ09UWBUNXAZ 785 9.000 11,46 1050,00 37,68/18,84
Split
inverter FUJITSU
ASBG09LJCA
AOBG09LJC 650 9.000 13,14 1700,00 31,00/15,50
Tabela 4.2.2 – Comparativo entre os aparelhos de ar-condicionado para refrigeração para
ambientes residenciais. (*) Estimou-se o custo mensal com o ar condicionado ligado 8 horas
por dia, 6 dias ao mês. O número de 6 dias foi estimado levando em consideração que o
condicionador de ar será usado somente no verão e não em todos os dias. Estimou-se então
um uso de 15 dias por mês nos meses de novembro a março. 75 dias no ano. Fazendo a
mesma proporção para o mês, encontra-se aproximadamente 6 dias ao mês.
O mais eficiente entre eles é do tipo Split e nesse tipo de tecnologia existe o do
tipo rotação variável, mais conhecido como “inverter”. O modelo da marca FUJITSU
possui o melhor índice de eficiência, de acordo com o INMETRO. Comparando o
melhor índice do aparelho tipo janela com o melhor índice do SPLIT inverter, o SPLIT
inverter possui um consumo 29,34% menor que o aparelho do tipo janela. Por ser uma
tecnologia mais nova seu preço encontra-se 79,00% maior que o condicionador de ar do
tipo janela, porém possui um consumo mensal de cerca de 30% menor. O tempo de vida
útil dos condicionadores de ar não é informado pelos fabricantes e não está presente nas
tabelas do INMETRO e portanto não foi considerado para essa avaliação.
A tecnologia por trás do SPLIT inverter é melhor mostrada no Gráfico 4.2, em
que o compressor de um condicionador comum (janela ou SPLIT normal) liga para o
arranque do motor (trabalhando em sua capacidade máxima desde a partida) a fim de
resfriar o ar até que chegue à temperatura desejada e desliga logo após (o que consome
bastante energia ocasionando picos elétricos e deixando a temperatura do ambiente
instável).
O equipamento com Tecnologia Inverter não desliga ao atingir a temperatura,
porém, ele assume um comportamento similar a um modo de 'Stand-by' pois possui um
dispositivo interno que ajusta a frequência do motor de compressão e consequentemente
seu giro, ficando sempre em funcionamento mas trabalhando gradualmente de acordo
62
com a temperatura do ambiente, diminuindo sua rotação e variando-a sempre que
necessário. Assim mantém a temperatura estável e evita picos elétricos e consumo
excessivo, proporciona sustentabilidade, economia, menor nível de ruído e proteção
elétrica.
Uma maneira de fácil comparação é comparar a energia elétrica ao consumo de
combustível de um automóvel. O consumo de combustível de um automóvel é maior no
centro de uma cidade do que em uma rodovia, pois o trânsito na cidade exige que se
façam muitas paradas e consequentemente, muitas arrancadas que é onde se utiliza mais
combustível para retirar o veículo da inércia.
Assim é um compressor de um equipamento de ar condicionado convencional:
Desliga sempre ao atingir a temperatura e necessita de uma força de arranque toda vez
que deve equilibrar novamente a temperatura. Aproveitando o exemplo, pode-se dizer
que também é mais rápido se chegar à velocidade desejada com um veículo em
movimento, ainda que em baixa velocidade, do que com um veículo inicialmente
parado. Isso se assemelha à rapidez com que o condicionador de ar inverter alcança a
temperatura desejada em comparação ao convencional [25].
Gráfico 4.2 – Gráfico comparativo entre Ar condicionado tradicional e ar condicionado com a
tecnologia inverter [25].
63
4.2.5 Tempo de retorno
Para saber se vale a pena a troca de um aparelho do tipo janela por um SPLIT
norma ou para um SPLIT inverter, criou-se a Tabela 4.2.5. A tabela possui os dados
pertinentes para fazer-se uma comparação de tempo de retorno entre os
condicionadores. A tabela foi montada levando em consideração que é necessário trocar
um aparelho do tipo janela. Ela mostra qual seria a diferença de preço de um aparelho
SPLIT normal e um SPLIT inverter. Também mostra o tempo de retorno que essa
diferença leva para ser compensada pelo menor consumo do SPLIT inverter.
Tipo de
condicionadores
Potência
(W)
Custo
unitário
(R$)
Diferença de
custo
unitário (R$)
Consumo
mensal
(kWh/R$)
Diferença
entre
consumo
mensal
(kWh/R$)
Tempo de retorno
(Aproximado)
Janela 920 950,00
100,00
44,16/22,08
6,48/3,24 2 anos e 7 meses
SPLIT normal 785 1050,00 37,68/18,84
Janela 920 950,00
750,00
44,16/22,08
13,16/6,58 9 anos e 6 meses
SPLIT inverter 650 1700,00 31,00/15,50
Tabela 4.1.5.3 – Tempo de retorno na troca condicionadores de ar.
Observa-se que o retorno da comparação janela x SPLIT normal é relativamente
curto se comparado à vida útil de um ar condicionado (aproximadamente 7 a 10 anos
dependendo do uso correto do aparelho [26]). Também observado que o tempo de
retorno de um ar condicionado SPLIT inverter é longo. A vida útil do SPLIT inverter é
um pouco maior que 10 anos, uma vez que o motor não sofre o desgaste do liga/desliga
frequente [27]. Mesmo assim ainda não é atrativo para o consumidor adquirir um ar
condicionado SPLIT inverter.
No caso da troca de um aparelho janela por um SPLIT normal, a sua economia
ao longo dos 7 anos e 3 meses restantes de vida útil seria de R$ 287,80.
Por mais que o ar condicionado SPLIT do tipo inverter não tenha um tempo de
retorno curto, ele é o mais eficiente em conversão de energia para refrigeração de
ambientes residências e, por isso foi escolhido para um novo levantamento de
eficiência. No Capítulo 6 levantaram-se dados estatísticos sobre a proteção que essa
64
tecnologia vem ganhando, para melhor compreender-se quais empresas investem mais
nessa tecnologia hoje em dia e assim encontrar o melhor índice de eficiência para a
refrigeração residencial com a tecnologia SPLIT inverter.
Além disso, como foi feito para iluminação, para que se encontre o que há de
melhor sobre eficiência energética no mundo pesquisou-se os principais fabricantes das
tecnologias de refrigeração.
Assim, a seguir, a título informativo, realizou-se uma pesquisa pelos principais
desenvolvedores e investidores de tecnologias de SPLIT inverter no âmbito da
eficiência desses equipamentos e para uso residencial.
Os gráficos a seguir foram encontrados através dos maiores depositantes de
pedidos de patente da tecnologia Split inverter. Isto é, as empresas que mais investem
nessas tecnologias para sua eficiência e, portanto depositam mais pedidos de patentes
nessas áreas.
4.2.6 Principais desenvolvedores e investidores de tecnologia de
refrigeração SPLIT inverter
A seguir apresenta-se os 10 maiores depositantes de patentes de tecnologia
SPLIT inverter para residências. O Gráfico 4.2.6 mostra esses investidores. Dessas 10
empresas buscou-se os produtos no mercado que fossem os mais eficientes possíveis
que serão mostrados nos itens seguintes.
65
Gráfico 5.2 –10 maiores depositantes sobre a tecnologia SPLIT inverter.
Observa-se que a maior detentora de registros é a Mitsubishi Eletric, sendo
seguida de perto pela Daikin Industries. As duas são de origem japonesas. A LG
Eletronics vem logo em seguida como a representante sul coreana do grupo.
4.2.6.1 Comparação das Tecnologias refrigeração SPLIT inverter das
principais desenvolvedoras
Assim como no LED, para analisar-se a eficiência da tecnologia dos principais
desenvolvedores de tecnologia de Ar condicionado SPLIT do tipo inverter buscou-se os
produtos no mercado. Assim, as 3 maiores depositantes de pedidos de patentes para essa
tecnologia são Mitsubishi Eletric, Daikin Industries e LG Eletronics.
Nos itens anteriores conseguiu-se ver que os SPLITS inverter vem entrando no
mercado ainda tímidos com valores de produto ainda alto. Os valores de eficiência para
a tecnologia que até então para o SPLIT normal e janela são em média 11,46 e 9,78
Btus/h/W respectivamente. Nas tabelas no INMETRO o condicionador de ar com maior
66
eficiência possui 13,14 Btus/h/W. Procurou-se assim os condicionadores de ar que
possuíssem eficiência melhor que 13,14 Btus/h/W para os fabricantes Mitsubishi
Eletric, Daikin Industries e LG Eletronics, que estivessem disponíveis no mercado
nacional e internacional.
4.2.6.2 Mitsubishi Eletric
A multinacional Mitsubishi de origem japonesa possui um ramo que se chama a
Mitsubishi Eletric. Essa produz e pesquisa entre muitos produtos, maquinas,
equipamentos elétricos e ar condicionados. O modelo escolhido é o ultimo top de linha
da Mitsubishi Eletric e é considerado como um dos mais eficientes energeticamente. O
modelo é um modelo SPLIT inverterda série M com modelo exterior de número MUY-
GE09NA e modelo interior MSY-GE09NA.
