O trabalho de consultor em Eficiência Energética

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1 O trabalho de consultor em Eficiência Energética Qual o primeiro resultado esperado?

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3 A redução de custos de produção por meio da otimização do consumo de energia constitui-se na principal tarefa dos profissionais da área da Engenharia. Estes têm buscado as mais diferentes alternativas para reduzir consumo, seja melhorando as condições das instalações elétricas e de operação de máquinas, alterando processos produtivos ou inserindo soluções de eficiência energética.

4 Identificação de Oportunidades Etapas da análise Aquisição de dados

5 Dentre as alternativas para melhoria das instalações estão alterações na fiação, instalação de bancos de capacitores, filtros de harmônicas.

6 Estruturação do processo de Aquisição de dados

7 Métodos e Procedimentos

8 Identificar por meio de visita, entrevistas e inspeção visual todas as características referentes aos Processos Produtivos

9 1 Dados de identificação da empresa Razão social Ramo de atividade Principais produtos e serviços Volume anual de produção Pessoas responsáveis pelas informações

10 2 Identificação dos usos finais de energia Uso final Consumo Uso final Consumo Iluminação KWh Ventilação KWh Motores kwh Refrigeração J Ar comprimido m 3 Vapor m 3

11 3 Identificação das matérias primas Matérias primas sólidas Matérias primas líquidas Matérias primas gasosas

12 4 Identificação das fontes de energia utilizadas e custos efetivos mensais Fontes de energia Custos mensais Consumo anual Energia Elétrica R$ KWh Gás natural m 3 GLP m 3 Óleo Diesel l

13 5 Identificação de sistemas de medição e gerenciamento de energia Medidores individuais e/ou globais de consumo de energia Gerenciadores de demanda e fator de potência Sistemas de gerenciamento de energia

14 6 Identificação dos processos produtivos Processos de geração de matérias primas Processos de transformação de matérias primas Processos auxiliares Integração entre processos produtivos Treinamento de pessoal

15 7 Identificação de equipamentos Compressores de ar Compressores de refrigeração Ventiladores e Exaustores Centrífugas Moinhos Etc.

16 8 Identificação de procedimentos Identificar o sequenciamento de produção Identificar a sequência de operação de máquinas Identificar os procedimentos utilizados pelos colaboradores no desenvolvimento das atividades de transformação

17 8 Identificação de procedimentos (cont.) Identificação das boas práticas referentes aos processos produtivos anteriormente especificados Identificar o nível de comprometimento dos colaboradores com relação ao uso adequado de equipamentos com vistas a racionalização do consumo de energia

18 9 Identificação dos produtos e/ou serviços (cont.) Identificar todos os produtos/serviços gerados em cada processo ou subprocesso produtivo correlacionando-os com os insumos energéticos utilizados.

19 9 Identificação dos produtos e/ou serviços (cont.) Estabelecer índices ou coeficientes físicos que correlacionem o volume de produção com o respectivo consumo de energia.

20 Exemplo de análise em uma instalação comercial

21 10 Identificação dos resíduos Resíduos gasosos Resíduos químicos Resíduos sólidos Resíduos líquidos Resíduos de aquecimento Resíduos de refrigeração

22 10 Identificação dos resíduos (cont.) Identificar quais resíduos podem ser utilizados como fontes energéticas em outros subprocessos Identificar quais resíduos podem ser aplicados como potencializadores de processos

23 Refrigeração Neste caso verificar aproveitamento do ar aquecido proveniente da exaustão.

24 Refrigeração

25 Refrigeração

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27 Resíduo de madeira - briquetador

28 Resíduo de madeira - briquetador

29 Aplicação em caldeira a lenha

30 Soluções ambientais

31 Indústria de Celulose As indústrias do setor de papel e celulose se caracterizam pela utilização intensiva de energia em seus processos produtivos, que representaram, em 2010, cerca de 4,5% de toda a energia consumida no Brasil. em 1980 cerca de 50% da matriz energética do setor era oriunda de combustíveis fósseis e em 2010 eles representaram cerca de 12% do total (Bracelpa, 2011).

