Relatório para adequação de infraestrutura de distribuição de energia e auditoria energética

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1 Relatório para adequação de infraestrutura de distribuição de energia e auditoria energética Curitiba - PR

2 2 - Metodologia de Análise A primeira medida adotada foi identificar as características das instalações físicas do Hospital, as condições do sistema de distribuição de energia elétrica por meio da visualização de desenhos dos projetos existentes. A seguir realizaram-se entrevistas com o responsável pela manutenção e a sequente visitação in loco para aquisição de informações e dados técnicos como medições de correntes e tensões e posteriormente a identificação de circuitos. Para aquisição de dados sobre consumo real de energia nas instalações das duas torres do complexo hospitalar, foram utilizados Analisadores de Energia tipos RE 4000 (ver figura 01) e RE 7000 fabricados pela empresa Embrasul. Estes foram instalados nas entradas dos disjuntores gerais de cada Torre junto aos condutores principais que partem dos transformadores que alimentam os quadros de distribuição. Figura 01 Instalação analisador de energia RE 4000 Medição sistema ar condicionado Torre 02 Ambos os equipamentos possuem as seguintes características técnicas: Analisador de qualidade de energia polifásico portátil para análise e diagnóstico de sistemas elétricos. Capacidade de memória de 2G. Armazena entre outras grandezas, Tensões, Correntes, Potências Ativa, Reativa e Aparente (Valores de Fase e Linha), Fator de Potência, Distorção Harmônica Total de Corrente e Tensão, Demanda e Consumo de Energia Ativo e 3

3 Grandezas elétricas Torre 01 Quarta Quinta Sexta Sábado Domingo Segunda Terça Potência Ativa trifásica (total) Corrente da fase A Corrente da fase B Corrente da fase C Tensões nas fases A, B e C Atendimentos Figura 02 Gráfico das tensões, correntes e Potência Ativa do sistema de distribuição de energia Torre 01 no período entre 20/02 (18h40) a 27/02/2013 (10h25). 8

4 Grandezas elétricas ar condicionado Torre 02 Quarta-feira 27/02/2013 Quinta-feira 28/02/ Potência Ativa trifásica (total) Corrente da fase A Corrente da fase B Corrente da fase C Período noturno sem operação dos equipamentos de ar condicionado 19h00 às 07h00 Tensões nas fases A, B e C Figura 03 Gráfico das tensões, correntes e Potência Ativa do sistema de ar condicionado (disjuntor 125A) - Torre 02 no período entre 27 e 28/02/

5 Potência Ativa trifásica (total) Corrente da fase A Corrente da fase B Corrente da fase C Grandezas elétricas Torre 02 Quarta Quinta Sexta Tensões nas fases A, B e C Figura 04 Gráfico das tensões, correntes e Potência Ativa do sistema de distribuição de energia Torre 02 no período entre 13/03 (09h00) a 15/03/2013 (09h30). 10

6 Grandezas elétricas Torre 02 Sexta Sábado Domingo Segunda Terça Quarta Quinta Sexta Potência Ativa trifásica (total) Corrente da fase A Corrente da fase B Corrente da fase C Tensões nas fases A, B e C Figura 05 Gráfico das tensões, correntes e Potência Ativa do sistema de distribuição de energia Torre 02 no período entre 15/03 (09h00) a 22/03/2013 (10h30). 11

7 A Tabela 01 demonstra o resumo dos valores globais de grandezas elétricas obtidas no período de análise para a Torre 01. Destacam-se os valores mínimos e máximos obtidos para cada uma. Tabela 01 Valores de tensão, corrente, potências e fator de potência da Torre 01 no período de análise. 12

8 Na Tabela 02 é demonstrado o resumo dos valores globais obtidos no período de análise para um dos sistemas de ar condicionado na Torre 02, andares 02 e 03. Destacamse os valores mínimos e máximos obtidos para cada grandeza. Tabela 02 Valores de tensão, corrente, potências e fator de potência de sistema de ar condicionado Torre

9 A Tabela 03 apresenta o resumo dos valores globais obtidos no primeiro período de dois dias de análise da Torre 02, com dados obtidos à partir do analisador RE Destacam-se os valores mínimos e máximos obtidos para cada grandeza. Tabela 03 Valores de tensão, corrente, potências e fator de potência da Torre 02 no primeiro período de análise com RE