A seguir na Tabela 4.2.6.2 o quadro de especificações do modelo MUY-
GE09NA/MSY-GE09NA.
Modelo Exterior MUY-GE09NA
Modelo Interior MSY-GE09NA
Capacidade (Btu/h) 9000
EER (Btu/h/W) 13,63
Preço (R$) 4960,00
Tabela 4.2.6.2–Especificações técnicas do modelo de SPLIT inverter MUY-GE09NA/MSY-
GE09NA.
Nota-se que a eficiência condicionador de ar da Mitsubishi Eletric é cerca de
3,6% mais eficiente que o condicionador mais eficiente das tabelas do INMETRO. Um
resultado pouco satisfatório para uma das que mais investem na tecnologia.
4.2.6.3 Daikin Industries
Como já mencionado a Daikin Industries é uma empresa japonesa voltada para o
desenvolvimento de tecnologias de refrigeração. Um de seus últimosdesenvolvimentos
é o modelo SPLIT inverter da linha Quaternity com modelo exterior de número
RXG09HVJU e modelo interior de número FTXG09HVJU.
A seguir na Tabela 4.2.6.3 o quadro de especificações do modelo
RXG09HVJU/FTXG09HVJU.
67
Modelo Exterior RXG09HVJU
Modelo Interior FTXG09HVJU
Capacidade (Btu/h) 9000
EER (Btu/h/W) 15,8
Preço (R$) 7750,00
Tabela 4.2.6.3 – Especificações técnicas do modelo de SPLIT inverter
RXG09HVJU/FTXG09HVJU.
Nota-se que a eficiência condicionador de ar da Daikin Industries é cerca de
16,84% mais eficiente que o condicionador mais eficiente das tabelas do INMETRO.
Um resultado bem mais satisfatório do que o modelo da Mitsubishi Eletric.
4.2.6.4 LG Eletronics
A LG Eletronics é uma empresa multinacional Sul Coreana que desenvolve
diferentes tipos de eletrônicos como televisores, celulares e aparelhos de ar
condicionado. Um de seus últimos desenvolvimentos para ar condicionado SPLI
inverter é o modelo SPLIT inverter da linha LG LSU com modelo exterior de número
LSU090HYV e modelo interior também de número LSN090HYV.
A seguir na Tabela 4.2.6.4 o quadro de especificações do modelo
LSN090HYV/LSN090HYV.
Modelo Exterior LSN090HYV
Modelo Interior LSN090HYV
Capacidade (Btu/h) 9000
EER (Btu/h/W) 16,4
Preço (R$) 6820,00
Tabela 4.2.6.4 – Especificações técnicas do modelo de SPLIT inverter LSN090HYV/LSN090HYV.
Nota-se que a eficiência condicionador de ar da LG Eletronics é cerca de
19,88% mais eficiente que o condicionador mais eficiente das tabelas do INMETRO.
Um resultado que demonstra é possível encontrar equipamentos bem mais eficientes
fora do Brasil. O custo do aparelho mostra o quão elevado o preço da eficiência pode
chegar. Se comparado aos condicionadores de ar do tipo janela e do tipo SPLIT normal,
a eficiência chega a ser 40,37% e 30,13 respectivamente.
68
Pode-se observar que os aparelhos de refrigeração do tipo SPLIT inverter
comercializados fora do Brasil possuem uma eficiência maior do que os que são
comercializados dentro do país.
4.3 Refrigeradores
Nos últimos dez anos, o refrigerador tornou-se 70% mais eficiente do que era há
10 anos. Pelo fato de que o consumidor passa a ter mais informação e escolher de forma
mais consciente, a indústria atende a esta expectativa e acaba pesquisando e
desenvolvendo equipamentos mais eficientes [28].
Atualmente, existem dois tipos de tecnologia de refrigeradores que dominam o
mercado, os refrigeradores normais e os denominados “frost free”.
Frost free significa sem gelo, em português. O termo é um tipo de tecnologia
também conhecida como no-frost ou auto-defrost, que é um sistema de refrigeração
avançado, controlado eletronicamente e caracterizado pela sua capacidade de
refrigeração sem produção de gelo. Com o frost free, os odores diminuem, devido à
constante circulação de ar dentro do compartimento de frio e à presença de filtros, a
qualidade de frio aumenta, tornando-se um frio mais saudável, a circulação de ar
permite com que a temperatura seja atingida em todas as zonas do aparelho, assim deixa
de ser necessário descongelar periodicamente o aparelho, pois os alimentos não se
agarram no congelador e ficam mais visíveis e saudáveis, pois não são "queimados"
pelo gelo.
A maior desvantagem deste sistema é a diminuição do espaço útil dos aparelhos.
O fato de ter dutos a canalizarem o frio, resistências e um evaporador relativamente
grande dentro do compartimento de frio consome espaço. Além disso, o consumo de
energia é superior devido ao uso de resistências elétricas existentes no condensador
[29]. A Figura 4.3.1 mostra um comparativo de um freezer de um refrigerador frost free
(esquerdo) e de uma geladeira normal (direito).
69
Figura 4.3.1 – Comparativo entre refrigerador frost free e refrigerador normal.
Para que pudesse ser melhor averiguado o quanto cada tipo de sistema de
refrigeradores possui de eficiência montou-se a Tabela 4.3.1 que mostra os valores de
consumo para refrigeradores mais vendidos no Brasil no ano de 2014. A tabela foi
dividida nos tipos de refrigeradores que existem: refrigerador normal (1 porta),
refrigerador Frost-free (1 porta), refrigerador normal (2 portas) e refrigerador Frost-free
(2 portas).
Devido aos diferentes tipos de volumes de cada aparelho e devido que se um
aparelho refrigera um volume maior, ele gasta mais decidiu-se que para melhor julgar se
um refrigerador é mais eficiente que outro, um novo índice foi estabelecido, o de
kWh/mês por litro. Esse índice mede quanto o refrigerador gasta mensalmente para cada
litro de volume útil que ele possui, visto que um refrigerador maior gasta normalmente
mais energia elétrica que um refrigerador menor.
70
Categoria Marca Modelo Volume
interno (l)
Consumo
mensal
(kWh/mês)
Eficiência
(Kwh/mês/l)
Custo
unitário
(R$)
Normal (1
porta) Electrolux R250 240 24,1 0,1004 700,00
Frost-free
(1 porta) Brastemp BRM50NB 429 56 0,1305 2500,00
Normal (2
portas) Electrolux DC33A 251 40,9 0,1629 1140,00
Frost-free
(2 portas) Electrolux DFW35 277 48,4 0,1747 1400,00
Tabela 4.3.1 – Refrigeradores mais vendidos no Brasil no ano de 2014 separados por categoria
[30].
Esses índices antigos tem de ser comparados com índices novos. Para isso a
Tabela 4.3.2 foi criada com os melhores índices de eficiência do INMETRO. Ao todo o
Inmetro avaliou maio de 2015, 370 aparelhos. A categoria que obteve mais aparelhos
foi a categoria frost-free (2 portas).
Categoria Marca Modelo
Volume
interno
(l)
Consumo
mensal
(kWh/mês)
Eficiência
(Kwh/mês/l)
Custo
unitário
(R$)
Normal (1
porta) Electrolux RE 35 262 19,5 0,0744 790,00
Frost-free
(1 porta) Samsung RR82W 348 23,7 0,0681 2600,00
Normal (2
portas) Gorenje HZZS3061F 294 29,4 0,1000
Não
disponível
Frost-free
(2 portas) Liebherr CS 1660 438 36,6 0,0835 26000,00
Tabela 4.3.2 – Modelos de refrigeradores mais eficientes [16].
71
Nota-se que o refrigerador da marca Electrolux possui o menor valor mensal de
kWh gasto. Porém, o refrigerador 1 porta da Samsung normal é o que possui o menor
gasto mensal de energia elétrica para cada litro de volume refrigerado. Os fabricantes e
as das tabelas do INMETRO não informam a vida útil dos aparelhos.
Para cada categoria, os valores de consumo de energia elétrica diminuíram
respectivamente 25,9%, 47,8%, 38,6% e 52,2%.
4.3.1 Tempo de retorno
Na tabela do INMETRO a categoria que possui mais aparelhos é a frost-free 2
portas. Como essa categoria possui mais aparelhos, ela foi a escolhida para avaliar-se o
tempo de retorno na aquisição.
Para tal finalidade, criou-se a Tabela 4.3.1.1. A tabela possui os dados
pertinentes para fazer-se uma comparação de tempo de retorno entre os refrigeradores
frost-free 2 portas. A tabela foi montada levando em consideração que é necessário
trocar um aparelho antigo e menos eficiente (Aparelho da tabela 4.3.1). Ela mostra qual
seria a diferença de preço do aparelho menos eficiente da categoria escolhida e um mais
eficiente da mesma categoria. Também mostra o tempo de retorno que essa diferença
leva para ser compensada pelo consumo do refrigerador eficiente.
