Capítulo No. 1 - Versão 3

COMBATE AO DESPERDÍCIO DE ENERGIA

JANÍZARO PEREIRA DA SILVA JÚNIOR

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM

ENGENHARIA ELÉTRICA.

Aprovada por:

__________________________________________________ Prof. Danilo Pereira Pinto, D.Sc - Orientador - UFJF

__________________________________________________

Prof. André Luís Marques Marcato, D. Sc. - UFJF

__________________________________________________

Prof. Antônio Carlos Delaiba, D. Sc. - UFU

JUIZ DE FORA, MG – BRASIL. JULHO 2005

SILVA JÚNIOR, JANÍZARO PEREIRA

Combate ao Desperdício de Energia [Juiz de Fora] 2005

XI, 191 p. 29,7 cm. (UFJF, M.Sc., Engenharia Elétrica, 2005)

Dissertação – Universidade Federal de Juiz de Fora

1. Vertente Humana e Vertente Tecnológica do Combate ao

Desperdício de Energia

2. Eficiência Energética

3. Diagnóstico Energético

4. Gerenciamento pelo Lado da Demanda

I. UFJF II. Título (Série)

ii

Dedicatória

Dedico esta dissertação a minha avó, Elvina (in memorian), que sempre acompanhou de perto minha vida de estudante

e infelizmente não pode estar presente, fisicamente, ao meu lado na conclusão de mais essa etapa. Tenho certeza,

que aonde quer que ela esteja, compartilha comigo este sentimento de alegria e êxtase pelo dever cumprido.

iii

Agradecimentos

Agradeço a Deus por ter me dado tanta força ao longo de todo o processo de

elaboração deste trabalho.

Agradeço em especial as quatro mulheres da minha vida, Maria da

Consolação (minha mãe), Juliana (minha irmã), Isabela (minha afilhada) e Raquel

(minha noiva), que sempre estiveram ao meu lado, incentivando, ajudando e servindo

de apoio nos momentos difíceis desta jornada.

Agradeço aos meus pais pelo apoio, incentivo, confiança e motivação.

Agradeço a todos os meus familiares por estarem sempre ao meu lado,

vibrando com minhas conquistas, ajudando nos momentos de dúvidas e sendo um

porto seguro nos momentos de angústia.

Agradeço ao Professor Danilo Pereira Pinto pela sua dedicada e inestimável

orientação, além de valorosa amizade presente durante todo o desenvolvimento deste

trabalho.

Agradeço o amigo Alcino, sua esposa Adriane e sua filha Micheli, por terem

me acolhido com tanto carinho aqui em Juiz de Fora.

Agradeço a galera do CS pelos momentos de relaxamento do horário de

almoço.

Agradeço a todos os colegas graduandos e pós-graduandos que, de alguma

forma, durante as várias discussões sobre o tema, ofereceram sugestões e

comentários para o enriquecimento do atual trabalho.

Agradeço a equipe do LEENER pela amizade e sugestões.

iv

Resumo da Dissertação apresentada à UFJF como parte dos requisitos necessários para

a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.).

Combate ao Desperdício de Energia

Janízaro Pereira da Silva Júnior Julho, 2005

Orientador: Danilo Pereira Pinto

Programa : Engenharia Elétrica

Esta dissertação tem por objetivo apresentar o Combate ao Desperdício de

Energia, em suas diferentes versões, humana e tecnológica, para os diversos tipos de

consumidores, a saber: residencial, comercial, industrial, rural e público. Apresenta

os principais usos finais de cada tipo de consumidor e técnicas de Gerenciamento

pelo Lado da Demanda.

No desenvolvimento deste trabalho, realizou-se uma análise do sistema

tarifário vigente e apresenta-se uma proposta de metodologia para a realização de

Diagnósticos Energéticos, que tem sido utilizada em trabalhos realizados, bem como

o detalhamento de todas as etapas, a saber: Campanha Educativa, Comissão Interna

de Conservação de Energia, Análise Tarifária, Levantamento de Dados, Análise de

Dados, Proposta de Implementações e Análise de Viabilidade Econômica.

Visando combater o desperdício de energia, apresenta-se alternativas para

reduzir o consumo através de diversas fontes de energia, com destaque especial para

o uso da energia solar.

Espera-se que este seja um texto que possa auxiliar o desenvolvimento de

outros trabalhos e estudos, como referência bibliográfica, e contribuir para a criação

de uma cultura de combate ao desperdício de energia.

v

Sumário

SUMÁRIO vi

LISTA DE FIGURAS ix

LISTA DE TABELAS xi

CAPÍTULO 1 1

INTRODUÇÃO 1

1.1 Considerações Iniciais 1

1.2 Publicações 2

1.3 Estrutura do Trabalho 3

CAPÍTULO 2 5

A EVOLUÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA 5

2.1 História da Energia 5

2.2 O Procel 12

2.3 Motivações para o Combate ao Desperdício de Energia 14

CAPÍTULO 3 17

CONCEITOS PRELIMINARES 17

3.1 Conceitos e Definições 17

3.2 Sistema Tarifário 23

3.2.1 Grupo A 24

3.2.2 Grupo B 25

3.3 Modelos de Tarifas 25

3.3.1 Tarifa Convencional 29

3.3.1.1 Parcela de Consumo de Energia Ativa 29

3.3.1.2 Parcela de Demanda Ativa 29

3.3.1.3 Parcela de Ultrapassagem 29

3.3.1.4 Parcela de Energia Reativa Excedente 30

3.3.2 Tarifa Horo-sazonal 32

3.3.2.1 Tarifa Horo-sazonal Verde 33

3.3.2.1.1 Parcela de Consumo de Energia Ativa 33

3.3.2.1.2 Parcela de Demanda Ativa 34

3.3.2.1.3 Parcela de Ultrapassagem 34

3.3.2.1.4 Parcela de Energia Reativa Excedente 34

vi

3.3.2.2 Tarifa Horo-sazonal Azul 34

3.3.2.2.1 Parcela de Consumo de Energia Ativa 34

3.3.2.2.2 Parcela de Demanda Ativa 34

3.3.2.2.3 Parcela de Ultrapassagem 35

3.3.2.2.4 Parcela de Energia Reativa Excedente 36

3.3.3 Modelo de Conta de Energia para Consumidores do Tipo A 36

3.3.4 ICMS 40

3.3.5 Tarifa Amarela 40

CAPÍTULO 4 41

VERTENTES DO COMBATE AO DESPERDÍCIO DE ENERGIA 41

4.1 Introdução 41

4.2 Vertente Humana 42

4.2.1 Programa Procel nas Escolas 42

4.2.2 A Disciplina Eficiência Energética na UFJF 47

4.2.3 O LEENER – Laboratório de Eficiência Energética 55

4.2.4 Programa Brilho Consciente 56

4.2.5 Programa Energia Inteligente – EI 58

4.2.6 O Selo Procel 58

4.2.7 Materiais Diversos Utilizados em Campanhas Educativas 61

4.3 Vertente Tecnológica 65

4.3.1 Setor Residencial 70

4.3.2 Setor Industrial 84

4.3.3 Setor Comercial 93

4.3.4 Setor Público 100

4.3.5 Setor Rural 105

CAPÍTULO 5 107

PROGRAMA DE COMBATE AO DESPERDÍCIO DE ENERGIA E

GERENCIAMENTO PELO LADO DA DEMANDA - GLD 107

5.1 O Programa de Combate ao Desperdício de Energia 107

5.1.1 CICE 109

5.1.2 Análise Tarifária 109

5.1.3 Campanha Educativa 110

5.1.4 Diagnóstico Energético 111

vii

5.1.4.1 Visita as Instalações 112

5.1.4.2 Levantamento de Dados 113

5.1.4.3 Vistoria dos Ambientes 116

5.1.4.4 Entrevista com os Usuários 120

5.1.4.5 Análise dos Dados 120

5.1.4.6 Alternativas para Diminuir o Desperdício 126

5.1.4.7 Análise de Viabilidade Econômica 127

5.2 Gerenciamento Pelo Lado da Demanda 128

5.2.1 Introdução 128

5.2.2 Definições 129

5.2.3 Tipos de Programas de GLD 130

5.2.4 Critérios de Implantação de um Programa de GLD 133

5.2.5 Impactos Causados Por Programas de GLD 134

5.2.5.1 Impactos Sobre a Concessionária 134

5.2.5.2 Impactos Sobre os Consumidores 136

5.2.5.3 Impactos Sobre a Sociedade 137

5.2.6 Exemplo de projetos de GLD 137

CAPÍTULO 6 145

ESTUDOS DE CASOS 145

6.1 Diagnóstico Energético em Escolas 145

6.2 Adequação Tarifária de Um Estádio de Futebol 164

6.3 Projeto de Combate ao Desperdício de Energia em Uma Igreja 170

CAPÍTULO 7 182

CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS 182

7.1 Conclusão 182

7.2 Trabalhos Futuros 185

BIBLIOGRAFIA 186

viii

Lista de Figuras

Figura 3-1 - Curva de Carga de Potência Ativa .........................................................19

Figura 3-2 - Exemplo de Conta de Consumidor do Tipo B .......................................26

Figura 3-3 - Exemplo de Conta de Consumidor do Tipo A ......................................36

Figura 4-1 - Temas Abordados no Projeto “A Natureza da Paisagem” .....................45

Figura 4-2 - Jogo Educativo ......................................................................................46

Figura 4-3 - Mascote do Programa Brilho Consciente...............................................57

Figura 4-4 - Material de Divulgação Programa Energia Inteligente -CEMIG..........58

Figura 4-5 - Selo Procel de Economia de Energia .....................................................60

Figura 4-6 - Selo Procel Inmetro de Desempenho .....................................................60

Figura 4-7 - Imã do “Brilho Consciente” ...................................................................63

Figura 4-8 - Livros de Combate ao Desperdício de Energia ......................................63

Figura 4-9 - Cartilhas de Combate ao Desperdício de Energia ..................................64

Figura 4-10 - Luminária Comum em Chapa de Aço Pintada .....................................74

Figura 4-11 - Elementos de um Refrigerador (Geladeira)..........................................76