32 Indústria de Celulose setor vem realizando contínuos esforços para se tornar autossuficiente em geração de energia, sobretudo pela utilização do licor negro, um subproduto do processo produtivo que é reutilizado para cogeração. Os investimentos do setor estão na casa dos US$12 bilhões de dólares nos últimos 10 anos.

33 Indústria de Celulose Parte da eletricidade é autogerada, sendo que a parcela mais significativa é obtida em sistemas de cogeração utilizando o vapor excedente das caldeiras, cuja quantidade de emissões depende do combustível nelas utilizado. Com a utilização mais efetiva da lixívia (licor negro) e de outros combustíveis renováveis, notadamente madeira e resíduos de madeira, a participação de fontes não renováveis, que se apresentava com 16,5% do total em 2005, chegou, em 2010, a cerca de 12% do total (MME, 2011).

34 Relacionamento entre tecnologia de produto/serviço e de processo Os desenvolvimentos da tecnologia de processo em operações de processamento das três dimensões: materiais, informações e consumidores.

35 TECNOLOGIAS de Processos As Tecnologias de Processo são as máquinas, equipamentos e dispositivos que ajudam a produção a transformar materiais, informações e consumidores de forma a agregar valor e atingir os objetivos estratégicos da produção. (Slack et al, 1999, p.179

36 TECNOLOGIAS de Processos Faz-se necessário ter o conhecimento suficiente para responder: o que, o como, que benefícios e quais limitações, conhecendo-se, dependendo do seu grau de complexidade, o porquê sim e o porquê não utilizá-las.

37 TECNOLOGIA de Processos Exemplo de trabalho técnico de pesquisa e otimização

38 TECNOLOGIA

39 TECNOLOGIA

40 11 Identificação das perdas Perdas elétricas Perdas mecânicas Perdas de vapor Perdas de ar comprimido Perdas por falta ou inexistência de manutenção

41 11 Identificação das perdas Identificar os pontos falhos da manutenção se: de procedimentos ou de metodologia Identificar se a empresa possui controle de perdas produtivas e sua correlação com os processos produtivos

42 Câmaras frias

43 Layout de câmara de refrigeração

44 Câmaras Frigoríficas

45 Unidades condensadoras Chiller

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47 Reestruturação de Processos Produtivos Energia Equipamento Processos Produtivos Pessoas Organizações e Comportamentos Organizacionais

48 Dados técnicos complementares substituição, eliminação ou adição de equipamentos, de acionamentos de motores que foram implementados, alterações em layout de setores produtivos, mudanças de matérias primas ou de linha de produtos fabricados, implementação de controles e automação de máquinas ou sistemas, mudanças em compressores e caldeiras, etc.

49 Processos artesanais e semiautomatizados

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51 Produção de granitos

52 Processo semiautomatizado

53 Produção de telhas cerâmicas

54 A matéria prima bruta passa por um processo de secagem e é elaborada através de moinhos e prensada, moldada e conformada em uma prensa hidráulica, sendo o material seco em secadores a rolo e passado em uma linha de esmaltação, para ser abastecido automaticamente em fornos a rolo.

55 Consumo de 280 Kcal/kg de massa. Sua temperatura interna vai de 700 à 1000ºC. Fornos túnel utilizam como combustível lenha, resíduos de madeira, resíduos agrícola, óleo BPF, gás natural e gás GLP.

56 Como definir ECONOMIA

57 Como definir ECONOMIA

58 Como definir ECONOMIA

59 Como definir ECONOMIA

60 Como definir ECONOMIA

61 Mensurar ganhos com Eficiência Energética necessita Medição e Verificação Certificar a redução de consumo de energia exige procedimentos de medição e verificação de performance, seguindo recomendações aprovadas pela ANEEL descritas no Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance PIMVP disponível em

62 Para exemplificar os procedimentos adotados nestas análises, descreve-se check list com questionamentos para uma entrevista investigativa sobre as características de um sistema produtivo. 1 A empresa possui o diagrama unifilar geral das instalações elétricas que apresenta a interligação de quadros de distribuição, subestações, etc. com descrição das cargas conectadas e suas características elétricas?