Categoria Marca
Custo
unitário
(R$)
Diferença de
custo unitário
(R$)
Consumo
mensal
(kWh/R$)
Diferença entre
consumo mensal
(kWh/R$)
Tempo de retorno
(Aproximado)
Normal (1
porta)
Electrolux 700,00
90,00
24,10/12,05
4,60/2,30 3 anos e 3 meses
Electrolux 790,00 19,50/9,75
Frost-free
(1 porta)
Brastemp 2500,00
100,00
56,00/28,00
32,30/16,15 6 meses
Samsung 2600,00 23,70/11,85
Normal (2
portas)
Electrolux 1140,00
xxx
40,90/20,45
11,50/5,75 xxx
Gorenje Não
disponível 29,40/14,70
Frost-free
(2 portas)
Electrolux 1400,00
24600
48,40/24,20
11,80/5,90 347 anos e 5
meses Liebherr 26000,00 36,60/18,30
Tabela 4.1.5.3 – Tempo de retorno na troca de refrigeradores.
72
Observa-se que o menor retorno é para o refrigerador da categoria Frost-free 1
porta. Devido ao fato de o refrigerador da marca Goremje não possuir um preço
disponível acessível, fez com que não fosse possível calcular o tempo de retorno para a
categoria normal 2 portas. O valor de retorno para a categoria Frost-free duas portas é
muito elevado comparado às outras categorias, pois o modelo da marca Liebherr é um
modelo de refrigerador de luxo e, portanto possui um preço mais elevado.
A vida útil de um refrigerador é de aproximadamente 13 anos [31]. O
refrigerador que obteve o tempo de retorno mais rápido foi a categoria Frost-free 1
porta. Para essa categoria, a sua economia ao longo dos 12 anos e 6 meses restantes de
vida útil seria de R$ 2422,50.
Não foram encontrados especificações sobre uma tecnologia do modelo RE 35
da Samsung que seja específica para a redução de consumo e eficientização da
refrigeração.
4.4 Aquecimento de água
Presente em 72% dos lares brasileiros o chuveiro elétrico é o mais utilizado para
o aquecimento de água [32]. Dos mais de 361 modelos analisados em janeiro de 2015
pelo INMETRO, todos eles possuem uma eficiência maior que 95%, ou seja, 95% de
toda a energia elétrica gerada na forma de calor pelo chuveiro elétrico é transferida
diretamente para a água e não se perde para, por exemplo, o ar [16]. O chuveiro elétrico
sempre é levado como o vilão do consumo de energia elétrica das residências
brasileiras, no entanto não há maneira de eficientizar mais a sua tecnologia. O que
geralmente acontece é o seu mau dimensionamento.
Quem gosta de tomar banho com água bem quente precisa saber que chuveiros
mais potentes gastam mais energia elétrica. Por isso, na hora de comprar um chuveiro,
não basta escolher um modelo com etiqueta de eficiência energética “A” ou “B”, é
preciso considerar a região do país em que se vive. Por exemplo, quem mora em uma
área mais fria precisa de um chuveiro que esquente mais a água. Para isso, ele precisa
ter maior potência (consequentemente, terá a classificação, no mínimo, “C” quanto ao
consumo de energia).
Os dimensionamentos para os chuveiros elétricos para cada região são dados da
forma de que quanto mais frio a região é, maior terá que ser a sua potência e, portanto,
73
maior será seu gasto de energia. Por exemplo, as regiões norte e nordeste talvez sequer
necessitem chuveiro elétrico, caso necessite será de uma potência baixa entre 2400 W a
3500 W. Nas regiões centro oeste e sudeste o chuveiro precisa de uma potência um
pouco maior entre 3500 W a 5700 W, entretanto algumas regiões de altitude mais
elevada e, portanto de temperaturas mais baixas precisariam de uma potência maior. Na
região sul a potência do chuveiro deve ser alta, entre 5700 W a 7900 W ou maior, uma
vez que as temperaturas são mais baixas.
4.4.1 Consumo chuveiro elétrico
Para que se pudesse avaliar a eficiência dos aquecedores de água é necessário
estudar o seu consumo. O consumo de um chuveiro elétrico é normalmente dado pelo
tempo de banho no qual ele fica ligado. Para que se pudesse estimar esse gasto mensal
foi montada a Tabela 4.4.1 que revela o consumo médio de um chuveiro elétrico em
residências. O consumo foi calculado de maneira que para uma casa com 4 pessoas,
cada uma tomando um banho de 15 minutos, dois banhos por dia, gera um total de duas
horas do aparelho ligado. O consumo foi calculado para cada chuveiro corresponde a
cada região do Brasil.
Modelo Pnom
(W)
Uso/dia cada
(Horas)
uso/mês
(dias)
Consumo
kWh/mês
Custo
unitário
(R$)
Lorenzetti - Bella
ducha 6800 2 30 408,00 40,00
La Valle -
Maxxima 5400 2 30 324,00 Não
disponível
Lorenzetti - Maxi
ducha 3200 2 30 192,00 40,00
Tabela 4.4.1 – Dimensionamento do consumo mensal de um chuveiro elétrico.
Temos que para cada dimensionamento de chuveiros elétricos há um consumo,
para tanto se um usuário prefere gastar menos na conta de energia com somente o
chuveiro elétrico, ele deve escolher um com uma potência menor. A consequência é o
chuveiro não conseguir esquentar em uma temperatura confortável para o usuário. Nota-
se que independente da potência do chuveiro, o custo dele é o mesmo para esses
modelos.
74
Outra alternativa para o aquecimento de água residencial são os aquecedores
elétricos de acumulação (boilers).
4.4.2 Aquecedores por acumulação (Boilers)
Os aquecedores elétricos de acumulação são usualmente chamados de boilers.
Tem formato similar aos aquecedores a gás de acumulação: uma espécie de grande
cilindro metálico.
A água fica acumulada dentro deste cilindro e permanece aquecida por
resistências elétricas e por uma ou mais camadas de isolantes térmicos. As vantagens
desse sistema são sua eficácia na produção de água quente e a possibilidade de atender
diversos pontos da residência que precise de água quente. A desvantagem deste sistema
é o alto consumo de energia, posto que ele trabalha ininterruptamente para manter a
água aquecida e a disponibilidade de um local para armazenamento da água.
A fim de buscar o boiler elétrico mais eficiente para as residências, e para
calcular-se o seu consumo mensal, buscaram-se os diferentes modelos nas tabelas do
INMETRO. É estimado que o boiler fica ligado em média 6 horas por dia [34]. Então
foi criada a Tabela 4.4.2 que mostra os Boilers que obtiveram as melhores eficiências.
Marca Modelo Volume
(l)
Potência
(W)
Uso/dia
cada
(Horas)
uso/mês
(dias)
Consumo
(kWh/mês)
Eficiência
– EE (%)
Custo
unitário
(R$)
TRANSSEN AP 200
LT 200 2000
6 30 360,00 81,9 2400,00
TUMA AQ-200 200 2500 6 30
450,00 75,8 Não
disponível
OURO
FINO B-200 200 2000
6 30 360,00 76,7 750,00
Tabela 4.4.2 – Características técnicas dos boilers mais eficientes de acordo com o INMETRO
[16].
A conclusão que se tira dessa comparação é que para as regiões mais quentes do
Brasil como norte e nordeste vale mais a pena um chuveiro elétrico seja pelo preço, seja
pelo consumo. Para as regiões mais frias como sul e sudeste o Boiler vem como uma
75
solução de consumo menor que o chuveiro elétrico, porém com preço muito elevado. A
coluna de eficiência foi estipulada pelo INMETRO e não foi encontrado como esse
índice é encontrado. Porém deve levar em conta o isolamento térmico do boiler e a sua
capacidade de manter a água quente por mais tempo [34]. Não foi encontrada a vida útil
nas tabelas do INMETRO nem através dos sites dos fabricantes. Para uma substituição
de um chuveiro elétrico de 6800 Watts por um boiler como, por exemplo, o da
Transsen, um usuário chega a economizar 11,77% no consumo mensal.
Então, para melhorar o desempenho na hora de aquecer a água não há como
eficientizar muito mais o consumo da energia elétrica através do chuveiro elétrico. O
que se pode fazer é a substituição do chuveiro pelo boiler nas áreas que mais convém
como, por exemplo, sul e sudeste. Dessa maneira se mantem o mesmo conforto térmico
e se consome menos. Além disso, há outro tipo de tecnologia que aquece a água e não
consome energia elétrica. Essa tecnologia é tratada no próximo item.
4.4.3 Aquecedores solares
De 2005 a 2012 houve uma diminuição de 4,2% da participação dos chuveiros
elétricos no consumo total de residências. Essa diminuição se deve em especial à
penetração do aquecimento solar. O uso de aquecedores solares não representa
exatamente o conceito de eficiência energética. Entretanto a contabilização de seu uso é
importante, pois representa um consumo evitado a partir de uma fonte renovável. Entre
2005 e 2012 o percentual de residências que contavam com aquecedores solares
aumentou de 1,3% para 4,7%. Tal aumento se deve principalmente do fato de os
aquecedores solares fazerem parte do programa “Minha Casa Minha Vida” do governo
federal brasileiro. Como consequência da adoção desta tecnologia no país, estima-se
que aproximadamente 1,081 GWh de consumo de energia elétrica no ano de 2012 foi
evitado, representando 0,9% da demanda elétrica do setor residencial naquele ano [10].
O sistema de Aquecimento de água por energia solar é composto de coletores
solares (placas) e reservatório térmico (Boiler com ou sem aquecimento elétrico)
conforme Figura 4.4.2.