Figura 4-12 - Ar Condicionado de Janela...................................................................79

Figura 4-13 - Brise na Fachada de Escola ..................................................................81

Figura 4-14 - Hospital de Atendimento Infantil da Rede Sarah -RJ ..........................85

Figura 4-15 - Aquecimento de Água por Concentradores..........................................88

Figura 4-16 - Esquema de Funcionamento de um “split-system” com Uma Unidade

Evaporadora........................................................................................................95

Figura 4-17 - Esquema de Funcionamento de um “split-system” com Várias Unidade

Evaporadora........................................................................................................96

Figura 4-18 - Esquema de Funcionamento de um “Self-contained” .........................97

Figura 4-19 - Esquema de Funcionamento de um “Roof-top” ..................................98

Figura 4-20 - Esquema de Funcionamento de um Sistema de Expansão Indireta .....99

Figura 5-1 - Curva de Carga de um Dia de Semana.................................................116

Figura 5-2 - Porcentagem de Consumo Por Setor ....................................................121

Figura 5-3 - Ações Possíveis de um Programa de GLD...........................................131

Figura 5-4 - Módulo Transmissor de Sinal...............................................................141

Figura 5-5 - Módulo Receptor..................................................................................142

Figura 5-6 - Diagrama de Instalação/Ligação ..........................................................142

ix

Figura 5-7 - Módulo Chaveador ...............................................................................143

Figura 5-8 - Sistema em Configuração Completa ....................................................143

Figura 6-1 - Gráfico do Histórico de Contas ............................................................149

Figura 6-2 - Nova Distribuição das Luminárias das Salas 11,12 e 13 ....................152

Figura 6-3 - Curvas de Isoluminância da Nova Distribuição das Luminárias das

Salas 11,12 e 13................................................................................................153

Figura 6-4 - Nova Distribuição das Luminárias da Sala 14 ....................................154

Figura 6-5 - Curvas de Isoluminância da Nova Distribuição das Luminárias da Sala

14 ......................................................................................................................155

Figura 6-6 - Curva da Demanda do Transformador 380V do QGBT1 ...................166

Figura 6-7 - Curva do Fator de Potência do Transformador 380V do QGBT1 .......167

Figura 6-8 - Curva da Demanda do Transformador 220V do QGBT2 ....................168

Figura 6-9 - Curva do Fator de Potência do Transformador 220V do QGBT2 .......169

Figura 6-10 - Representação da Iluminação Antes das Implementações .................172

Figura 6-11 - Curvas de Isoluminância para o Sistema de Iluminação Antes das

Implementações em escalas de cinza ...............................................................173

Figura 6-12 - Curvas de Isoluminância para o Sistema de Iluminação Proposto em

Números............................................................................................................174

Figura 6-13 - Representação do Projeto de Iluminação Proposto. ...........................175


Escalas de Cinza ...............................................................................................177


Números............................................................................................................178

Figura 6-16 - Luminária Modelo RN10P10250 da Marca Lumicenter....................179

Figura 6-17 - Luminária Modelo AN03S232 da Marca Lumicenter .......................179

Figura 6-18 - Curvas de Distribuição Luminosa Típicas Para as Luminárias

(cd/1000lm) - (a) Luminária RN10P1250; (b) Luminária AN03S232.............180

Figura 6-19 - Foto da Igreja Antes das Implementações..........................................181

Figura 6-20 - Foto da Igreja Depois das Implementações........................................181

x

Lista de Tabelas

Tabela 3-1 - Subgrupos do Grupo A ..........................................................................24

Tabela 3-2 - Subgrupos do Grupo B...........................................................................25

Tabela 3-3 - Subgrupo “A” e Modalidade Tarifária...................................................28

Tabela 4-1 - Número de Alunos Participantes das Atividades Acadêmicas na Área de

Combate ao Desperdício de Energia ..................................................................53

Tabela 4-2 - Níveis de Iluminância Recomendáveis para Interiores..........................71

Tabela 4-3 - Comparação entre lâmpadas Incandescentes e Fluorescentes Compactas

da linha DULUX® da marca OSRAM................................................................73

Tabela 4-4 - Gases Alternativos para Substituição dos CFCs....................................77

Tabela 4-5 - Comparativo de Lâmpadas ..................................................................103

Tabela 5-1 - Banco de Dados do SAGA4000 ..........................................................115

Tabela 5-2 - Tabela de Levantamento de Dados a Partir de Vistoria do Local ......119

Tabela 5-3 - Matriz Energética.................................................................................121

Tabela 6-1 - Histórico de Consumo da Escola .........................................................148

Tabela 6-2 - Levantamento das Cargas Instaladas na Escola...................................150

Tabela 6-3 - Previsão de Carga Após Implementações...........................................157

Tabela 6-4 - Tabela de Síntese ................................................................................161

Tabela 6-5 - Compra e Retirada dos Materiais........................................................162

Tabela 6-6 - Previsão de Investimento Para as Implemenetações...........................163

Tabela 6-7 - Valores de Contas a Pagar .................................................................165

Tabela 6-8 - Carga Instalada.....................................................................................171

Tabela 6-9 - Carga Instalada do Projeto Proposto....................................................176

xi

xii

Capítulo 1

Introdução

1.1 Considerações Iniciais

Por muito tempo acreditava-se que a Terra era inexaurível e podia oferecer, sem

qualquer custo ou conseqüência, o necessário à execução dos planos de

desenvolvimento das nações.

A sociedade atual busca o "desenvolvimento sustentável", que relaciona o

desenvolvimento atrelado ao gerenciamento dos recursos naturais e à proteção do meio

ambiente global, visando ao mesmo tempo resolver o problema da pobreza, aperfeiçoar

a condição humana e preservar os sistemas biológicos, dos quais toda vida depende.

Além disso, é necessário que haja disponibilidade de recursos naturais em níveis

semelhantes aos atuais para as gerações futuras, e também o acesso igualitário entre os

homens, aos recursos naturais ou aos "bens" econômicos e sociais.

Ao se tratar da energia elétrica, verifica-se que as fontes de energia na natureza

estão cada vez mais escassas e tem-se que procurá-las cada vez mais distante dos

centros consumidores. A tendência mundial é o combate ao desperdício. Além disso,

restrições econômicas levam a explorar o máximo das capacidades disponíveis, em

lugar de se construir novas unidades de geração e transmissão.

O combate ao desperdício de energia funciona como uma fonte virtual de

produção de energia elétrica. Isto quer dizer que a energia não desperdiçada por um

consumidor pode ser utilizada por outro. Esta é a fonte de produção de energia mais

1

INTRODUÇÃO

econômica e mais limpa que existe, pois não agride o meio ambiente.

Para a disseminação desta nova cultura, deve-se atuar em dois focos principais:

• Vertente Humana

• Vertente Tecnológica

O objetivo deste trabalho é mostrar de forma clara, os principais fatores que

influenciam na disseminação desta nova cultura, bem como os principais métodos de

combate ao desperdício de energia nas duas vertentes.

1.2 Publicações

No desenvolvimento deste trabalho e ao longo das atividades desenvolvidas no

Laboratório de Eficiência Energética da Universidade Federal de Juiz de Fora, muitos

foram os temas abordados e as principais publicações foram:

Danilo Pereira Pinto e Janízaro Pereira da Silva Júnior - “EFICIÊNCIA

ENERGÉTICA EM UNIDADES BÁSICAS DE SAÚDE DE JUIZ

DE FORA”, IV Congresso Brasileiro de Planejamento Energético,

Sociedade Brasileira de Planejamento Energético - SBPE, março de

2004, Itajubá-MG.

Janízaro Pereira da Silva Júnior, Márcio Pereira da Costa Barros, Renato

Brasil Viana Rosa, e Danilo Pereira Pinto – “UTILIZAÇÃO DA

ENERGIA SOLAR PARA MINIMIZAÇÃO DOS IMPACTOS

AMBIENTAIS”, I Congresso Brasileiro de Eficiência Energética,

Associação Brasileira de Eficiência Energética - ABEE, Belo Horizonte,

setembro de 2005.

Janízaro Pereira da Silva Júnior, José Eduardo de Oliveira Filgueiras, e

Danilo Pereira Pinto – “O USO DA INTERNET NO COMBATE AO

DESPERDÍCIO DE ENERGIA”, I Congresso Brasileiro de Eficiência

Energética, Associação Brasileira de Eficiência Energética - ABEE, Belo

Horizonte, setembro de 2005.

2

INTRODUÇÃO

Janízaro Pereira da Silva Júnior e Danilo Pereira Pinto –

“DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO”, I Congresso Brasileiro de

Eficiência Energética, Associação Brasileira de Eficiência Energética -

ABEE, Belo Horizonte, setembro de 2005.

Danilo Pereira Pinto, Henrique Antônio Carvalho Braga e Janízaro

Pereira da Silva Júnior – “A DISCIPLINA EFICIÊNCIA

ENERGÉTICA: CARACTERÍSTICAS E METODOLOGIA DE

ENSINO-APRENDIZAGEM”, XXXIII Congresso Brasileiro de

Ensino de Engenharia, Associação Brasileira de Ensino de Engenharia -

ABENGE – setembro de 2005.

Merece destaque a participação no Curso de Multiplicadores do projeto de

Otimização Energética Industrial com Ênfase em Sistemas Motrizes, Projeto FIEMG –

PROCEL / Eletrobrás e a participação como membro do corpo técnico, Convênio

FIEMG – UFJF, visando a realização de capacitação e consultoria em indústrias do

Estado de Minas Gerais.

1.3 Estrutura do Trabalho

A estrutura deste trabalho é constituída de 7 capítulos e referência bibliográfica.

O Capítulo 2 apresenta um breve histórico da energia elétrica, a importância do Procel

no Brasil e o conceito de combate ao desperdício de energia.

No Capítulo 3 serão apresentados alguns conceitos preliminares, visando melhor

compreensão do tema e um estudo detalhado do atual sistema tarifário brasileiro.

No Capítulo 4 serão apresentadas as vertentes do combate ao desperdício de

energia elétrica. Além disso, serão discutidas, definições e técnicas empregadas nos

diversos setores da sociedade.