10 A Tabela 04 apresenta os resumos dos valores globais obtidos no segundo período de seis dias de análise da Torre 02, com dados obtidos a partir do analisador RE Destacam-se os valores mínimos e máximos obtidos para cada grandeza. Tabela 04 Valores de tensão, corrente, potências e fator de potência da Torre 02 no segundo período de análise com RE

11 Na tabela 05 estão descritos os resultados fornecidos pelo relatório do software ANL 7000, no qual consta o total de registros efetuados, bem como as faixas definidas para avaliação das tensões no período considerado. Tabela 05 Resumo de valores para análise da tensão, da Torre 02 16

12 Tabela 05 continuação Resumo de valores para análise da tensão, da Torre 02 17

13 Convencional Horossazonal Azul Horossazonal Verde ANEEL Impostos ANEEL Impostos ANEEL Impostos Consumo 17,87 27,28 Demanda 0,1409 0,2151 DEMANDA R$/kW Ponta 18,37 28,04 Fora de ponta 5,12 7,81 Ultrapassagem ponta 36,74 56,09 Ultrapassagem fora de ponta 10,24 15,63 CONSUMO R$/kW Ponta 0, , , ,00016 Fora de ponta 0, , , ,20499 Demanda R$/kW 5,12 7,81 Demanda ultrapassagem R$/kWh 10,24 15,63 Tabela 07 Valores em R$ para os diferentes tipos de tarifações sem impostos e taxas O gráfico da figura 07 permite visualizar a sazonalidade do aumento da demanda registrada no sistema. Os maiores valores ocorrem em meses mais quentes nos quais há maior utilização de aparelhos de ar condicionado. Inclusive no final de 2012 e início de 2013 foram registrados valores de temperatura muito acima da normalidade. Figura 07 Gráfico representativo das demandas medidas e contratadas da tabela meses. A tabela 7A apresenta a simulação tarifária para duas situações com demandas distintas: Primeira com aumento de valor contratado de demanda e a segunda com dados da última fatura (março/2013). Pela análise dos valores apresentados nas tabelas 06, 07A e 08 conclui-se que, mesmo com o consumo a maior em relação ao valor excedente permitido que ocorreu por cinco vezes nos últimos vinte e quatro meses, a estrutura tarifária horossazonal verde, para este momento, é a mais adequada. 22

14 Tabela 07 A Simulação tarifária para os diferentes tipos de tarifações sem impostos e taxas 23

15 E N E R G I A LAP ESCO Engenharia Elétrica Processo produtivo no Hospital Um processo produtivo se caracteriza por suas Entradas, um Processo Específico de transformação, suas Saídas e, Resíduos e Perdas Energéticas. Na figura 08 representase o entendimento do Processo Produtivo do Hospital Entradas Processo Saídas Eletricidade Gás Água Oxigênio Mão de obra Outros insumos Consultas médicas (ar condicionado) Cirurgias (Autoclave) Exames clínicos e especializados (tomografia, polissonografia) Internamentos (lavanderia e ar condicionado) Iluminação Resíduos (calor, dejetos) Perdas energia Atendimento a Vidas Figura 08 Diagrama representativo do sistema produtivo do Hospital Utilização dos recursos energéticos Na tabela 09 estão descritos os principais equipamentos que utilizam energia e seus respectivos consumos e insumos energéticos. Setor Equipamento Insumo energético Potência kw Consumo Torre 01 e 02 Geradores 1 e 2 Óleo Diesel 110kW e 150kW Torre 01 Autoclave 01 Tr 01 Eletricidade e água 12 kw 12 kwh Torre 02 Autoclave 02 Tr 01 Eletricidade e água 36 kw 36 kwh Torre 01 Bomba de vácuo Eletricidade e água (1 / 1) 7,5 CV 10 kwh Compressor Eletricidade e água 1 x 5CV / 4 x 2HP 6 kwh Torre 01 Elevador 01 Tr 01 Eletricidade 6,7 kw 6,7 kwh Torre 01 Elevador 02 Tr 01 Eletricidade 10 kw 10 kwh Torre 02 Elevador 03 Tr 02 Eletricidade 5,5 kw 5,5 kwh Torre 02 Elevador 04 Tr 02 Eletricidade 9,0 kw 9,0 kwh Torre 01 Tomógrafo Eletricidade 2 x 2 kw 2,2 kwh Torre 01 Aquecedor 01 GLP e água Torre 02 Aquecedor 02 e 03 GLP e água Torre 01 e 02 Aparelhos AC Split Eletricidade 170 kwh Anexo 01 Aparelhos AC Janela Eletricidade Lavanderia T1 Lavadora roupa Eletricidade 1 CV 1 kwh Lavanderia T1 Secadoras de roupa 2 Eletricidade 6,4 kwh Lavanderia T1 Secadoras de roupa 1 Eletricidade 6,4 kwh Lavanderia T1 Centrífugas Eletricidade 3/4 CV 0,7 kwh Insumos energéticos Gás GLP Eletricidade Óleo Diesel Oxigênio Água Tabela 09 Equipamentos, insumos e consumos energéticos 23