As placas coletoras são responsáveis pela absorção da radiação solar. O calor do
sol, captado pelas placas do aquecedor solar, é transferido para a água que circula no
interior de suas tubulações de cobre.
76
O reservatório térmico, também conhecido por Boiler, é um recipiente para
armazenamento da água aquecida. São cilindros de cobre, inox ou polipropileno,
isolados termicamente com poliuretano expandido sem CFC, que não agride a camada
de ozônio. Desta forma, a água é conservada aquecida para consumo posterior. A caixa
de água fria alimenta o reservatório térmico do aquecedor solar, mantendo-o sempre
cheio.
Em sistemas convencionais, a água circula entre os coletores e o reservatório
térmico através de um sistema natural chamado termossifão. Nesse sistema, a água dos
coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no reservatório. Assim a
água fria “empurra” a água quente gerando a circulação. Esses sistemas são chamados
da circulação natural ou termossifão [35].
Figura 4.4.2 – Diagrama explicativo sobre aquecimento solar de chuveiros [35].
Com o intuito de avaliar a eficiência dos aquecedores solares, foram consultadas
as tabelas do INMETRO. Os resultados são expressos na Tabela 4.4.3
77
Marca Modelo
Área externa
do Coletor
(m²)
Produção média mensal de
energia Eficiência
energética
média
Custo
unitário
(R$) Por coletor
(kWh/mês)
Por m²
(kWh/mês/m²)
Aquatherm Aqua
prime 2.0 2,01 184,5 91,8 60,5
Não
disponível
Thermotini TH-PS 10-
22 -V 1,42 130,3 91,8 66,5 1420,00
Soltec STC-A517 1,71 157,0 91,8 55,5 1200,00
Tabela 4.4.3 – Características técnicas dos aquecedores solares mais eficientes de acordo com
o INMETRO [16].
Os aquecedores solares mais eficientes no mercado são os da fabricante
Thermotini, em especial a linha TH-PS 10-22 -V, possuindo uma eficiência energética
média de 66,5%. Uma observação importante seria que para esse modelo apenas para
efeito de comparação, 1 placa não conseguiria substituir um chuveiro elétrico, pois o
balanço energético não se iguala. Entretanto se dois ou mais coletores forem usados, o
balanço energético do modelo da Thermotini tem capacidade sim de substituir. O
modelo especificado na Tabela 4.4.3 vem com dois coletores e possui a opção para três
coletores. O modelo também inclui um boiler não elétrico de 400 l.
Outra observação importante é que os dias que não há sol os coletores não
conseguiriam esquentar tanto a água. Sendo assim o mais sugerido seria um sistema
híbrido compreendo um chuveiro elétrico e o aquecedor solar, sendo que o chuveiro
elétrico seria utilizado somente em dias que fossem necessários para o aquecimento da
água.
4.4.4 Comparação chuveiro ou boiler elétrico com aquecedores solares
O ideal é poder contar com a energia solar nos dias de maior incidência de raios
solares como no verão. No inverno como a incidência não é tão forte necessita-se de
outra fonte de aquecimento. Nesse caso entram em prática o chuveiro elétrico e o boiler
elétrico.
78
4.4.4.1 Chuveiro elétrico com aquecedor solar
A Tabela 4.4.4.1 mostra o quanto consome cada sistema hibrido de chuveiros
com aquecedores solares. Para poder formular-se a tabela precisou-se estimar o número
de dias que o chuveiro elétrico seria necessário. Para tal finalidade, estimou-se o
número de 5 dias levando em consideração que o chuveiro elétrico será usado somente
no inverno e não em todos os dias. Estimou-se então um uso de 20 dias por mês nos
meses de junho a agosto (meses mais frios). No ano, o total de dias seria 60. Fazendo a
mesma proporção para o mês, encontra-se aproximadamente 5 dias ao mês.
Modelo Pnom
(W)
Uso/dia cada
(Horas)
uso/mês
(dias)
Consumo
kWh/mês
Custo unitário
(R$)
Lorenzetti -
Bella ducha 6800 2 5 68,00 40,00
La Valle -
Maxxima 5400 2 5 54,00 Não
disponível
Lorenzetti -
Maxi ducha 3200 2 5 32,00 40,00
Tabela 4.4.4.1 – Consumo total para o sistema hibrido, aquecedor solar e chuveiro elétrico.
Para todos os modelos, o consumo mensal caiu 83,33%, pelo fato de que o uso
foi diminuído igualmente. Deve considerar-se que a tabela 4.4.4.1 foi construída com
base em uma estimativa.
4.4.4.2 Boiler elétrico com aquecedor solar
Da mesma forma que o chuveiro elétrico, faz-se necessário ver o consumo a
eficiência que a combinação do boiler elétrico com aquecedor solar traria. Para tanto a
Tabela 4.4.4.2 foi formulada. Nessa tabela foi levado em consideração que se precisou
estimar o número de dias que o boiler elétrico seria ligado. Para tal finalidade, estimou-
se o número de 5 dias levando em consideração que o chuveiro elétrico será usado
somente no inverno e não em todos os dias. Assim um uso de 20 dias por mês nos
meses de junho a agosto (meses mais frios). No ano o total de dias seria 60. Fazendo a
mesma proporção para o mês, encontra-se aproximadamente 5 dias ao mês. O boiler
elétrico escolhido para o cálculo foi o modelo AP 200 LT da Transsen.
79
Marca Modelo Volume
(l)
Potência
(W)
Uso/dia
cada
(Horas)
uso/mês
(dias)
Consumo
(kWh/mês)
Eficiência
– EE (%)
Custo
unitário
(R$)
TRANSSEN AP 200
LT 200 2000
6 5 60,00 81,9 2400,00
Tabela 4.4.4.2 - Consumo total para a combinação aquecedor solar e boiler elétrico.
Da mesma forma que o chuveiro elétrico, o consumo mensal caiu os mesmos
83,33%. Isso deve-se basicamente pois não se está diminuindo o consumo de um
aparelho, e sim a frequência com a qual ele é usada. Deve considerar-se que a tabela
4.4.4.1 foi construída com base em uma estimativa.
Coincidentemente os valores de queda de consumo tanto para a formação hibrida
de chuveiro elétrico com aquecedor solar como para a formação híbrida boiler elétrico
com aquecedor solar são de 83,33%. Deve-se concluir que os conjuntos híbridos solar
com boiler ou chuveiro elétrico são mais eficientes, pois diminuem o tempo de uso do
aparelho elétrico. Deve-se escolher entre um e outro pela preferência de um usuário. A
preferência pode ser pelo preço, conforto térmico, ou pela localidade do usuário. A
formação híbrida solar com boiler elétrico é somente vantajosa nas regiões sul e sudeste
do Brasil.
4.4.5 Tempo de retorno
Os sistemas híbridos são os que valem mais em conta quanto à confiabilidade do
sistema e conforto térmico. Para tal finalidade será avaliado o tempo de retorno caso
fosse um chuveiro elétrico fosse substituído por um sistema híbrido solar tanto o solar
com chuveiro elétrico como o boiler elétrico mais o solar. Assim criou-se a Tabela
4.4.5. A tabela possui os dados pertinentes para fazer-se uma comparação de tempo de
retorno entre sistemas híbridos. Ela mostra qual seria a diferença de preço para a troca
de um chuveiro elétrico para o sistema híbrido chuveiro mais o solar e a troca do
chuveiro elétrico pelo sistema híbrido boiler mais solar. Também mostra o tempo de
retorno que essa diferença leva para ser compensada pelos sistemas híbridos. Para os
chuveiros elétricos foram analisados todos os modelos. Para o boiler foi escolhido o
modelo da Transsen e para o aquecedor solar foi escolhido o modelo da Thermotini,
pois são os mais eficientes.
80
Comparação Equipamento
Custo
unitário
(R$)
Diferença
de custo
unitário
(R$)
Consumo
mensal
(kWh/R$)
Diferença
entre consumo
mensal
(kWh/R$)
Tempo de
retorno
(Aproximado)
Chuveiro com
híbrido (Solar
+ chuveiro)
Chuveiro
6,8kW 40,00
1380,00
408,00/204,00
340/170,00 8 meses Chuveiro
6,8kW +
Solar
1420,00 68,00/34,00
Chuveiro
5,4kW 40,00
1380,00
324,00/162,00
270/135,00 10 meses Chuveiro
5,4kW +
Solar
1420,00 54,00/27,00
Chuveiro
3,2kW 40,00
1380,00
192,00/96,00
160/80,00 1 ano e 5 meses Chuveiro
3,2kW +
Solar
1420,00 32,00/16,00
Chuveiro com
hibrido (Solar
+ boiler)
Chuveiro
6,8kW 40,00
3780,00
408,00/204,00
348/174,00 1 ano e 9 meses
Boiler + Solar 2400,00+
1420,00 60,00/30,00
Tabela 4.4.5.3 – Tempo de retorno na aquecedores de água.