O Capitulo 5 dedica-se a apresentação da estrutura de um programa de combate

ao desperdício de energia, destacando-se as etapas de um diagnóstico energético.

Também serão apresentadas algumas técnicas de gerenciamento pelo lado da demanda,

3

INTRODUÇÃO

conceitos, tipos de programas e os impactos que estes causam nos consumidores, nas

concessionárias e na sociedade.

No Capítulo 6 serão apresentados estudos de casos, desenvolvidos em parceria

com o LEENER - Laboratório de Eficiência Energética da UFJF – Universidade Federal

de Juiz de Fora

No Capítulo 7 serão apresentadas as conclusões gerais do trabalho e as propostas

de trabalhos futuros.

4

Capítulo 2

A Evolução da Energia Elétrica

2.1 História da Energia

Por volta de 1800, o grande desafio para o homem era encontrar uma forma de

transformar energia mecânica em algum tipo de energia de fácil transporte e utilização.

Este desafio foi vencido em 1831, simultaneamente por dois pesquisadores que se

encontravam distantes, mas que conseguiram demonstrar, cada um a seu modo, a

possibilidade desta transformação. No Reino Unido, Michael Faraday montou um

gerador de corrente contínua a partir de um disco de cobre, que girava no campo

magnético formado pelos pólos de um imã em ferradura. Nos Estados Unidos, Joseph

Henry obteve corrente alternada, montando um gerador com imãs e enrolamentos de fio

numa armadura de ferro. Estes foram grandes marcos para o desenvolvimento da

energia elétrica. Porém, somente 50 anos após a comprovação destas possibilidades,

começam a ser desenvolvidos os primeiros geradores comercialmente viáveis. Hoje

mais do que apenas gerar, o desafio da humanidade é produzir energia em quantidade

suficiente para que todos possam usufruir dos recursos tecnológicos, do conforto e da

qualidade de vida que ela nos proporciona. Desde o início dos tempos, o homem vem

utilizando os recursos naturais, degradando-os ou exaurindo-os para a transformação em

energia elétrica, e esta vem sendo utilizada sem nenhuma preocupação com a

possibilidade de, no futuro, vir a ficar escassa (cultura do desperdício). Durante

décadas, os recursos naturais e, conseqüentemente, a energia elétrica foi considerada

5

A EVOLUÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA

como inesgotável. Entretanto, com a crescente consciência da preservação do meio

ambiente, a crescente necessidade da energia disponível, a possibilidade de extinção de

algumas fontes primárias não renováveis e a busca por um desenvolvimento sustentável

vem mudando este cenário. Cresce, no mundo inteiro, o sentimento da necessidade de

combater o desperdício de energia.

Uma pequena descrição dos acontecimentos históricos faz-se necessária, para

uma maior compreensão dos assuntos que serão abordados neste trabalho.

Um grande marco histórico é o fim da 2ª Guerra Mundial, em 15 de Agosto de

1945 quando o Imperador Hiro-Hito anuncia a capitulação do Japão. Neste momento

grande parte da Europa se encontrava destruída. Os EUA (Estados Unidos da América)

e URSS (União das Repúblicas Socialistas Soviéticas) se consolidam como as grandes

potências mundiais. O mundo se vê numa necessidade de crescimento rápido, começa

assim uma grande corrida contra o tempo. Todos querem e precisam pesquisar para se

tornarem grandes nações e melhorar a qualidade de vida que foi furtada pela guerra.

Neste cenário de caos, o desenvolvimento do setor energético é visto como a grande

saída para o crescimento, pois só com uma considerável fonte de energia disponível é

que os outros setores conseguiriam se desenvolver.

Visando esta rapidez de crescimento, ajudado pela sua geografia, os países

europeus começam a reestruturar seu setor energético baseado nas usinas térmicas e

nucleares, sendo as primeiras as preferidas. Isto aconteceu devido a rapidez para se

construir tal tipo de usina; a experiente mão-de-obra disponível dos russos e

americanos, acostumados a lidar com este tipo de construção; e pelo fato do principal

combustível de queima nas usinas térmicas ser originado do petróleo, produto que se

encontrava com baixo custo no cenário pós-guerra, devido a sua enorme oferta. O preço

do petróleo era determinante na escolha dos equipamentos, fazendo com que indústrias

eletrointensivas buscassem equipamentos, que utilizam o combustível fóssil em

substituição da eletricidade, como exemplo a instalação de caldeiras que utilizavam

derivados do petróleo. Outro fator considerado era o elevado custo de uma planta

nuclear, devido a necessidade de construções específicas para armazenamento do

combustível e resíduos resultantes na geração de energia, o treinamento de mão-de-obra

específica e o perigo de um acidente ou atentados.

Com a consolidação do sistema de geração e distribuição de energia elétrica, o

próximo passo foi o desenvolvimento tecnológico. A chamada Guerra Fria, ou seja, a

6


disputa pela hegemonia mundial dos dois gigantes (EUA e URSS), que se formaram

logo após o término das batalhas, promove uma grande corrida armamentista e de

disseminação de seus ideais políticos para garantir a supremacia. Os americanos foram

mais competentes nesta empreitada. Sua supremacia econômica foi alcançada com a

exportação de capitais, empresas, produtos industriais, agrícolas e tecnologia. As

empresas norte-americanas tornaram-se multinacionais, com filiais espalhadas por todo

o mundo. Sempre exerceram influência sobre a economia mundial e, muitas vezes,

determinam seu rumo. Isso estimulou outros paises a buscar o desenvolvimento de

tecnologia própria; houve uma grande explosão mundial nas pesquisas de equipamentos

de uso final da eletricidade em todos os setores, bem como o desenvolvimento inicial da

automação moderna. O financiamento para pesquisa de novos maquinários e

equipamentos eletrônicos era abundante, pois julgava-se ser este o caminho para o

crescimento. Em contrapartida, pouco se investiu em pesquisas de geração de energia

elétrica e na utilização de fontes alternativas de energia. Esta situação fez com que

cessassem, ou praticamente entrasse em “extinção”, as pesquisas voltadas para estas

áreas.

O parque de geração brasileiro, ao contrário do resto do mundo era, e ainda é,

baseado nas usinas hidrelétricas, graças à quantidade de rios acidentados e com grande

volume de água distribuída ao longo do todo o país. A primeira usina hidrelétrica da

América Latina, Marmelos Zero1, juntamente com outras construídas desde então, como

a Usina Hidrelétrica de Fontes Velha2 , impulsionavam o desenvolvimento do país que,

mesmo não possuindo um território devastado pela guerra, passava por um período de

transição e avanço tecnológico. Era o fim da Era Vargas. Com ele, entre 1930 e 1945, o

país passou por um surto de desenvolvimento industrial [ 14 ], chegando a alcançar um

crescimento médio de 125% ao ano na década de 30. Durante a segunda guerra este

índice caiu para 5,4%.

Os anos seguintes foram de expansão para o Setor Elétrico Brasileiro, onde

pode-se citar:

1 A primeira usina hidroelétrica para uso público da América do Sul, inaugurada na cidade de Juiz de Fora no estado de Minas Gerais em cinco de setembro de 1889.[ 12 ] 2 Entrou em operação em 1908 , na época era a maior usina do Brasil e uma das maiores do mundo.

7


• Em 1954 é inaugurada a Usina Hidrelétrica de Paulo Afonso I e a primeira

usina térmica de grande porte do Brasil, localizada no estado de São Paulo,

chamada Usina Termelétrica de Piratininga.

• 1957 - criou-se a Central Elétrica de Furnas S.A., com o principal objetivo

de solucionar a crise de energia na Região Sudeste.

• 1961- foi criada as Centrais Elétricas Brasileiras S.A. – ELETROBRÁS,

com o objetivo de promover estudos e projetos de construção e operação de

usinas geradoras, linhas de transmissão e subestações, destinadas ao

suprimento de energia elétrica do país [ 18 ].

• 1962 – entrou em operação a Usina Hidrelétrica de Três Marias, pertencente

a Centrais Elétricas de Minas Gerais – CEMIG; foi a primeira a ser utilizada

para regularização do Rio São Francisco.

• Em 1963, entra em operação a Usina Hidrelétrica de Furnas, maior usina do

Brasil na época de sua construção.

• A Usina Termelétrica de Jorge Lacerda é inaugurada em 1965, em Tubarão

– SC, e atualmente faz parte do maior complexo termoelétrico a carvão mineral

do Brasil e da América Latina [ 52 ].

• 1968 - entrou em operação a maior termelétrica do país, a Usina

Termelétrica Santa Cruz, de Furnas Centrais Elétricas S.A.

• A Usina Hidrelétrica de Funil entra em operação em 1969, sendo esta a

única com barragem de porte em arco de pura curvatura no Brasil.

• 1973 – através de tratado firmado entre Brasil e Paraguai, foi feito a

regulamentação para construção e operação da Itaipu Binacional, no Rio

Paraná, sendo até hoje a maior usina Hidrelétrica em operação do mundo.

O setor elétrico brasileiro se desenvolveu baseado no modelo estatal, por ser a

energia considerada insumo básico para o desenvolvimento econômico e social. O

estado era responsável pelos investimentos no setor.

No século XX, o petróleo tornou-se uma das fontes de energia mais utilizadas,

mas os países exportadores de petróleo continuavam pobres, isso porque o comércio

internacional era controlado pelos EUA e a Europa Ocidental, que conseguiam petróleo

8


a um preço bem baixo. Em outubro de 1973, a OPEP3 - Organização dos Países

Exportadores de Petróleo - resolveu reduzir gradativamente a produção de barris de

petróleo de 20.8 milhões de barris por dia (mbd) para 15.8 mbd, fazendo com que o

preço do barril aumentasse em seis vezes. Como os EUA, a Europa Ocidental e o Japão

dependiam do petróleo, o aumento dos preços levou a chamada Crise do Petróleo de

1973.