16 Período Atendimentos Energia kwh LAP ESCO Engenharia Elétrica Consumo Específico kwh/atendimentos 02/ ,97 03/ ,71 04/ ,95 05/ ,20 06/ ,97 07/ ,91 08/ ,81 09/ ,59 10/ ,92 11/ ,79 12/ ,71 01/ ,24 02/ ,25 03/ ,71 Comparação coeficiente específico 04/ ,89 Menor 05/ ,59 Menor 06/ ,51 Menor 07/ ,71 Menor 08/ ,54 Menor 09/ ,58 Menor 10/ ,83 Menor 11/ ,50 Menor 12/ ,16 Maior calor 01/ ,29 Maior calor Tabela 10 Dados de consumo de energia (kwh) e número de atendimentos consumo espeífico Outro recurso que é possibilitado pela estatística é o da soma cumulativa que pode ser construída a partir dos dados da tabela 10. Por este recurso e analisando os dados, há indicativo de tendência do consumo específico permanecer nos patamares anteriormente atingidos. O Hospital tem aumentado o número de aparelhos de ar condicionado e já está atingindo um valor próximo ao máximo para esta ampliação. Medidas para conservação de energia e redução do consumo podem reduzi-lo. Pelo gráfico observa-se que o consumo tem comportamento similar ao longo dos meses. Há um fato positivo analisando o crescimento do número de atendimentos em função da energia consumida. Este permaneceu relativamente constante com aumento no número de pessoas atendidas a partir de abril de O melhor resultado foi em novembro de 2012 com consumo específico aproximadamente 1,50. Pela análise deste índice verifica-se que em relação ao ano de 2011 o mesmo apresentou redução significativa ao longo do ano, crescendo a patamares menores ou idênticos ao ano de O verão mais quente em 2013 e o decréscimo dos atendimentos nos últimos meses justifica o aumento. 30

17 Energia (kwh) Atenddimentos LAP ESCO Engenharia Elétrica Energia & Atendimentos Atendimentos Energia "Energia" "Atendimentos" Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Sep Out Nov Dec Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Sep Out Nov Dec 2011 Período Figura 09 Gráfico do relacionamento entre consumo de energia e número de atendimentos do sistema produtivo do Hospital Em termos de distribuição do consumo de energia elétrica em função do t de cargas, a divisão que se apresenta é aproximadamente a seguinte: a. Para a Torre 02-70% traduz-se em refrigeração ambiente (ar condicionado), 20% iluminação e 10% outros usos como elevadores. b. Para a Torre 01-45% traduz-se em refrigeração ambiente (ar condicionado), 15% iluminação, 25 % centro cirúrgico, 5% lavanderia e 10% outros usos como elevadores, moto bombas, etc. Além do consumo de energia elétrica o Hospital utiliza outros insumos energéticos já mencionados como Água, Gás GLP e Oxigênio. Não foi possível o acesso aos registros de consumo de GLP e oxigênio. A utilização destes dois insumos é muito específica e controlada. São classificados e não estão acessíveis a todos os funcionários ou pacientes. Deste modo não se constituem em energéticos que representem consumo específico significativo sobre o custo unitário de atendimentos como no caso da energia elétrica. A seguir descrevem-se recomendações para execução de serviços necessários à melhor adequação do sistema de distribuição de energia elétrica do Hospital

18 5 Proposições técnicas para melhoria do sistema de distribuição de energia elétrica Foram executadas em campo verificações e identificação dos alimentadores dos circuitos de cada quadro, bem como as respectivas medições de corrente elétrica. Estes dados permitem avaliar a atual condição de carregamento dos mesmos para verificar a necessidade de alterações no sistema de distribuição como substituição de disjuntores ou a possibilidade de aumento ou redução das cargas conectadas em cada circuito. Para complementar este levantamento de campo, foram atualizadas as documentações dos diagramas existentes identificando a atual condição existente. Estas modificações seguem anexas em desenhos confeccionados em software CAD. As instalações da Torre 02 estão muito próximas do projeto aprovado e executado, portanto não sofreram alterações significativas e não foram em todos os quadros. O projeto foi bem concebido dentro das expectativas da época. Alternativas técnicas e recomendações para execução de serviços para melhorar as instalações elétricas e atender as normas técnicas vigentes quanto a segurança e qualidade (NBR 5410, NR 10, etc), estão descritas na sequência do texto. 5.1 Identificar adequadamente quadros de distribuição (QDs) e seus disjuntores QD 0 X Vem do QDG (Pav 0) Identificar quadros de distribuição por meio de plaquetas que identifiquem o número e a procedência do alimentador em relação ao quadro de onde partem. Exemplo: Ver figura acima [QD 10 Vem do QDE (do pav. térreo)].