Observa-se que quanto menor é a potência do chuveiro elétrico maior é o tempo
de retorno para o sistema híbrido chuveiro com aquecedor solar. Todos os tempos de
retorno são pequenos se for comparado à vida útil dos aquecedores solares, que é de
aproximadamente 15 anos com a manutenção correta [36]. O sistema híbrido boiler
elétrico em conjunto com aquecedores solares é indicado somente para as regiões em
que a potência do chuveiro elétrico seja em torno de 6,8 kW, ou seja, regiões mais frias.
Esse sistema é mais caro, porém seu retorno também relativamente rápido se comparado
que o sistema solar e o boiler elétrico tem a vida útil de aproximadamente 15 anos [36].
Para o sistema chuveiro elétrico de 6,8 kW e aquecedor solar, a economia de
energia ao longo dos 11 anos e 2 meses restantes de sua vida útil seria de R$ 29240,00.
Para o sistema boiler elétrico e aquecedor solar, a economia de energia ao longo dos 11
anos e 2 meses restantes de sua vida útil seria de R$ 27666,00.
81
4.5 Televisores
O televisor é um item de peso no consumo de energia elétrica da casa. Em
muitas residências encontramos dois ou mais aparelhos e o tempo que permanecem
ligados diariamente é longo. Além disso, o tamanho das telas têm aumentado com o
passar dos anos. Até alguns anos atrás o normal era comprar uma TV de 21 polegadas.
Hoje o sonho de consumo da maioria das pessoas é o televisor 42” ou mais. Está certo
que as novas tecnologias são mais eficientes do ponto de vista energético, mas com o
aumento das telas o consumo mensal absoluto só aumenta.
Infelizmente, não é fácil comprar uma TV no Brasil pelo seu consumo. O
fabricante informa a potência do aparelho, mas falta uma padronização para comparar a
potência média entre aparelhos. O programa Procel mantido pela Eletrobrás e pelo
Inmetro faz uma classificação de televisores, mas que só mede a eficiência dos
aparelhos em modo stand-by. Quando se compra um televisor você encontra a etiqueta
Procel colada nele. O selo do Procel dos televisores é de pouca relevância porque a
atitude consciente é não usar o modo standby. A regra do programa para etiquetar uma
TV exige que o aparelho possa ser 100% desligado apertando um botão. Em outras
palavras: o próprio Procel considera importante desligar o aparelho em vez de deixa-lo
em modo stand-by.
Para que pudesse ser melhor averiguado o quanto cada tamanho de televisor
possui de eficiência montou-se a Tabela 4.5.1 que mostra os valores de consumo para
televisores mais vendidos no Brasil no ano de 2014. A tabela foi dividida por tamanho
de tela, uma vez que quanto maior a tela maior o seu consumo.
Para chegar a um ranking de televisores mais econômicos considerou-se que as
pessoas compram televisor pelo tamanho da tela. Devido aos diferentes tamanhos de
tela de cada aparelho, um novo índice foi estabelecido, o de kWh/mês por polegada.
Esse índice mede quanto o televisor gasta mensalmente para cada polegada de tamanho
de tela. Assim consegue-se averiguar qual o televisor mais eficiente. Assim, montou-se
a tabela 4.5.1 que mostra justamente os valores de consumo para televisores mais
vendidos no Brasil no ano de 2014 de acordo com o tamanho da tela.
82
Tamanho
(polegada) Marca Tecnologia
Potência
(W)
Relação Potência
por tamanho
(W/polegada)
Consumo
mensal
(kWh/mês)
Preço
unitário
(R$)
27 Samsung LCD 65 2,40 3,9 590,00
32 Philco Edge LED 65 2,03 3,9 799,00
40/42 LG Edge LED 120 2,85 7,2 1399,00
46/47 Philco Edge LED 85 1,84 5,1 1450,00
55 LG Full LED 160 2,90 9,6 2800,00
Tabela 4.4.1 Televisores mais vendidos no Brasil no ano de 2014 separados por tamanho da
tela [37].
Esses índices antigos (2014) tem de ser comparados com índices novos (2015).
Para isso a Tabela 4.5.2 foi criada com os melhores índices de eficiência do INMETRO.
A Tabela 4.5.2 mostra os índices dos aparelhos encontrados.
Tamanho
(polegada) Marca Tecnologia
Potência
(W)
Relação Potência
por tamanho
(W/polegada)
Consumo
mensal
(kWh/mês)
Preço
unitário
(R$)
27 LG Edge LED 24 0,88 1,4 850,00
32 Semp
Toshiba Full LED 32 1,00 1,9 810,00
40/42 LG Edge LED 60 1,5 3,6 1630,00
46/47 AOC Full LED 60 1,28 3,6 1800,00
55 Philips Edge LED 108 1,96 6,5 3500,00
Tabela 4.5.2 – Relação de potência por polegada [16].
Comparando-se com os televisores mais vendidos de 2014 o consumo de energia
elétrica chegou a uma economia para, por exemplo, o televisor de 27’’ de 63,4% na
relação de potência por polegada.
4.5.1 Tempo de retorno
Para que se pudesse avaliar se valeria a pena substituir um televisor menos
eficiente por outro mais eficiente e também consequentemente o seu tempo de retorno,
montou-se a tabela 4.5.1.1. A tabela possui os dados pertinentes para fazer-se uma
83
comparação de tempo de retorno entre televisores de distintos tamanhos. A tabela foi
montada levando em consideração que é necessário trocar um aparelho antigo e menos
eficiente (Aparelho da tabela 4.5.1). Ela mostra qual seria a diferença de preço dos
aparelhos menos eficientes de diferentes tamanhos de tela e dos aparelhos mais
eficientes do mesmo tamanho de tela. Também mostra o tempo de retorno que essa
diferença leva para ser compensada pelo consumo do televisor eficiente.
Tamanho de tela
(polegadas)/ ano Marca
Custo
unitário
(R$)
Diferença de
custo unitário
(R$)
Consumo
mensal
(kWh/R$)
Diferença entre
consumo
mensal
(kWh/R$)
Tempo de
retorno
(Aproximado)
27 2014 Samsung 590,00
260,00 3,9/1,95
2,5/1,25 17 anos e 4
meses 2015 LG 850,00 1,4/0,70
32
2014 Philco 799,00
11,00
3,9/1,95
2/1,00 11 meses
2015 Semp
Toshiba 810,00 1,9/0,95
40/42
2014 LG 1399,00
231,00
7,2/3,6
3,6/1,80 10 anos e 8
meses 2015 LG 1630,00 3,6/1,8
46/47
2014 Philco 1450,00
350,00
5,1/2,55
1,5/0,75 38 anos e 10
meses 2015 AOC 1800,00 3,6/1,8
55
2014 LG 2800,00
700,00
9,6/4,8
3,1/1,55 37 anos e 7
meses 2015 Philips 3500,00 6,5/3,25
Tabela 4.5.5.3 – Tempo de retorno na troca de televisores.
Observa-se que o menor retorno é para quase todos os televisores o tempo de
retorno é superior a 10 anos. Somente a categoria de 32 polegadas conseguiu um tempo
de retorno pequeno, devido principalmente pelo fato de que a diferença de preço entre
os televisores foi muito pequena. Conclui-se que caso um televisor de uma residência
der defeito e tenha de ser trocada, nesse caso seria conveniente comprar uma mais
eficiente. Caso queira-se trocar o televisor somente pelo fato de que um é mais eficiente
que a outra e por conta disso consome menos não traria benefícios financeiros. O tempo
de retorno pode ser considerado grande também pelo fato de o intervalo de um ano no
qual os televisores foram distanciados é pequeno e por conta disso pouco se
desenvolveu em eficiência.
84
Através da reorganização dos dados do Procel verificou-se, portanto que a
tecnologia LED é mais econômica que a LCD e outras. Como as duas principais
tecnologias encontradas da tabela 4.4.2 foram a Full LED e Edge LED, essas
tecnologias foram melhor detalhadas.
4.5.2 Edge LED
A tecnologia Edge LED se baseia em um painel guia leve e fino que possui
LEDs em sua volta, como pode ser observado na Figura 4.5.2. Os LEDs podem acender
e apagar individualmente e a luz emitida por eles é conduzida para o centro da televisão.
Os televisores de Edge LED são mais finos e mais leves que os de Full LED e oferecem
uma claridade melhorada [38].
Figura 4.5.2 – Exemplo de tecnologia Edge LED [39].
4.5.3 Full LED
A tecnologia Full LED se baseia quase na mesma tecnologia que a Edge LED, a
diferença é que em vez de somente as bordas do televisor possuir o LEDs, um painel inteiro de
LEDs é posto no televisor. Isso deixa o televisor mais grosso porém com uma definição de
contraste superior a tecnologia Edge LED, como é possível observar na Figura 4.5.3 [38].
85
Figura 4.5.3 – Exemplo de tecnologia Full LED [39].
4.6 Maquinas de lavar roupa
Item indispensável, a lavadora de roupas está entre os eletrodomésticos mais
utilizados em casa. Nos últimos anos, o mercado vem inovando com modelos mais
compactos, design moderno e motores mais silenciosos. Entre as novidades, há modelos
dotados de sistemas de reutilização de água e sensores que detectam a quantidade
necessária para cada lavagem. Os produtos mais "sustentáveis", que consomem menos
água e energia, chamam a atenção do consumidor.