Esta crise alertou o mundo da dependência perigosa do petróleo e desencadeou,

internacionalmente, um grande interesse na utilização de fontes de energia renováveis e

ao combate do desperdício da energia elétrica, que na época era facilmente encontrado

em qualquer setor, visto que até então as preocupações estavam voltadas apenas para a

produção, já que seu insumo não representava custo significativo. Vale a pena salientar

que as fontes renováveis de energia trazem consigo um apelo ambiental muito forte, o

que era muito importante nessa época e atualmente, vem sendo considerado como fator

determinante, regulamentado e muito bem avaliado, antes da instalação de qualquer

equipamento, nos mais variados setores da indústria.

Assim se forma o embrião dos pensamentos e conceitos de combate ao

desperdício. Estes sugiram principalmente nos EUA e Canadá; países cuja geração era

praticamente calcada nas termelétricas, que utilizavam o petróleo para geração. Neste

momento, os projetos priorizavam a troca de tecnologia existente, por uma tecnologia

que, além de diminuir o desperdício de energia também pudesse reduzir o impacto

causado ao meio ambiente. Havia o temor de que o aumento do consumo de energia

trouxesse um acréscimo no nível de poluição local, contribuindo para mudanças

climáticas globais e se refletindo no efeito estufa, muito discutido nesta época.

As primeiras ações foram estimular a troca de refrigeradores e condicionadores

de ar antigos por novos. As vantagens eram a redução do consumo de energia elétrica e

do uso de gases CFCs (clorofluorcarbonetos). Para a maioria dos cientistas, estes gases

são os maiores responsáveis pela destruição da camada de ozônio, mesmo havendo

pesquisadores que discordem em partes desta afirmação tão radical. Um deles é o

cientista Molion [ 40 ]. Outra medida foi a substituição gradativa da

3 Criada em 1960 por cinco países produtores de petróleo: Arábia Saudita, Iraque, Irã, Kuwait e Venezuela. Sua meta era cartelizar essa fonte de energia, controlando o volume de produção e os preços. Faz parte atualmente deste grupo, além de seus fundadores : Indonésia, Líbia, Catar, Argélia, Abu Dabi, Nigéria, Equador e Gabão. Juntos controlam dois terços das reservas de petróleo do mundo. Sede: Viena, Áustria.

9


tecnologia dos eletroeletrônicos e dos eletrodomésticos movidos a motores, estimulada

através de financiamentos governamentais e, em alguns casos, na elaboração de leis que

regulamentavam a sua construção.

O pensamento americano da época era: “O desafio maior é elaborar estratégias

energéticas que possibilitem que os EUA alcancem suas metas de proteção ambiental,

saúde pública e segurança nacional, como resultado de economias de energia, com

práticas racionais de economia a preços reduzidos, mantendo a conservação de energia

como um anteparo de proteção para a maioria dos consumidores americanos” [ 37 ] .

De uma forma mais consciente, diversos países começam a estruturar agências

públicas, com o intuito de implementar programas de conservação de energia que visam

conscientizar, pesquisar, informar, difundir e implementar idéias conservacionistas.

Dentre elas, pode-se destacar: ADEME (França), NOVEM (Holanda) e IDEA

(Espanha).

Nos últimos 20 anos, este pensamento ganhou força no mundo todo. Em função

da necessidade de um “desenvolvimento sustentável”, conceitos são redefinidos. O que

antes era apenas uma responsabilidade e/ou interesse das concessionárias de energia se

transformou em necessidade de todos. Hoje é proibitiva a utilização perdulária da

energia elétrica.

No Brasil, “O Procel - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica”

- foi criado em dezembro de 1985, pelos Ministérios de Minas e Energia e da Indústria e

Comércio, é gerido por uma Secretaria Executiva subordinada à Eletrobrás. Em 18 de

julho de 1991, o Procel foi transformado em Programa de Governo, tendo suas

abrangência e responsabilidade ampliadas” [ 18 ]. Ele foi idealizado a partir da

observação das experiências de sucesso de outros paises, onde foram aproveitadas

muitas idéias, e reestruturado, de modo a ter uma maior penetração no país. Portanto, é

um programa baseado em sucessos de outros mas com as características brasileiras.

Em 2001, o Sistema Elétrico Brasileiro passou por um período conturbado,

cheio de dificuldades. A falta de investimentos dos últimos 25 anos na parte física

estrutural do sistema, na construção de novas usinas e linhas de transmissão, conciliada

com um reduzido nível de água nos reservatórios das hidrelétricas, causada pelo

acréscimo de carga sofrido no sistema e um longo período de estiagem, fez com que o

país passasse por um período de racionamento de energia elétrica. Esta crise no setor

elétrico veio impulsionar os programas de combate ao desperdício, co-geração e estudos

10


de fontes alternativas de geração. Foi consolidada a idéia de um melhor aproveitamento

do sol, vento, biomassa, biocombustíveis e das bacias hidrográficas, sendo a última, a

partir da construção de PCHs – Pequenas Centrais Hidrelétricas.

Outro ponto fundamental para se tentar amenizar ou até mesmo afastar a

hipótese de uma nova crise é a modernização do Setor Elétrico Brasileiro. De 1996 até

os dias atuais este setor passa por ampla reestruturação. Foi criada a agência reguladora,

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL4) e o Operador Nacional do Sistema

(ONS). O objetivo é atrair capital de empresas privadas, como uma alternativa para

atender o crescente aumento na demanda por energia elétrica, que tem crescido a taxas

médias em torno de 6% ao ano [ 29 ] .

Principais razões para a reestruturação são:

• Necessidade de ampliar o sistema elétrico brasileiro (geração e transmissão)

devido ao quase esgotamento da capacidade de geração de energia elétrica das

hidrelétricas existentes;

• Necessidade de novos investimentos devido ao esgotamento da capacidade

financeira do Estado em investir no setor;

• Surgimento de novas alternativas tecnológicas possibilitando a geração de

energia elétrica a preços bastante competitivos;

• Necessidade de estabelecimento de um mercado competitivo, para aliar

custo baixo, tarifa mais reduzida e elevada qualidade de serviço;

• Globalização da economia;

• Aquecimento da economia.

Para adequar o sistema elétrico à nova estrutura proposta, buscando sua

modernização, foram criados programas de incentivo ao combate ao desperdício de

energia e programas de P&D - Pesquisa e Desenvolvimento.

No mais, deve-se salientar que o processo de conscientização é lento, pois as

mudanças de hábitos, “quebra de tabus” e paradigmas, exigem um certo tempo que está

sendo respeitado e o homem tem mostrado seu grande poder de adaptação, trabalhando

na construção de um mundo mais limpo e evoluído para as futuras gerações.

4 A Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL, autarquia em regime especial, vinculada ao Ministério de Minas e Energia - MME, foi criada pela Lei 9.427 de 26 de Dezembro de 1996. A missão da ANEEL é proporcionar condições favoráveis para que o mercado de energia elétrica se desenvolva com equilíbrio entre os agentes e em benefício da sociedade.

11


2.2 O Procel

O Procel - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica - foi criado

em dezembro de 1985 pelos Ministérios de Minas e Energia e da Indústria e Comércio,

e é gerido por uma Secretaria Executiva subordinada à Eletrobrás. É um Programa de

Governo, com o objetivo de combater o desperdício de energia elétrica, tanto no lado da

produção como no do consumo, patrocinando a melhoria da qualidade de produtos e

serviços, reduzindo os impactos ambientais e estimulando a criação de empregos.

A partir da criação deste programa, começa a desencadear-se um processo de

facilitação do acesso às informações e divulgação de estudos de casos. Criam-se

parcerias produtivas entre o governo e concessionárias, empresas privadas,

universidades, escolas oficiais e profissionalizantes, ONG´s – Organizações Não

Governamentais, consumidores residências e industriais, ESCO´s – Empresas de

Serviços de Conservação de Energia, agentes de financiamento nacionais e estrangeiros,

SEBRAE´s - Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas, SENAI´s -

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e Federações de Industria e Comércio de

todos os estados.

As principais áreas de atuação do Procel são:

• Comércio;

• Saneamento;

• Educação;

• Indústria;

• Edificações;

• Prédios Públicos;

• Gestão Energética Municipal;

• Iluminação Pública.

12


Os principais projetos em desenvolvimento são:

• O Selo Procel, que é um instrumento promocional do Procel, concedido

anualmente, desde 1994, aos equipamentos que apresentam os melhores

índices de eficiência energética dentro da sua categoria. Sua finalidade é

estimular a fabricação nacional de produtos mais eficientes no item economia

de energia e orientar o consumidor, no ato da compra, a adquirir equipamentos

que apresentam melhores níveis de eficiência energética.

• Prédios Públicos – este projeto foi iniciado em 1997, com intuito de

promover eficiência energética em prédios públicos federais, estaduais e

municipais. O objetivo é implantar projetos-piloto com potencial de replicação

em larga escala, implementar ações de sensibilização, capacitação, divulgação,

projetos-demonstração, e parcerias com outros setores. Atualmente,

encontram-se 14800 prédios públicos cadastrados no Procel.

• O Procel nas Escolas, através da metodologia A Natureza da Paisagem:

Energia, é um programa de educação ambiental, com o objetivo de combater o

desperdício de energia. Ele atua na pré-escola, educação básica, ensino técnico

e superior. Da pré-escola ao ensino médio técnico, através da capacitação dos

professores, para que estes se tornem agentes multiplicadores e capazes de

orientar a mudança de hábitos de consumo, formação de uma cultura de

combate ao desperdício de energia, junto a seus alunos e a comunidade. No

ensino superior, o programa atua apoiando a formação de profissionais mais

integrados ao seu contexto sócio-econômico.

• O programa Procel - Edifica – este projeto prevê uma articulação entre

diversas entidades das áreas governamental, tecnológica, econômica e de

desenvolvimento para, através de um enfoque multisetorial, promover a

conservação e o uso eficiente da energia elétrica, reduzindo os desperdícios e

impactos sobre o meio ambiente [ 18 ].

• Gestão Energética Municipal - destinado à administração pública municipal,

técnicos municipais e de concessionárias de energia elétrica, consultores e

especialistas em assuntos relacionados à energia elétrica. Seu principal objetivo

é gerenciar o uso da energia elétrica nos municípios, controlando seu

desempenho e eficiência. Para facilitar a troca de informações entre os

municípios, foi criada a Rede Cidades Eficientes. Essa rede foi criada pelo

13


Procel em parceria com o Instituto Brasileiro de Administração Municipal -

IBAM, nos moldes da Rede Energie-Cités de municípios europeus.