63 2 - Qual é o regime de utilização de energia elétrica? Quantas horas ao dia e por semana a empresa a utiliza? 3 - Dentro de processo produtivo da empresa, qual (ou quais) equipamento apresenta o consumo de energia elétrica mais significativo? Qual a potência elétrica e qual é o regime de utilização?

64 4 - Quais são as variáveis entendidas como mais relevantes na variação do consumo de energia como: Temperatura ambiente e Temperatura externa, Unidades produzidas ou Toneladas produzidas, Umidade relativa do ar ambiente, Movimentação de carga em toneladas? 5 - A empresa possui histórico mensal de consumo de energia e das variáveis entendidas como as mais significativas?

65 6 - Com os resultados da entrevista elabora-se um modelo matemático que representa o comportamento do consumo de energia esperado em função das variáveis definidas.

66 7 - Na sequência defini-se qual será a área de medição no sistema elétrico no qual se efetuará a intervenção para redução do consumo de energia acompanhada da medição das variáveis (grandezas físicas e medidores). É importante lembrar que todo processo de medição e verificação tem custos de instalação e manutenção.

67 A comprovação performance da medida de Eficiência Energética se fará pela comparação dos valores medidos de acordo com o procedimento de medição e verificação confrontados com os valores definidos pelo modelo matemático definido anterior a contratação do serviço/equipamento. Este procedimento, de comum acordo entre as partes, perdurará o tempo necessário para o convencimento do cliente.

68 Exemplo de indicativo de economia de energia com uma ação de eficiência energética Ação aplicada em toda a instalação

69 Vamos ao trabalho prático Ação isolada

70 Taxa de redução de consumo Objetivo Apresentar a análise de performance de economia de energia proporcionada por uma ação de eficiência energética. Metodologia de Análise Foi adotada a comparação entre os resultados de consumo de energia anterior e posterior a ação.

71 Taxa de redução de consumo A ação foi efetuada em um equipamento denominado Briquetador. A aquisição de dados foi junto ao quadro de comando e força do Briquetador (ver figura 01).

72 Instalação do medidor Esta é uma ação localizada, mede-se somente o resultado do retrofit

73 Comportamento e consumo O consumo de energia elétrica varia em face das diferenças operacionais do sistema elétrico que definem diferentes comportamentos de consumo em função de variáveis como: quantidade e tipo de matéria prima processada, paradas de máquinas sejam por características operacionais do processo, operação em regime de ponta ou fora de ponta, para manutenção corretiva ou programada e ainda falhas no fornecimento de energia elétrica.

74 Comportamento e consumo Todos estes fatores exigem que se adotem procedimentos técnicos que possibilitem definir um período de tempo que seja adequado à comparação de consumo e análise de performance de economia.

75 Comportamento e consumo Para verificação de consumo de energia considerou-se o padrão de operação como consistente e idêntico havido durante os dois períodos de tempo de referência conforme destacado nos gráficos apresentados. Os dados utilizados nesta análise foram obtidos a partir da utilização do software ANL 6000 da Embrasul.