Por ser um bem durável, projetado para funcionar por até dez anos, a lavadora de
roupas tem um custo por vezes elevado. O preço e a infinidade de opções e recursos
agregados podem tornar complicado o momento de optar pelo melhor modelo. Por
conta disso, na hora de escolher a lavadora ideal, sugere-se que o consumidor considere
a quantidade e o tipo de roupa para lavar, a frequência de uso e as funcionalidades que
podem ajudá-lo a realizar esta tarefa. Por exemplo, se a intenção é lavar edredons, é
necessário pensar em modelos com capacidade a partir de 12 quilos.
As lavadoras podem ser "top load", aquelas com tampa/abertura superior e que
lavam por agitação, as mais utilizadas pelos brasileiros e também de custo menor ou as
"front load", com abertura frontal, que lavam por tombamento. Para o gerente
corporativo do Grupo Resolve Franchising, detentor da marca Doutor Eletro, Roberto
Lemos, as de tampa frontal agridem menos as roupas [40].
86
Para que pudesse ser mais bem averiguado o quanto cada tipo de sistema de
lavadoras de roupa possui de eficiência montou-se a Tabela 4.6.1 que mostra os valores
de consumo para as lavadoras mais vendidos no Brasil no ano de 2012. A tabela foi
dividida em dois tipos de lavadoras de roupa que existem: abertura superior e abertura
frontal.
Para que se pudesse escolher as lavadoras mais eficientes levou-se em
consideração não somente o seu consumo de energia elétrica por ciclo, mas também seu
consumo por quantidade de roupa por ciclo (kWh/ciclo/kg). Além disso, a eficiência de
centrifugação, ou seja, qual a porcentagem de água remanescente na maquina ao final
do ciclo e também um índice que se chama litros/ciclo/kilo que significa o quanto de
água por lavagem que a maquina gasta para cada kilo de roupa lavada.
A tabela 4.6.1 mostra os valores de consumo para maquinas de lavar roupa mais
vendidos no Brasil no ano de 2012 de acordo com sua categoria.
Marca Modelo Tipo de
abertura
Quilos
de
roupa
por
ciclo
(kg)
Consumo
de energia
(kWh/ciclo)
Consumo de
energia por
ciclo por
quantidade de
roupa
(kWh/ciclo/kg)
Eficiência de
centrifugação
(% de água
remanescente)
Consumo de
água
(Litros/ciclo/kg)
Preço
unitário
(R$)
Electrolux 20141QBA206 Frontal 14,0 0,43 0,031 60 7,1 3323,10
Panasonic NA-
FS160P3XA Superior 16,0 0,47 0,029 54 9,9 1900,00
Tabela 4.6.1 – Maquinas de lavar roupa mais vendidos no Brasil no ano de 2012 de acordo com
sua categoria [41].
Esses índices antigos tem de ser comparados com índices novos. Para isso a
Tabela 4.6.2 foi criada com os melhores índices de eficiência do INMETRO. Ao todo o
INMETRO avaliou mais de 154 modelos diferentes, 2 tipos de modelos se destacaram.
Foi escolhido um modelo com abertura superior e um modelo com abertura frontal. De
todos os modelos avaliados pelo INMETRO, os modelos da tabela 4.6.2 foram os que
obtiveram os melhores índices.
87
Marca Modelo Tipo de
abertura
Quilos de
roupa por
ciclo (kg)
Consumo
de energia
(kWh/ciclo)
Consumo de
energia por ciclo
por quantidade
de roupa
(kWh/ciclo/kg)
Eficiência de
centrifugação
(% de água
remanescente
)
Consumo de
água
(Litros/ciclo/k
g)
Preço
unitário
(R$)
Brastemp BNQ11D
CANA0 Frontal 11 0,21 0,019 50 8,1 4140,00
Consul CWI07A
BANA Superior 7 0,11 0,016 84 20,4 1400,00
Tabela 4.6.2 – Modelos que apresentaram melhores índices [39].
Notadamente o consumo de energia por ciclo por quilo diminuiu, cerca de
38,71% e 44,83% para os modelos de abertura frontal e superior respectivamente,
comparando-se os mais vendidos de 2012 e os mais eficientes de 2015. Nota-se que por
mais que o modelo da consul apresente o melhor índice de kWh/ciclo/kg, ele também é
um modelo que consome bastante água e é pouco eficiente na centrifugação. Não foi
encontrado o tempo de vida útil desses aparelhos para que pudesse ser feita uma
comparação.
4.6.1 Tempo de retorno
Para que se pudesse avaliar se valeria a pena substituir uma lavadora de roupas
menos eficiente por outra mais eficiente e também consequentemente o seu tempo de
retorno, montou-se a tabela 4.6.1.1. A tabela possui os dados pertinentes para fazer-se
uma comparação de tempo de retorno entre lavadoras de roupa com abertura superior e
abertura inferior. A tabela foi montada levando em consideração que é necessário trocar
um aparelho antigo e menos eficiente (Aparelho da tabela 4.6.1). Ela mostra qual seria a
diferença de preço dos aparelhos menos eficientes de cada tipo de abertura e dos
aparelhos mais eficientes do mesmo tipo de abertura. Também mostra o tempo de
retorno que essa diferença leva para ser compensada pelo consumo da lavadora
eficiente.
O cálculo do consumo mensal da maquina de lavar é dado pela forma de
kWh/ciclo, sendo cada ciclo uma “lavada de roupa”. Estimou-se que uma família de
quatro pessoas lava a roupa pelo menos 1 vez na semana e no mínimo faz-se dois ciclos,
um ciclo de roupa escura e um ciclo de roupa clara, totalizando 16 ciclos por mês. Além
disso, as lavadoras de mesmo tipo de abertura lavam uma quantidade de roupa diferente.
88
Uma lavadora que lava uma quantidade maior custa mais caro. Para que isso fosse
contornado, criou-se um índice de quantidade de roupa (kg) por custo da lavadora (R$).
Assim pode-se estimar quanto custaria uma lavadora de roupa para uma quantidade de
roupa determinada. A quantidade de roupa determinada e fixa foi a quantidade da
lavadora menos eficiente. Tal decisão foi feita somente por conveniência. Assim,
converteu-se quanto seria o preço da lavadora mais eficiente se ela lavasse a mesma
quantidade de roupa que a menos eficiente.
Tipo de abertura Marca
Custo
unitário
(R$)
Quilos
de
roupa
por
ciclo
Conversão
do valor da
lavadora
mais
eficiente
(R$)
Diferença
de custo
unitário
(R$)
Consumo
mensal
(kWh/R$)
Diferença
entre
consumo
mensal
(kWh/R$)
Tempo de
retorno
(Aproximado)
Frontal
2012 Electrolux 3323,10 14,0 3323,10
1946,00
6,88/3,44
3,52/1,76 92 anos
2015 Brastemp 4140,00 11,0 5269,10 3,36/1,68
Superior
2012 Panasonic 1900,00 16,0 1900,00
1300,00
7,52/3,76
5,76/2,88 37 anos e 6
meses 2015 Consul 1400,00 7,0 3200,00 1,76/0,88
Tabela 4.6.5.3 – Tempo de retorno na troca de lavadoras de roupa.
Observa-se que o tempo de retorno para ambos os modelos é muito longo. Isso se dá
principalmente pelo fato de que a diferença de preço entre lavadoras é muito alto e a diferença
de custo mensal muito pequeno. Conclui-se que caso uma lavadora de uma residência der
defeito e tenha de ser trocada, nesse caso seria conveniente comprar uma mais eficiente. Caso
queira-se trocar a lavadora somente pelo fato de que um é mais eficiente que a outra e por conta
disso consome menos, tal troca não traria benefícios financeiros. O tempo de retorno é muito
grande também pelo fato de o intervalo de três anos, no qual os televisores foram distanciados, é
pequeno e por conta disso pouco se desenvolveu em eficiência.
Ainda assim ,o modelo CWI07ABANA da CONSUL obteve o melhor resultado em
eficiência. Tal modelo é focado na economia de energia. Esse modelo possui a tecnologia
chamada de “Inverter Direct Drive” que elimina as correias e as polias que são
convencionalmente utilizadas nos motores elétricos convencionais de maquinas de lavar roupas.
Tal tecnologia permite que sejam mais eficientes em relação ao gasto de energia elétrica e sua
durabilidade é maior, pois possuem menos peças e portanto menos avarias [42].
Já o modelo da marca Brastemp notadamente visa o melhor aproveitamento da água.
Esse modelo BNQ11DCANA0 possui um “eco reservatório” que é capaz de acumular até 15
89
litros de água para ser utilizada em uma nova lavagem ou outro tipo de uso. Além disso, esse
modelo possui uma função para evitar e conter o desperdício de água através de uma pausa
antes de todas as etapas de drenagem, aguardando que se faça uso da água. O modelo possui
também um cesto sem furos que possui a função de propiciar uma dupla economia: até 40% de
água em comparação a uma lavadora tradicional de mesma capacidade, sem afetar o
desempenho de centrifugação, e redução do uso de sabão em 40% [43].