• O Programa Reluz - O Programa Nacional de Iluminação Pública Eficiente -

ReLuz prevê investimentos para tornar eficientes 9,5 milhões de pontos de

iluminação pública e instalar mais 3 milhões de outros pontos. Pretende

abranger 77% do potencial de conservação de energia da rede nacional de

iluminação pública, atualmente composta de 14,5 milhões de pontos de

iluminação, sendo que 12,3 milhões de pontos podem ganhar mais eficiência.

A implementação do Programa ReLuz proporciona a melhoria das condições

para o turismo, o comércio e o lazer noturnos, a geração de novos empregos, o

aumento da qualidade de vida da população urbana, a redução da demanda do

sistema elétrico nacional, especialmente no horário de maior consumo,

contribuindo para o aumento da confiabilidade e da melhoria das condições de

atendimento do mercado consumidor de eletricidade [ 18 ].

2.3 Motivações para o Combate ao Desperdício de Energia

Em cada gesto e atividade do nosso cotidiano, a energia está presente e sem ela

o mundo pararia completamente. Se os povos primitivos evoluíram a partir da

descoberta do fogo, as sociedades modernas evoluirão de forma proporcional a

eficiência com que conseguem gerar eletricidade e explorar as fontes energéticas. Cerca

de 60% da energia atualmente consumida no mundo inteiro provém do petróleo e do gás

natural [ 3 ].

O Brasil possui cerca de 8,5 milhões de quilômetros quadrados de área total, com

uma população que ultrapassa os 175 milhões de habitantes, possui uma capacidade de

geração de energia elétrica instalada em torno 462 TWh e consome cerca de 294 TWh.

Possui um consumo anual de energia elétrica por habitante igual a 1671

kWh/ano/habitante. Sua taxa de crescimento anual (estimada) de consumo de energia

elétrica é de 4.6% ao ano [ 47 ].

Atualmente, com os avanços socioeconômicos e o desenvolvimento tecnológico e

industrial brasileiro, aliados aos novos programas de universalização do acesso à

14


energia elétrica, como o programa Luz para Todos5, a taxa de crescimento do consumo

de energia elétrica tende a aumentar.

Para suprir esta demanda crescente, o Brasil deverá criar mais formas de geração

de energia, sempre pensando na qualidade de vida de sua população e respeitando o

meio ambiente. Uma forma de geração muito eficiente, não poluente e mais barata que a

construção de novas usinas é o combate ao desperdício de energia.

O combate ao desperdício é uma fonte virtual de produção de energia elétrica.

Isto quer dizer que a energia não desperdiçada, por exemplo, na iluminação ou no motor

superdimensionado de uma fábrica, pode ser utilizada para mover um elevador ou

iluminar um hospital, sem ser jogada fora. O combate ao desperdício é a fonte de

produção mais econômica e mais limpa que existe, pois não agride o meio ambiente

[ 17 ].

Combater o desperdício significa usufruir de todo o conforto e vantagens

proporcionados pela energia elétrica, da melhor maneira possível, diminuindo o

máximo possível os custos, sem abrir mão da qualidade dos serviços e equipamentos.

Os programas de combate ao desperdício de energia podem ser desenvolvidos

seguindo duas vertentes:

a) Vertente humana, onde o principal objetivo é a mudança de hábitos de

consumo, formar opinião e qualificação profissional.

b) Vertente tecnológica é a aplicação de novas tecnologias na produção e

manutenção de equipamentos. Com isso, desenvolvem-se as mesmas atividades

propostas com um consumo menor de energia, sendo grande responsável pela redução

dos custos de uma instalação, produzindo mudanças no processo produtivo, na

arquitetura das edificações, nas relações concessionária consumidor, abrindo inclusive

perspectivas de cogeração e geração própria.

Porque combater o desperdício? A resposta é simples, o preço de qualquer ação

de combate ao desperdício é bem menor do que é gasto para a construção de uma usina

e os insumos na geração são mais raros. Além da economia direta no consumo, o

combate ao desperdício de energia elétrica trás outras vantagens tanto para o

consumidor como para o País:

5 É um programa, coordenado pelo Ministério de Minas e Energia com participação da Eletrobrás e de suas empresas controladas. Tem o objetivo de levar energia elétrica para mais de 12 milhões de pessoas até 2008 [ 39 ].

15


• Cria a consciência contra o desperdício, cultura do uso racional dos

energéticos;

• Reduz custos para o setor elétrico, para os consumidores e para o País;

• Otimiza investimentos já efetuados no sistema elétrico;

• Reduz a demanda no horário de ponta;

• Melhora as instalações elétricas;

• Posterga ou reduz os investimentos na expansão do sistema elétrico;

• Aumenta a produtividade e a competitividade;

• Melhora o controle do processo de produção;

• Reduz o consumo de outros bem nobres como a água, gases e combustíveis

diversos utilizados no processo de produção;

• Garante melhores condições de atendimento ao mercado consumidor de

energia elétrica;

• Melhora a eficiência de processos e equipamentos;

• Minimiza o impacto ambiental causado pelas instalações de geração,

transmissão e distribuição de energia;

• Forma profissionais capacitados para atuarem neste nicho do mercado de

trabalho;

Verifica-se a tendência de uma crescente consciência de que o planeta necessita

da colaboração de todos. A partir desta tomada de consciência, os clientes e

funcionários passam a exigir um compromisso com o combate ao desperdício, sendo

este entendido não só o de energia, mas também o de água, alimentos, matérias primas

em geral etc. Portanto, na busca da qualidade total dos processos de produção, a

melhoria contínua dos processos, materiais e mudanças de hábitos de consumo, deve ter

a participação de cada cidadão e o compromisso das organizações.

16

Capítulo 3

Conceitos Preliminares

3.1 Conceitos e Definições

Para uma melhor compreensão dos assuntos abordados neste trabalho, faz-se

necessário a apresentação de alguns conceitos e definições:

Energia: segundo Maxwell, 1872, “energia é aquilo que permite uma mudança

na configuração de um sistema, em oposição a uma força que resiste a esta mudança”

[ 55 ]. Outro conceito encontrado em várias referências bibliográficas, “energia é a

medida da capacidade de efetuar trabalho”. No contexto da eletricidade, é a quantidade

de eletricidade utilizada por um aparelho elétrico ao ficar ligado por certo tempo [ 35 ].

No âmbito na engenharia elétrica a energia é dividida em duas:

• Energia Elétrica Ativa (energia ativa): é a energia elétrica que pode ser

convertida em outra forma de energia, expressa em quilowatts-hora (kWh)

[ 5 ]. É a energia Elétrica despendida para realizar trabalho num período de

tempo (P x t).

• Energia Elétrica Reativa (energia reativa): é uma energia que não realiza

trabalho, embora não possa ser considerada inútil. É energia elétrica que

circula continuamente entre os diversos campos elétricos e magnéticos de um

sistema de corrente alternada, sem produzir trabalho, expressa em quilovolt-

ampère-reativo-hora (kvarh) [ 5 ]. É utilizada por alguns equipamentos para a

17

CONCEITOS PRELIMINARES

manutenção do fluxo magnético a eles necessários.

Sistema Elétrico: sistema responsável por fornecer energia suficiente para

atender a demanda dos consumidores, segundo critérios de qualidade, confiabilidade e

economia. É composto por vários subsistemas que atuam de forma integrada, visando o

seu bom funcionamento.

Geração Elétrica: subsistema do sistema elétrico, responsável pela conversão

de uma determinada energia em energia elétrica.

Transmissão: subsistema do sistema elétrico, responsável pelo transporte da

energia elétrica do local de sua geração até aos consumidores.

Cargas: Equipamentos que convertem energia elétrica em uma outra forma de

energia.

Supervisão e Controle: subsistema responsável pela coleta, transmissão e

processamento de informações dos sistema elétrico e pela decisão sobre ações de

controle [ 31 ].

Potência : alguns equipamentos elétricos, como motores, transformadores,

máquinas de solda, lâmpadas de descarga, entre outros, necessitam para seu

funcionamento de dois tipos de potência:

• Potência ativa: é a potência elétrica, medida em watt, sendo usual a

utilização do fator multiplicativo k = 1x103 (1kW = 1 quilowatt), utilizada pelo

equipamento para efetivamente ser convertida em trabalho útil. Deve-se ainda

inserir nesta conversão, as perdas inerentes ao processo.

• Potência reativa: é a potência elétrica, medida em volt-ampere-reativo,

sendo usual a utilização do fator multiplicativo k = 1x103 (1kVAr = 1

quilovolt-ampère-reativo) utilizada pelo equipamento para abastecer seu campo

eletromagnético. Esta parte da potência é consumida da rede elétrica pelo

equipamento e não é transformada em trabalho útil. Portanto, é desejável que

os equipamentos absorvam da rede pouca potência reativa.

• Potência aparente: representa a potência total consumida pelo equipamento

e é calculada através da soma vetorial das potências ativa e reativa. Sua

unidade de medida é o quilovolt-ampère (kVA).

A Equação ( 3.1 ) mostra a relação entre estas potências.

18


22 kVArkWkVA += ( 3.1 )

Fator de Potência (fp): é a razão entre a energia ativa e a energia aparente, ou

seja, é a parcela de energia ativa (kW) que está sendo utilizada da energia aparente

(kVA) de uma instalação. Segundo a legislação vigente, o fator de potência, indutivo ou

capacitivo, de uma instalação, tem como limite mínimo de 0,92. Caso seja inferior, a

concessionária cobrará uma taxa chamada de excedente de energia reativa, que será

descrita no item Sistema Tarifário. Valores de fator de potência próximos de “1”

indicam uso mais eficiente da energia e evitam ou reduzem: perdas, sobrecarga na

instalação (alimentadores e transformadores), desgastes em dispositivos de proteção e

manobra, investimentos em condutor, saturação de equipamentos, entre outros.