19 Identificar disjuntores de acordo com a distribuição de cargas real e levantamentos efetuados em campo. Afixar no interior de cada porta de quadro o seu diagrama unifilar contendo além da indicação de cada disjuntor o significado das abreviaturas utilizadas. 5.2 Proteção de elementos energizados Placa em acrílico transparente afixada adequadamente Para prover proteção contra contatos acidentais como na execução de serviços de manutenção com o sistema energizado, é necessário instalar proteção para os barramentos dos quadros de distribuição. Uma alternativa é por meio de lâminas de acrílico transparente que isolem os barramentos e permitam sua visualização quando os quadros estiverem abertos. Os quadros recentemente instalados no hospital possuem esta proteção. 5.3 Adequar toda a instalação em infra estrutura adequada Proteção mecânica do alimentador em alta tensão, hoje com infra estrutura em PVC. Revisar instalação de condutores e verificar a necessidade de substituir tubulações e trajetos de fiação de acordo com capacidade de ocupação.

20 Certificar os circuitos de aterramento dos QDs e adequar os circuitos com esse condutor. Juntamente com a reavaliação do dimensionamento dos QDs e circuitos, substituir os barramentos e disjuntores. Reestruturar o sistema de alimentação de ar condicionado dos andares 2 e 3 da Torre 02 para adequar à necessidade de carga atual e futura ampliação. Para atender a NR 10, adotar padrão para sinalização de impedimento de energização com a aplicação de implementos mecânicos, sinalizadores e ainda a aplicação de treinamentos de procedimentos técnicos. Efetuar um diagnóstico completo de cada quadro de distribuição para indicar necessidades de readequação e melhoramentos. 5.4 Substituir condutores que alimentam quadros de distribuição e equipamentos Corrigir dimensionamentos de alimentadores e proteção dos QDs e circuitos (ex. Circuito 1 do QDG 01 Disjuntor tripolar de 150A sai com um cabo de 50,0mm 2 e no QD de interligação tem continuidade com um cabo de 16,0mm 2. O QD 82 (oitavo andar torre 01) de ar condicionados que é alimentado por um cabo de 10,0mm 2 que parte do subsolo. 5.5 Ações de caráter geral Revisar a polarização das tomadas de energia e atualização de padrão. Verificar aterramento de todas as máquinas de ar condicionado, bem como identificar sequência de fase de todas as cargas com motores bi/trifásicos.

21 Identificar todas as tomadas e equipamentos em relação ao seu circuito de alimentação e QD de origem. Instalar condutor de aterramento em todos os Quadros de Distribuição (QDs) para equipotencialização do sistema de distribuição de energia. Definir e instalar uma infraestrutura vertical (prumada) na Torre 01 com pequeno shaft passando em cada pavimento para distribuição de condutores e manutenção dos circuitos elétricos. Sinalização de falta de fases por meio de LEDs nos QDs. Instalar proteção contra surtos de tensão nos QDs. Instalar dispositivos de proteção residual em áreas classificadas para atender NBR 5410 e prover maior segurança em locais sujeitos a umidade como lavanderia (lavadora e centrifuga de roupas), lavadoras de pressão, autoclaves, lavadoras de instrumentos cirúrgicos, etc. 5.6 Definir procedimentos e Planejamento de manutenção predial Identificar oportunidades de eficientização de sistemas energéticos. Identificar necessidades de intervenções para manutenção dos sistemas energéticos e de operação. Elaborar a catalogação, registro e mapeamento de equipamentos com fins de cadastro de manutenção e acervo patrimonial. Efetuar identificação e o cadastro de fornecedores com fins de manutenção. Identificar necessidades de intervenções de manutenção predial. Estruturar plano de manutenção predial para definir procedimentos e instruções técnicas e administrativas aplicados na manutenção preventiva e

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