4.7 Equipamentos mais eficientes
Todos esses equipamentos demonstraram um significante aumento de eficiência. Nota-
se que os selos do PROCEL nem sempre indicam uma informação confiável. Por conta disso
outros índices de eficiência tiveram que ser criados como, por exemplo, para refrigeradores,
televisores e maquinas de lavar roupa. Assim, para ter-se uma visão mais geral a Tabela 4.7 foi
criada. Ela tem como objetivo mostrar em um só lugar as tecnologias, marcas, modelos, índices
de eficiência, % de energia economizada e tempo de retorno para cada tipo de eletrodoméstico.
Aparelho Tecnologia Marca Modelo Eficiência
%Energia
economiza
da
Tempo
de
retorno
Lâmpadas LED
compacta Empalux AL07362 95,71Lm/W 52,18
1 ano e 9
meses
Condicionado
r de ar
Split
Inverter FUJITSU
ASBG09LJCA
AOBG09LJC 13,14 BTU/h/W 40,20
9 anos e
6 meses
Geladeira xxx Samsung RR82W
0,0681
Kwh/mês/l 47,81 6 meses
Aquecedor de
água
Chuveiro
elétrico +
Coletor
Solar
La Valle +
Thermotini
Maxxima +
TH-PS 10-22 -
V
66,5 Eficiência
energética
média
83,33 10 meses
Televisor
(32’’) Edge LED
Semp
Toshiba 32L2400
1,00W/polegad
a 50,77 11 meses
Maquina de
lavar roupa xxx Consul
CWI07ABAN
A
0,016
kWh/ciclo/kg 45,82
37 anos
e 6
meses
Tabela 4.7 – Equipamentos mais eficientes.
Nota-se que a energia economizada encontra-se entre 40% a 80% da energia do
equipamento anterior usado na comparação. Com esses resultados analisou-se como
esses índices de energia economizada ajudariam no consumo residencial.
90
5 Impactos das novas tecnologias sobre o consumo doméstico.
Após a apresentação na sequência dos capítulos anteriores, onde foram
analisados o cenário energético atual, com seus problemas na produção de energia, bem
como as principais novas tecnologias influentes na eficientização dos equipamentos
domésticos, além dos principais fabricantes inovadores, serão apresentadas neste
capítulo, algumas avaliações representativas das aplicações destas tecnologias e os
possíveis resultados para a redução do consumo energético e para a economia
doméstica.
Para uma melhor avaliação sobre o quanto uma residência pode ter seu consumo
reduzido e eficientizado, isto é, ter a mesma qualidade de seus eletrodomésticos com um
consumo menor, através somente da aquisição de equipamentos mais eficientes, criou-
se a tabela 5.1 com uma comparação de residência de classe média que tenha os
equipamentos listados nesse trabalho foi realizada.
De acordo com o site de assuntos estratégicos do governo (www.sae.gov.br) a
classe C compreende 56% da população brasileira. Sua renda mensal é de
aproximadamente R$ 2900,00 e está compreendida entre uma renda per capta de R$
338,01 a R$ 1.184 [43]. Essa classe adquiriu pelo menos a maioria desses equipamentos
em suas residências [44]. O consumo mensal em energia e em moeda é demonstrado na
tabela 6.1 através da listagem de todos os equipamentos mencionados nesse trabalho.
Para a formulação da tabela levou-se em consideração quanto cada aparelho leva
de vantagem sobre o seu concorrente direto, por exemplo, a lâmpada de LED compacta
sobre a fluorescente compacta, o ar condicionado de janela (mais comum) sobre o Split
inverter, o refrigerador frost free 1 porta sobre o refrigerador frost free 1 porta mais
eficiente, o chuveiro elétrico sozinho sobre o conjunto híbrido chuveiro/boiler elétrico
com aquecimento solar, a televisão de 32 polegadas menos eficiente sobre a televisão de
32 polegadas mais eficiente e por ultimo a maquina de lavar roupa com abertura
superior mais eficiente sobre a maquina de lavar com abertura superior menos eficiente.
O cálculo do consumo da maquina de lavar é dado pela forma de kWh/ciclo,
sendo cada ciclo uma “lavada de roupa”. O cálculo da % economizada foi realizado
com base no kWh/ciclo/kg uma vez que as maquinas de lavar roupa de mesmo modelo
possuíam uma capacidade de quantidade de roupa diferente.
91
A mesma analogia foi feita para os refrigeradores, em que o cálculo da geladeira
de mesmo modelo (frost free 1 porta) foi feito de acordo com a relação kWh/mês/l pois
os refrigeradores possuíam volume de refrigeração diferente.
O valor do kWh foi consultado nas tabelas da empresa Light no dia 05/10/2015,
dado valor foi de R$ 0,4985 que foi aproximado para R$ 0,5000.
Para calcular-se o total de economia, realizou-se a média ponderada para cada
porcentagem que cada equipamento exerce na residência. Esses equipamentos
correspondem a 80% do consumo da energia elétrica de uma residência. Em 2013 o
consumo residencial foi 124,97 TWh, compreendendo 24,2% do consumo total de
eletricidade no Brasil. Os eletrodomésticos acima compreenderam: iluminação 18%
(22,50 TWh), condicionador de ar 8% (10,00 TWh), refrigerador 18% (22,50 TWh),
aquecimento de água 18% (22,50 TWh), televisor 14% (17,50 TWh) e maquina de lavar
roupa 6% (7,50 TWh).
Aparelho Pnom (W) Uso/dia cada
(Horas)
uso/mês
(dias)
Consumo mensal
(kWh/mês)
%Energia economizada
Lâmpadas 11 6 30 1,98 52,18
Condicionador
de ar 550 8 6 26,41 40,20
Geladeira -- 24 30 23,70 47,81
Aquecedor de
água 6800 2 5 68,00 83,33
Televisor
(32’’) 32 5 30 4,80 50,77
Maquina de
lavar roupa
kWh/ciclo Quantidade de
ciclos por dia 8 1,76 45,82
0,11 2
Total
(kWh/mês) 126,65
65,02
Total (R$) 63,32
Tabela 5.1 - Consumo de uma residência com aparelhos não eficientes.
Caso os equipamentos supracitados fossem aplicados, o consumo por setor seria
de: iluminação 9,56 TWh, condicionador de ar 5,98 TWh, refrigerador 11,74 TWh,
aquecimento de água 3,75 TWh, televisor 8,63 TWh e maquina de lavar roupa 4,06
TWh. O que no total se produz um consumo de 43,73 TWh que equivale a 34,98 % do
do consumo residencial de energia total de 2013 e uma economia de 65,02% anuais.
92
No total se produz um consumo de 43,73 TWh anuais no setor residencial com a
economia na substituição dos equipamentos, o que equivale a 34,98 % do valor total do
consumo residencial de 2013.
Essa economia faz com que o total da percentagem que as residências
compreendem no consumo nacional caia de 24,2 % para 9,5%, em um total de
diminuição de quase 56,24 TWh da demanda nacional que equivalem a quase a metade
da produção anual da usina de Itaipu.
Notadamente a simples troca de aparelhos eletrodomésticos economiza na conta
de luz, o que traz vantagens para o consumidor de energia residencial e para o setor
elétrico. A desvantagem que vem acompanhada é o preço elevado dos equipamentos.
Pelo lado financeiro, nem sempre é viável a troca de um aparelho por um mais eficiente
visto que muitas vezes seu tempo de retorno é maior que a própria vida útil do aparelho.
Muitas vezes tem-se que esperar a nova e mais cara tecnologia se consolidar no
mercado até que o seu preço baixe o suficiente para que a troca dos aparelhos seja
economicamente viável. Para que esse custo seja reduzido muitas vezes é necessário
investimentos por parte de empresas privadas e de ajuda governamental.
Além disso, pode-se observar que na iluminação a tecnologia que mais se
destacou foi a tecnologia LED, que atualmente já se vê como a futura substituta das
lâmpadas fluorescentes, elas vem aos poucos diminuindo o seu custo de produção,
porém ainda sofre preconceito do consumidor residencial pelo seu custo relativamente
mais alto que as fluorescentes. Conseguindo romper essa barreira essa tecnologia
definitivamente apresenta vantagens como o tempo de vida muito superior a qualquer
outra tecnologia de iluminação.
Nos condicionadores de ar, a tecnologia de refrigeração SPLIT do tipo inverter
apresentou um desenvolvimento muito recente. Ela ainda é um tipo de tecnologia muito
nova e que com certeza com mais investimento nessa área ela conseguirá eficientizar
ainda mais a energia gasta para se climatizar o ar. Já se encontra muitos aparelhos com
um EER maior que tecnologias ainda utilizadas na maioria das residências, mas que
ainda possuem um custo muito grande comparativamente aos aparelhos SPLIT normais.
No tocante de tecnologia de refrigeradores, não foi identificado uma tecnologia
em especial que se destacasse. A oferta de modelos indica que o mercado caminha na
93
direção de volumes de refrigeração e consumo de energia cada vez maiores. Os modelos
mais procurados e desenvolvidos não são os que consomem menos, mas sim os que dão
mais praticidade ao consumidor.
Para o aquecimento de água observou-se que o chamado “vilão” do consumo
residencial, o chuveiro elétrico, não possui uma maneira simples para se eficientizar seu
consumo de energia, pois sua eficiência é acima de 95%. O que pode ser realizado seria
buscar uma outra fonte de energia para poder aquecer a água, como a solar o que traz
vantagens muito significativas para o consumo residencial.