θcos==kVAkWfp ( 3.2 )

Curva de carga: é um gráfico que apresenta potência demandada por uma

instalação ao longo de um período de tempo. Através dela podem ser analisados alguns

parâmetros que demonstram como está sendo utilizada a energia elétrica. Pode ser

obtida através da instalação de equipamentos de medição na entrada do sistema de

alimentação ou através da memória de massa do medidor da concessionária. A Figura

3-1 mostra a curva de carga de potência ativa de uma instalação, obtida através de um

equipamento microprocessado, onde foi feito o registro dos valores de potencia ativa

integralizados a cada 5 minutos, por um período de 24 horas.

Figura 3-1 - Curva de Carga de Potência Ativa

19


Pico de demanda: é o maior valor da curva de carga, ou seja, é a potência

instantânea máxima demanda ao longo de um período de tempo.

Consumo de Energia: O consumo de energia ativa representa os kW gastos em

uma hora. Portanto, pode ser determinado através de integração numérica da curva de

carga pelo método dos Trapézios [3], dado por:

∑−

=

+ ∆⋅

+=

1

0

1

602)(n

i

ii hPPCea( 3.3 )

Onde:

Cea Consumo de potência ativa – kWh;

N Número de medições;

Pi Potência ativa da i-ésima medição – kW;

∆h Intervalo de tempo entre as medições – minutos.

Demanda: média das potências elétricas ativas ou reativas, solicitadas ao

sistema elétrico pela parcela da carga instalada em operação na unidade consumidora,

durante um intervalo de tempo especificado [ 5 ], ou seja, é o valor médio da potência

elétrica instantânea solicitada pela instalação. As concessionárias de energia medem

esta grandeza através de um aparelho integrador, que utiliza um intervalo de 15

minutos.

• Demanda contratada: demanda de potência ativa a ser obrigatória e

continuamente disponibilizada pela concessionária, no ponto de entrega,

conforme valor e período de vigência fixados no contrato de fornecimento e

que deverá ser integralmente paga, seja ou não utilizada durante o período de

faturamento, expressa em quilowatts (kW) [ 5 ].

• Demanda de ultrapassagem: parcela da demanda medida que excede o valor

da demanda contratada, expressa em quilowatts (kW) [ 5 ].

• Demanda faturável: valor da demanda de potência ativa, identificada de

acordo com os critérios estabelecidos e considerada para fins de faturamento,

com aplicação da respectiva tarifa, expressa em quilowatts (kW) [ 5 ].

• Demanda medida: maior demanda de potência ativa, verificada por medição,

integralizada no intervalo de 15 (quinze) minutos durante o período de

20


faturamento, expressa em quilowatts (kW) [ 5 ].

• Demanda média (Dméd): É a relação entre a quantidade de energia elétrica

ativa medida num certo período de tempo (kWh) e o número de horas desse

período (∆T).

• Demanda máxima (Dmáx): é o maior valor de demanda registrado em um

período.

Fator de carga (FC): é um índice que varia de 0 a 1, obtido através da relação

entre a demanda média (Dméd) e a demanda máxima (Dmáx) registradas num mesmo

intervalo de tempo especificado.

TDkWh

TDTD

DDFC

máxmáx

méd

máx

méd

∆⋅=

∆⋅∆⋅

==( 3.4 )

A Equação ( 3.4 ) mostra que o fator de carga também pode ser obtido através

da relação entre o consumo de energia elétrica e a demanda de potência máxima, dentro

de um intervalo de tempo.

Este índice serve como indicador, informando se uma determinada instalação

utiliza sua energia de forma otimizada. Quanto mais próximo do valor 1, mais otimizada

é uso da energia, isto é fácil de ser comprovado através de uma análise da Equação

( 3.4 ), onde para que a mesma tenha o resultado 1 significa que a demanda média é

igual a demanda máxima, ou seja, toda a potência demandada está sendo consumida.

Um fator de carga baixo indica a existência de consumo de energia elétrica em curtos

períodos de tempo com demanda muito alta, o que mostra que a energia não está sendo

utilizada na sua totalidade.

Em um estudo de eficiência energética, alguns pontos críticos devem ser

analisados com o intuito de aumentar o fator de carga, são eles: programar o uso de

equipamentos; diminuir, sempre que possível, a ociosidade dos equipamentos que estão

ligados; utilizar equipamentos de forma não simultânea sempre que possível; não

acionar motores que iniciam em carga simultaneamente; fazer manutenção periódica

nos equipamentos; revisar os circuitos elétricos.

Matriz Energética: é uma matriz formada pelo percentual de todas as cargas de

uma instalação, agrupadas por usos finais. Estes percentuais podem ser estimados ou

medidos.

21


Carga Instalada: é a soma das potências de todos os equipamentos instalados

em um ramal de alimentação, caracterizando o máximo de potência que pode ser

demandado neste ramal. Neste caso não são levadas em consideração as perdas

existentes nos cabos e eventuais perdas não descritas nas placas dos equipamentos.

Unidade Consumidora: conjunto de instalações e equipamentos elétricos

caracterizados pelo recebimento de energia elétrica em um só ponto de entrega, com

medição individualizada e correspondente a um único consumidor [ 5 ].

Ponto de Entrega: ponto de conexão do sistema elétrico da concessionária com

as instalações elétricas da unidade consumidora, caracterizando-se como o limite de

responsabilidade do fornecimento [ 5 ].

Tarifa Monômia: tarifa de fornecimento de energia elétrica constituída por

preços aplicáveis unicamente ao consumo de energia elétrica ativa [ 5 ].

Tarifa Binômia: conjunto de tarifas de fornecimento constituído por preços

aplicáveis ao consumo de energia elétrica ativa e à demanda faturável [ 5 ].

Tarifa Horosazonal: É um tipo de tarifa cujos valores cobrados em suas

parcelas, podem variar de acordo com a hora do dia e a época do ano.

Tarifa Horária: É um tipo de tarifa cujos valores cobrados em suas parcelas,

podem variar de acordo com a hora do dia.

Eficiência Energética: é a obtenção de um serviço com baixo dispêndio de

energia [ 29 ]. É a utilização de processos e equipamentos que visam um melhor

desempenho e um menor consumo de eletricidade.

Conservação de Energia: é um conceito sócio-econômico que traduz a

necessidade de se retirar do planejamento da expansão do sistema elétrico, a

componente referente ao desperdício, permitindo a redução dos investimentos no setor

elétrico, sem comprometer o fornecimento de energia e a qualidade de vida [ 47 ].

Racionamento de Energia: é um conceito mutilador da qualidade de vida, que

conserva a energia, tem duração determinada e é implantado em situações emergenciais

quando há crise de abastecimento de energia, por algum motivo qualquer.

Fluxo Luminoso: é a quantidade total de luz emitida por uma fonte, medida em

lúmens (lm)

Iluminância: é o fluxo luminoso que incide sobre uma superfície situada a uma

certa distância da fonte. Ela é a relação entre intensidade luminosa e o quadrado da

distância, expressa em lux (lx).

22


Índice de Reprodução de Cor (IRC): é a medida de correspondência entre a

cor real de um objeto ou superfície e sua aparência diante de uma fonte de luz.

Curvas de Isoluminância - Curvas que caracterizam a distribuição luminosa

em lux da iluminância em um determinado ambiente

3.2 Sistema Tarifário

A conta de energia elétrica pode ser definida como: “... a quantia total que deve

ser paga pela prestação do serviço público de energia elétrica, referente a um período

especificado, discriminando as parcelas correspondentes” [ 60 ]. Tarifa é o valor pelo

qual vai ser cobrado determinados índices, que somados resultarão na conta de energia.

Em todo trabalho de otimização energética de uma instalação, um dos primeiros

pontos a serem considerados é a avaliação do histórico de contas e análise da melhor

tarifa a ser empregada. Esta ação, apesar de não ser uma ação de eficiência energética

propriamente dita, é de suma importância no que diz respeito à possibilidade de

obtenção de recursos financeiros, necessários para os investimentos futuros. Através da

análise de contas e adequação tarifária pode-se, muitas vezes, eliminar multas

indesejáveis e até chegar a propostas de alterações dos processos produtivos, de modo a

reduzir a utilização da energia no horário de ponta, onde as tarifas de consumo e

demanda são mais caras. Desta forma, pode-se redirecionar o montante de recursos

financeiros economizados aplicando-os em investimentos necessários ao longo do

projeto de eficientização. Com a análise tarifária pode-se conseguir um fundo virtual de

recursos.

As contas de energia elétrica são fontes de informações importantes, confiáveis e

de fácil acesso, pois trazem informações a respeito de como a energia está sendo

utilizada em determinado local.

Um histórico de conta de no mínimo 12 meses, permite analisar a evolução de

várias informações. Entre elas, o valor do consumo e da demanda de energia elétrica da

instalação, permitindo, assim, estimar valores contratuais futuros. Consegue-se

monitorar a sazonalidade da planta, ou seja, o comportamento da mesma ao longo dos

meses e épocas do ano. Caso ocorra um investimento por parte do consumidor, seja ele

visando a eficientização da instalação, ampliação ou reforma, a conta de energia pode

23


mostrar em que resultou este investimento.

Neste sentido, o acompanhamento das contas é uma ferramenta importante de

controle, atuando como “termômetro de investimentos”, devendo ser criteriosamente

analisado antes de qualquer investimento. Algumas medidas de otimização energética,

muitas vezes, não são implementadas devido aos elevados custos envolvidos quando

comparados aos possíveis decréscimos nas contas de energia elétrica.

Sendo assim, faz-se necessária a compreensão do sistema tarifário para uma

correta tomada de decisão. Sistema tarifário é um conjunto de normas e regulamentos

que estabelecem o preço da eletricidade para diferentes tipos de consumidores, este é

regulamentado pela ANEEL.

O instrumento legal mais recente, pelo qual o sistema tarifário brasileiro é regido

é a Resolução Normativa Nº 456 - REN 456 - de 29/11/2000 publicado em 30/11/2000

– ANEEL. Está resolução divide os tipos de consumidores em dois grupos, A e B, de

acordo com o nível de tensão em que são atendidos pela concessionária.