76 Consumo anterior a ação

77 Período de análise Período efetivo considerado Análise de consumo de energia sem a aplicação do equipamento ULTRA data inicio final 19/04/2012 (11h42) a 02/05/2012 (12h26) 23/04/2012 (08h00) a 28/04/2012 (11h00) Horas operação Consumo kwh Consumo por hora potência Segunda 23/abr 08h00 19h00 11,00 500,12 45,47 0,706 Segunda 23/abr 23h00 24h00 1,00 56,90 56,90 0,742 Terça 24/abr 0h00 5h00 5,00 278,55 55,71 0,734 Terça 24/abr 08h30 18h30 10,00 450,77 45,08 0,707 Terça 24/abr 23h00 24h00 1,00 55,20 55,20 0,752 Quarta 25/abr 0h00 4h00 4,00 218,87 54,72 0,714 Quarta 25/abr 08h30 18h30 10,00 431,38 43,14 0,689 Quarta 25/abr 23h00 24h00 1,00 55,81 55,81 0,722 Quinta 26/abr 0h00 4h00 4,00 132,53 33,13 0,659 Quinta 26/abr 08h30 18h30 10,00 413,11 41,31 0,673 Quinta 26/abr 23h00 24h00 1,00 51,71 51,71 0,719 Sexta 27/abr 0h00 4h00 4,00 205,57 51,39 0,701 Sexta 27/abr 08h00 11h00 3,00 134,95 44,98 0,704 Sexta 27/abr 14h00 19h00 5,00 217,06 43,41 0,688 Sexta 27/abr 23h00 24h00 1,00 51,74 51,74 0,727 Sábado 28/abr 0h00 4h00 4,00 214,04 53,51 0,711 Sábado 28/abr 08h00 11h00 3,00 135,52 45,17 0,696 Fator de 78, ,83 48,73 0,71 Consumo total no período 3603,83 kwh Horas trabalhadas período 78,00 horas Consumo médio apurado por hora 48,73 kwh

78 Consumo posterior a ação

79 Análise de consumo de energia com a aplicação do equipamento ULTRA Período de análise 11/06/2012 (16h19) a 26/06/2012 (10h06) Período efetivo considerado 19/06/2012 (07h00) a 26/06/2012 (9h00) data inicio final Horas Consumo Consumo Fator de operação kwh por hora potência Terça 19/jun 07h00 17h00 10,00 375,63 37,56 0,62 Terça 19/jun 21h30 24h00 2,50 115,10 46,04 0,68 Quarta 20/jun 0h00 3h00 3,00 129,73 43,24 0,65 Quarta 20/jun 7h00 18h00 11,00 420,11 38,19 0,63 Quarta 20/jun 21h30 24h00 2,50 115,99 46,40 0,68 Quinta 21/jun 0h00 05h30 5,50 231,24 42,04 0,64 Quinta 21/jun 7h00 17h30 10,50 420,88 40,08 0,65 Quinta 21/jun 21h30 24h00 2,50 101,51 40,60 0,69 Sexta 22/jun 0h00 5h30 5,50 242,65 44,12 0,66 Sexta 22/jun 6h30 18h00 11,50 472,72 41,11 0,66 Sexta 22/jun 21h30 23h00 1,50 73,08 48,72 0,72 Sábado 23/jun 0h30 11h30 11,00 407,27 37,02 0,61 Segunda 25/jun 7h30 18h00 10,50 320,17 30,49 0,56 Segunda 25/jun 21h30 24h00 2,50 101,07 40,43 0,65 Terça 26/jun 0h00 4h00 4,00 148,84 37,21 0,60 Terça 26/jun 07h00 9h00 2,00 62,88 31,44 0,58 96, ,87 40,29 0,64 Consumo total no período 3738,87 kwh Horas trabalhadas período 96,00 horas Consumo médio apurado por hora 38,95 kwh

80 Taxa de redução de consumo Como não há registro do valor de produção do volume de briquetes não é possível estabelecer um consumo específico que envolva, por exemplo: Massa / energia consumida ton/kwh.

81 Taxa de redução de consumo Para o cálculo da taxa de redução foram considerados os valores médios de consumo de energia apurados por hora, considerando que durante o período de operação do sistema há variações de consumo, característicos do produto a ser processado. A média horária reduz o erro proporcional da apuração, pois o período de aquisição de dados é significativo.

82 Taxa de redução de consumo De posse das medições e relatórios obtidos nos períodos considerados sem/com a ação de eficiência energética, com resumo dos valores de consumo de energia apresentados nas tabelas descreve-se a conclusão do teste de performance de redução de consumo de energia. Taxa de redução de consumo 20,07 por cento Com base no consumo apurado na média horária

83 Cálculo de retorno de investimento simples Exemplo

84 Relatório Exemplo