Os televisores acompanham de perto o desenvolvimento da iluminação. Assim
as duas tecnologias obtiveram o LED como o principal desenvolvimento em eficiência.
Assim fica a cargo do consumidor escolher dentro dessa tecnologia os diferentes
modelos que existe de acordo com o seu gosto e tamanho de tela.
O desenvolvimento das maquinas de lavar roupa demonstra que não só está
preocupado o consumidor com o consumo de energia, como também com o consumo de
água gasto por ciclo de lavagem. Desenvolve-se maquinas que possam ao mesmo
tempo, consumir menos energia elétrica, menos água (ou reutilizá-la) e que possam
agradar o consumidor através de uma remoção de umidade da roupa melhor sem que a
roupa sofra algum dano.
Nota-se que depois de toda essa avaliação, o desperdício de energia elétrica
continuará, caso a cultura de produção de energia amarrada ao consumo se perpetuar.
Há opções viáveis para que esse desperdício seja evitado, porém caminha ainda com
dificuldades até chegar às residências brasileiras.
94
6 Conclusão
Para realizar-se o presente trabalho, revisou-se brevemente sobre o a situação do
sistema elétrico no ano de 2014 e efetuou-se uma busca pelas principais tecnologias
responsáveis pelo consumo residencial.
As dificuldades encontradas nesse trabalho foram encontrar as especificações
técnicas dos aparelhos, principalmente o tempo de vida útil dos equipamentos, que
muitas vezes não eram disponibilizados pelos próprios fabricantes nem pelo
INMETRO. Além disso, o próprio site do INMETRO é muito confuso e não se
consegue extrair informações dele sem se gastar muito tempo procurando. O canal de
contato com o consumidor também muito precário, pois demoram quase 1 mês para
responder 1 email e telefones nunca foram atendidos. Outra dificuldade encontrada foi
fazer uma análise com base nos dados que o INMETRO fornecia. Muitos índices de
eficiência não são bons para se comparar os equipamentos, para tal dificuldade novos
índices tiveram que ser criados.
Entretanto as facilidades encontradas nesse projeto também se referem
justamente as tabelas do INMETRO, que fornecem dados importantes sobre os modelos
e especificações técnicas principais de maneira concisa e de fácil acesso, abrangendo os
modelos registrados para a comercialização no ano de vigência.
Assim, observa-se que o panorama elétrico brasileiro de 2014, ano no qual
houve uma crise energética no setor, foi estudado através de comparações com os anos
de 200 e 2001 que também estavam em crise. Em seguida introduziram-se fundamentos
teóricos para poder analisar-se bem os equipamentos envolvidos no maior consumo de
energia das residências. Os equipamentos propriamente ditos foram analisados através
de sua eficiência, consumo e tempo de retorno. Por fim, analisou-se o impacto que esses
equipamentos mais eficientes e com baixo consumo possuem nas residências e de
quanto se pode economizar com a sua simples substituição.
As tecnologias encontradas pelo presente trabalho mostram que há muitos
gêneros e tipos diferentes de tecnologias para iluminação, condicionadores de ar,
refrigeradores, maquinas de lavar roupa e televisores que podem chegar a diminuir em
mais de 60% o consumo mensal de uma residência.
95
Para a iluminação a economia chega a 52% do consumo, e um tempo de retorno
relativamente curto (1 ano e 9 meses) se comparado ao tempo de vida de 25 anos. A
tecnologia que ganhou mais destaque foi a LED compacta.
Nos condicionadores de ar, a tecnologia que mais ganhou em eficiência foi a
SPLIT inverter com uma economia de energia de 40%. Entretanto o seu tempo de
retorno (9 anos e 6 meses) ainda é muito elevado por conta do preço do equipamento.
Tal tempo de retorno chega a quase a própria vida útil do aparelho. Para esse caso a
tecnologia que vale a pena investimento é o SPLIT normal, pois possui um tempo de
retorno menor (2 anos e 7 meses) se comparado com a tecnologia de condicionador do
tipo janela.
Para as geladeiras, não foi encontrado uma tecnologia em especial que se
destacasse, mas o modelo que apresentou melhor índice de eficiência foi o modelo da
Samsung RR82W com quase 50% de economia de energia elétrica. O seu tempo de
retorno também foi satisfatório com somente 6 meses de retorno. Porém esse tempo é
devido principalmente à baixa diferença de preço entre os modelos comparados.
Nos aquecedores de água, o sistema que mais ganhou destaque é o sistema
híbrido, chuveiro elétrico + coletor solar. Sua economia de energia chega a ser de
83,33% com tempo de retorno bem baixo (10 meses) quando comparado a sua vida útil
de quase 10 anos.
Para os televisores as tecnologias que ganharam mais destaques foram as Edge
LED e Full LED, especialmente a Edge LED que conseguiu uma economia de energia
de 50% quando comparada com tecnologias de apenas 1 ano. O tempo de retorno
também foi satisfatório com apenas 11 meses. Tal tempo de retorno também se deve a
baixa diferença de preço entre os aparelhos comparados.
Nas maquinas de lavar roupa a tecnologia que se destacou mais foi a “Direct
Invert Driver” com uma economia no consumo de 45%. O tempo de retorno (37 anos e
6 meses) não foi favorável, pois a diferença de preço entre as lavadora comparadas foi
muito alto, fazendo com que a economia mensal de energia não seja suficiente para que
o retorno financeiro do investimento seja quitado dentro da vida útil (10 anos) do
equipamento.
96
Além disso, notou-se que alguns índices de eficiência do PROCEL não
necessariamente indicam que o consumidor estará comprando um aparelho mais
eficiente que o outro que está na mesma prateleira, e sim um que é mais eficiente que os
aparelhos de 2001. Ainda assim pode-se encontrar equipamentos muito eficientes em
comparação com os que são usualmente utilizados, o que traz perspectivas boas para o
futuro. Para que alguns aparelhos tivessem sua eficiência melhor avaliada teve-se de
olhar-se suas fichas técnicas e comparar os seus valores através de outros índices
(criados pelo autor) diferentes daqueles mostrados pelo PROCEL.
Os desenvolvimentos das tecnologias demonstram que a eficiência está
caminhando no sentido certo. A cada ano novos tipos, modelos e vantagens chegam ao
acesso do consumidor para que ele possa escolher entre a praticidade, conforto,
modernidade e menor consumo. Pode-se notar também que em casos onde não há saída,
onde não se pode encontrar maneiras de eficientizar mais o consumo de energia elétrica
de certa tecnologia, novos rumos tem de ser tomados, novas fontes de energia para
aquele fim tem de ser procurados.
Vale ressaltar que nem sempre deve-se pensar em aumentar a geração de energia
para poder suprir a população. A simples educação básica dos usuários já ajudaria a
diminuir os gastos com energia e outros recursos naturais. Além disso, a tecnologia vem
para ajudar a diminuir esses gastos. Se os dois fossem combinados teríamos um cenário
diferente do atual.
Um resultado importante se dá na economia de energia resultante da simples
troca de equipamentos. Tal economia representa uma quantidade de energia elétrica
economizada equivalente à metade da produção anual da usina binacional de Itaipu.
A principio tentou-se buscar equipamentos que fossem os mais eficientes através
de seus respectivos registros de patentes e modelos de utilidade, porém como somente
20% dos pedidos de patentes registrados entram no comércio essa análise teve que ser
interrompida e um novo caminho teve de ser traçado.
Trabalhos futuros podem abordar melhor tópicos que não couberam na discussão
desse projeto, a saber, equipamentos de edifícios como bombas e elevadores. Outro
tópico importante que pode ser abordado nessa linha é se a conscientização do uso da
97
energia como, por exemplo, o comportamento na hora de utilizar um certo aparelho
ajuda a diminuir o consumo eficientemente.
O presente trabalho mostrou a importância de se buscar novas tecnologias para
melhor ter um melhor proveito da energia elétrica, elevando sempre os rendimentos
residenciais, e como isso poder contribuir para que o setor elétrico atenda a demanda
energética sem necessariamente aumentar a geração de energia elétrica.
A economia gerada pela simples troca dos equipamentos faz com que o total da
percentagem que as residências compreendem no consumo nacional caia de 24,2 % para
9,5%, em um total de diminuição de quase 56,24 TWh da demanda nacional que
equivalem a quase a metade da produção anual da usina de Itaipu.
Notadamente a simples troca de aparelhos eletrodomésticos economiza na conta
de luz, o que traz vantagens para o consumidor de energia residencial e para o setor
elétrico. A desvantagem que vem acompanhada é o preço elevado dos equipamentos.
Pelo lado financeiro, nem sempre é viável a troca de um aparelho por um mais eficiente
visto que muitas vezes seu tempo de retorno é maior que a própria vida útil do aparelho.
Muitas vezes tem-se que esperar a nova e mais cara tecnologia se consolidar no
mercado até que o seu preço baixe o suficiente para que a troca dos aparelhos seja
economicamente viável. Para que esse custo seja reduzido muitas vezes é necessário
investimentos por parte de empresas privadas e de ajuda governamental.
Nota-se que depois de toda essa avaliação, o desperdício de energia elétrica
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Há opções viáveis para que esse desperdício seja evitado, porém caminha ainda com
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