3.2.1 Grupo A

São considerados consumidores do grupo A, os consumidores cuja tensão de

alimentação é igual ou superior a 2,3 kV e ainda, de forma opcional, os consumidores

atendidos em tensão inferior a esta através de sistemas subterrâneos de distribuição,

desde que atendidos os critérios descritos no art. 82 da REN 456. O Grupo A é

caracterizado pela estrutura tarifária binômia e subdividido nos subgrupos A1, A2, A3,

A4 e AS de acordo com a tensão de atendimento, mostrados com mais detalhes na

Tabela 3-1.

Tabela 3-1 - Subgrupos do Grupo A

Subgrupo Tensão de fornecimento A1 ≥ 230kV A2 De 88kV a 138kV A3 De 69kV A3a De 30 a 44kV A4 De 2.3 a 25kV AS < 2.3kV subterrâneo, em caráter opcional

24


3.2.2 Grupo B

São considerados do grupo B os consumidores cuja tensão de alimentação é

inferior a 2,3 kV, ou ainda, os atendidos em tensão superior a 2,3 kV e faturados neste

Grupo, nos termos definidos nos arts. 79 e 81 da REN 456, que se refere a unidades

consumidoras localizadas em área de veraneio ou turismo, em que sejam explorados

serviços de hotelaria ou pousada e as instalações permanentes, construídas para as

práticas de atividades esportivas ou parques de exposições agropecuárias. O Grupo B é

caracterizado pela estrutura tarifária monômia e subdividido nos subgrupos B1, B2, B3

e B4 de acordo com a Tabela 3-2 .

Tabela 3-2 - Subgrupos do Grupo B

Subgrupo Instalação B1 Residencial B1 Residencial baixa renda B2 Rural B2 Cooperativa de eletrificação rural B2 Serviço público de irrigação B3 Demais classes B4 Iluminação pública

Obs: a iluminação pública será estruturada de acordo com o ponto de entrega,

podendo possuir tarifa B4a (quando o poder púbico for proprietário do sistema de

iluminação), ou B4b (quando o sistema de iluminação pública for de propriedade da

concessionária).

3.3 Modelos de Tarifas

Para o Grupo B, é aplicado a estrutura de tarifa monômia, ou seja, paga-se apenas pelo consumo de energia dado em kWh/mês multiplicado pelo valor da tarifa, que difere de concessionária para concessionária.

25


Figura 3-2 - Exemplo de Conta de Consumidor do Tipo B

A Figura 3-2 [ 32 ] mostra o modelo de conta de energia dos consumidores do

tipo B atendidos pela concessionária de energia CEMIG – Companhia Energética de

Minas Gerais, onde os números destacados significam [ 32 ]:

26


1. Nome do cliente e endereçamento.

2. Mês de referência. Note que o consumo se refere ao mês anterior.

3. Identificador. Número que identifica o cliente. Deve ser usado nos

contatos com a CEMIG para facilitar o atendimento.

4. Data de leitura. As datas de leitura podem variar de mês a mês. A

diferença entre elas indica o número de dias do período de consumo.

5. Classificação. Indica a atividade do Cliente: residencial, rural, comercial

ou industrial. E o tipo de ligação: mono, bi ou trifásico.

6. Leitura do medidor. Dados obtidos do medidor referente às leituras do mês

anterior e atual.

7. Constante de faturamento. É o fator de multiplicação para determinar o

consumo de energia no mês.

8. Consumo médio em kWh efetivamente gasto no mês.

9. Tarifa. Valor da tarifa já com ICMS- Imposto sobre Circulação de

Mercadorias e Serviços.

10. Valor do fornecimento. Valor do consumo de energia em reais.

11. Valor da iluminação pública. Cobrado conforme convênio entre prefeitura

e CEMIG.

12. Campo para descontos de outros valores. Valores cobrados por

determinação oficial e aqueles autorizados pelo cliente relativos a prestação de

outros serviços ou produtos.

13. Dados de ICMS. Base de cálculo e alíquota em reais e em %.

14. Vencimento. Data de vencimento da nota fiscal.

15. Valor a pagar. Valor total já incluído todos os custos, taxas e serviços.

16. Histórico de consumo. Contém o histórico e a média diária de consumo

dos últimos doze meses, bem como o valor das faturas em atraso.

17. Número da conta. Distingue os clientes e facilita os serviços de leitura,

faturamento, entrega da conta, arrecadação e demais processo do faturamento.

O Grupo A, caracteriza-se por ter uma estrutura binômia, onde pode ser pago a

Tarifa Convencional, Tarifa Horo-Sazonal Verde ou Tarifa Horo-Sazonal Azul

dependendo da instalação. Sendo assim, faz-se necessário uma explicação mais

27


detalhada para melhor entendimento e que serão detalhadas nos próximos itens. A

Tabela 3-3 apresenta a modalidade tarifária para cada subgrupo de consumidores do

grupo A.

Tabela 3-3 - Subgrupo “A” e Modalidade Tarifária

Modalidade Tarifária Subgrupo Convencional Verde Azul A1 - - X A2 - - X A3 - - X A3a X X X A4 X X X AS X X X

Obs: a marca X na Tabela 3-3 indica quais as modalidades tarifárias que podem

ser aplicadas a cada subgrupo, desde que sejam respeitados alguns critérios.

Os critérios de inclusão na estrutura tarifária convencional ou horo-sazonal

aplicam-se às unidades consumidoras do Grupo A, conforme as condições:

1) Poderá ser aplicada a estrutura tarifária convencional nas unidades

consumidoras com fornecimento inferior a 69kV, quando a demanda

contratada for inferior a 300kW, desde que não tenham acorrido, nos últimos

11 ciclos de faturamento, 3 registros consecutivos ou 6 registros alternados de

demanda superior a 300 kW e não tenha sido feita a opção pela estrutura

tarifária horo-sazonal. Caso tenha sido feita a opção por uma tarifa horo-

sazonal, o consumidor poderá optar pelo retorno à tarifação convencional,

desde que seja verificado, nos últimos 11 ciclos de faturamento, a ocorrência

de 9 registros, consecutivos ou alternados, de demandas medidas inferiores a

300 kW.

2) Compulsoriamente será usada a estrutura tarifária horo-sazonal, com

aplicação da tarifa azul nas unidades consumidoras com tensão de

fornecimento igual ou superior a 69 kV.

3) Compulsoriamente será usada a estrutura tarifária horo-sazonal, com

aplicação da tarifa azul ou verde nas unidades consumidoras com tensão de

fornecimento inferior a 69 kV desde que está não se enquadre no item 1).

28


3.3.1 Tarifa Convencional

A conta de energia elétrica desses consumidores é composta pelo somatório de

todas as parcelas referentes ao consumo, demanda, a ultrapassagem, a energia reativa

excedente (caso exista) e o acréscimo no valor final referente ao ICMS. Essas parcelas

podem ser descritas de seguinte forma:

3.3.1.1 Parcela de Consumo de Energia Ativa

É calculada multiplicando-se o consumo medido de energia ativa no mês pelo

valor de tarifa de consumo.

consumop CA xTC= ( 3.5 ) Onde:

CA = consumo de ativo no mês; TC = tarifa de consumo.

3.3.1.2 Parcela de Demanda Ativa

Esta parcela é obtida, multiplicando-se a demanda faturada pela tarifa de

demanda. A demanda faturada será a demanda contratada, desde que a demanda medida

não ultrapasse a contratada em até 10% , caso contrário a demanda faturada será

considerada a demanda medida.

A tarifa de demanda é única, independente da hora do dia ou do período do ano.

demandap DF xTD= ( 3.6 )

Onde:

DF = demanda faturada;

TD = tarifa de demanda.

3.3.1.3 Parcela de Ultrapassagem

Esta parcela é cobrada, caso a demanda medida ultrapasse a demanda contratada

em mais de 10%.

29


( )DCDMTDUxpDemanda −= ( 3.7 )

Onde:

DM = demanda medida;

DC = demanda contratada;

TDU = tarifa de demanda de ultrapassagem.

3.3.1.4 Parcela de Energia Reativa Excedente

Para o entendimento desta parcela, faz-se necessário uma melhor explicação

sobre o fator de potência e como ele é calculado.

A REN 456, diz que: “o fator de potência de referência “fr”, indutivo ou

capacitivo, terá como limite mínimo permitido, para as instalações elétricas das

unidades consumidoras o valor de fr = 0,92.” Para as unidades do Grupo A a medição

do fator de potência é obrigatória, sendo faturado caso:

• O fator de potência possua valores inferiores a 0,92 capacitivos durante um

período de 6 horas consecutivas, compreendido, a critério da concessionária,

entre 23h e 30min e 6h e 30min, verificados em cada intervalo de 1 hora. Este

período de 6 horas deverá ser informado pela concessionária com antecedência

de no mínimo 1 ciclo completo de faturamento.

• O fator de potência possua valores inferiores a 0,92 indutivo durante o

intervalo de tempo complementar ao descrito no item acima, verificados a cada

intervalo de tempo de 1 hora.

Estes critérios de faturamento regulamentam a cobrança de excedente de energia

reativa, abandonado a figura do “ajuste por baixo fator de potência” a qual sempre se

associou a idéia de multa. O excedente de reativo indutivo ou capacitivo, que ocorre

quando o fator de potência indutivo ou capacitivo é inferior ao fator de potência de

referencia, é cobrado utilizando-se as tarifas de fornecimento de energia ativa, sendo

calculados segundo as Equações 3.8 e 3.9.

)(1)(1

pxTCAftfrxCApFER

n

tt∑

=⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

( 3.8 )

Onde:

30


FER(p)= valor do faturamento, por posto horário “p”, correspondendo ao

consumo de energia reativa excedente à quantidade permitida pelo fator de

potência de referência;

tCA = consumo de energia ativa medida em cada intervalo de 1 hora

durante o período de faturamento;

fr =fator de potência de referência igual a 0,92;

ft = fator de potência da unidade consumidora, calculado em cada

intervalo “t”, de 1 uma hora, durante o período de faturamento;

TCA(p)= tarifa de energia aplicável ao fornecimento em cada posto

horário “p”;

t = indica intervalo de 1 hora, no faturamento;

p = indica posto horário, ponta ou fora de ponta para as tarifas horo-

sazonais ou período de faturamento para as tarifa convencional;

n = número de intervalos de integralização “t” por posto horário “p”, no

período de faturamento.

)()()(1

pxTDApDFftfrxDAMAXpFDR t

n

t⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

=

( 3.9 )

Onde:

FDR= valor do faturamento , por posto horário “p”, correspondendo à

demanda de potência reativa excedente, no período de faturamento;

DAt= demanda medida no intervalo de integralização de 1 hora “t”

durante o período de faturamento;

fr =fator de potência de referência igual a 0.92;

ft = fator de potência da unidade consumidora, calculado em cada

intervalo “t” de 1 hora, durante o período de faturamento;

DF(p) = demanda faturável em cada posto horário “p” no período de

faturamento;

TDA(p) = tarifa de demanda de potência ativa aplicável ao fornecimento

em cada posto horário “p”;

31


MAX = função que identifica o valor máximo da fórmula, dentro dos

parênteses correspondentes, em cada posto horário “p”;

t = indica intervalo de 1 hora, no faturamento;

p = indica posto horário, ponta ou fora de ponta para as tarifas horo-

sazonais ou período de faturamento para as tarifa convencional;

n = número de intervalos de integralização “t” por posto horário “p”, no

período de faturamento.

3.3.2 Tarifa Horo-sazonal

É um tipo de tarifa cujos valores cobrados em suas parcelas, podem variar de

acordo com a hora do dia e a época do ano.

Para compreensão deste tipo de tarifa, faz-se necessária a introdução de alguns

conceitos:

Período Seco: período de 7 meses consecutivos, correspondendo as leituras dos

meses de maio a novembro. É um período de pouca chuva, por isso o sistema utiliza

com maior intensidade as usinas térmicas, cujo custo de produção de energia é maior

que o custo de produção das usinas hidráulicas. Portanto, as tarifas de consumo nos

horários de ponta e fora de ponta são mais caras que no período úmido.

Período Úmido: período de 5 meses consecutivos, correspondendo as leituras

dos meses de dezembro de um ano a abril do ano seguinte. É o período de chuvas, por

isso o sistema utiliza com maior intensidade as usinas hidráulicas, com custo de

produção de energia menor que o das usinas térmicas. Portanto, as tarifas de consumo

nos horários de ponta e fora de ponta são mais baratas que no período seco.

Horário de ponta: período definido pela concessionária, composto por 3 (três)

horas diárias consecutivas, exceto aos sábados, domingos e feriados nacionais,

considerando as características do seu sistema elétrico.

Horário fora de ponta: período composto pelo conjunto das horas diárias

consecutivas e complementares àquelas definidas no horário de ponta, bem como pelas

24 horas dos sábados, domingos e feriados nacionais.

32


3.3.2.1 Tarifa Horo-sazonal Verde

A conta de energia elétrica dos consumidores com tarifa horo-sazonal verde é

composta pelo somatório de todas as parcelas referentes ao consumo (ponta e fora

ponta), demanda, a ultrapassagem, a energia reativa excedente (caso exista) e o

acréscimo no valor final referente ao ICMS. A diferença em relação a tarifa

convencional é que esta apresenta preços diferenciados para o consumo, de acordo com

o horário (ponta ou fora ponta) e com os períodos do ano (seco e úmido), mas continua

com um preço fixo para a demanda, independente do horário e do período do ano. Essas

parcelas são descritas a seguir:

3.3.2.1.1 Parcela de Consumo de Energia Ativa

É calculada multiplicando-se o consumo medido de energia ativa no mês pelo

valor de tarifa de consumo, porém leva-se em conta o horário de ponta e fora ponta do

sistema, bem como os períodos do ano (seco e úmido).

No período seco:

fpsfppspconsumo xTCCAxTCCAp += ( 3.10 )

Onde:

pCA = consumo de ativo na ponta durante o mês;

fpCA = consumo de ativo fora de ponta no mês;

psTC = tarifa de consumo na ponta no período seco;

fpsTC = tarifa de consumo fora de ponta no período seco.

No período úmido:

fpufppupconsumo xTCCAxTCCAp += ( 3.11 )

Onde:

pCA = consumo de ativo na ponta durante o mês;

fpCA = consumo de ativo fora de ponta no mês;

puTC = tarifa de consumo na ponta no período úmido;

fpuTC = tarifa de consumo fora de ponta no período úmido.

33


3.3.2.1.2 Parcela de Demanda Ativa

Esta parcela é obtida, multiplicando-se demanda faturada pela tarifa de

demanda. A demanda faturada será a demanda contratada, desde que a demanda medida

não ultrapasse a contratada em até 10%. Caso contrário, a demanda faturada será

considerada a demanda medida. A fórmula de cálculo é a mesma descrita na Equação

( 3.6 ).

A tarifa de demanda é única, independente da hora do dia ou do período do ano.

3.3.2.1.3 Parcela de Ultrapassagem


em mais de 10%. A forma de cálculo é igual a descrita pela Equação ( 3.7 ).

3.3.2.1.4 Parcela de Energia Reativa Excedente

Esta parcela é calculada da mesma maneira descrita no item 3.3.1.4

3.3.2.2 Tarifa Horo-sazonal Azul

A conta de energia elétrica dos consumidores com tarifa horo-sazonal azul é

composta pelo somatório de todas as parcelas referentes ao consumo (ponta e fora

ponta), a demanda (ponta e fora ponta), a ultrapassagem, a energia reativa reprimida

(caso exista) e o acréscimo ao valor final devido ao ICMS. A sua diferença em relação

as outras é que esta apresenta preços diferenciados para o consumo, de acordo com o

horário (ponta ou fora ponta), e os períodos do ano (seco e úmido), e para a demanda,

de acordo com o horário (ponta e fora ponta). Essas parcelas são descritas a seguir:

3.3.2.2.1 Parcela de Consumo de Energia Ativa

Esta parcela é calculada da mesma maneira descrita no item 3.3.2.1.1, salvo a

mudança nos valores da tarifas.

3.3.2.2.2 Parcela de Demanda Ativa

Esta parcela é obtida, através do produto da demanda faturada no horário de

ponta pela tarifa de demanda do horário de ponta somado ao produto da demanda

34


faturada no horário fora de ponta pela tarifa de demanda do horário fora de ponta. A

demanda faturada (tanto na ponta quanto fora da ponta) será a demanda contratada,

desde que a demanda medida não ultrapasse a contratada em até 5% para os subgrupos

A1, A2 e A3 ou 10% para os demais subgrupos. Caso contrário, a demanda faturada

será considerada a demanda medida. Os valores de demanda contratada (ponta e fora

ponta) podem ser diferenciados. A fórmula para o cálculo desta parcela é:

demanda fp fp p fpp DF xTD DF xTD= + ( 3.12 )

Onde:

fpDF = demanda faturada fora de ponta;

pDF = demanda faturada na ponta;

pTD = tarifa de demanda fora de ponta;

pTD = tarifa de demanda na ponta.

As tarifas de demanda não são diferenciadas por período do ano. A resolução

456 da ANEEL permite que sejam contratados valores diferentes de demanda para o

período seco e para o período úmido.

3.3.2.2.3 Parcela de Ultrapassagem


em mais de 5% para os subgrupos A1, A2 e A3 e de 10% para os demais subgrupos,

levando também em consideração os horários de ponta e fora ponta. Assim tem-se:

( ) ( )demanda p p p fp fp fpP DF DC xTDU DF DC xTDU= − + − ( 3.13 )

Onde:

fpDF = demanda faturada fora de ponta;

pDF = demanda faturada na ponta;

fpDC =demanda contratada fora de ponta;

pDC = demanda contratada na ponta;

fpTDU = tarifa de ultrapassagem demanda fora de ponta;

pTDU = tarifa de ultrapassagem de demanda ponta.

35


3.3.2.2.4 Parcela de Energia Reativa Excedente

Esta parcela é calculada da mesma maneira descrita no item 3.3.1.4

3.3.3 Modelo de Conta de Energia para Consumidores do

Tipo A

Figura 3-3 - Exemplo de Conta de Consumidor do Tipo A

36


A Figura 3-3 [ 32 ] mostra o modelo de conta de energia dos consumidores do

tipo A atendidos pela concessionária de energia CEMIG, onde os números destacados

significam:

1. Leitura anterior

2. Leitura atual. Através dos dados descritos neste item e no item 1. (leitura

anterior) , define-se o intervalo de leitura, isto é, o número de dias e o período.

Deve ser desprezado o dia da leitura anterior e considerado o dia da leitura

atual. Nesse caso, foram 30 dias e o período foi: 12/03 à 10/04.Verifique que

apesar da conta ser de Abr/2002, o período inclui diversos dias de Mar/2002.

3. Classificação. O primeiro digito da classificação possibilita identificar em

qual modalidade tarifária está sendo faturado (no Ex. da conta está na Azul).

0 – Convensional

1 – Azul

2 - Verde

4. Os dois últimos dígitos da classificação, no exemplo o número 54, significa

que o consumidor está sendo atendido em 13,8 kV (ou 23,1 kV) e será faturado

com tarifas do subgrupo A4. Caso fosse o número 55 indicaria que o

consumidor estaria sendo atendido pelo sistema subterrâneo (0,22 kV) e seria

faturado pelas tarifas do subgrupo AS.

5. Período do ano, seco (S) ou úmido (U).

6. Consumo em kWh no horário fora de ponta. Indica o total de energia

elétrica (kWh) consumida no horário fora de ponta (HFP). É o resultado da

diferença das leituras (atual – anterior) vezes a constante de faturamento (19),

acrescida da perda de transformação (26).

7. Consumo em kWh no horário de ponta . Indica o total de energia elétrica

(kWh) consumida no horário de ponta (HP). É o resultado da diferença das

leituras (atual – anterior) vezes a constante de faturamento (19), acrescida da

perda de transformação (26). Este valor não aparece na modalidade de tarifa

convencional.

8. Demanda em kW. Indica o valor de demanda registrado no horário fora de

ponta (HFP). É o resultado das diferenças de leituras (atual – anterior) vezes a

constante de faturamento (18), acrescida da perda de transformação (26).

37


9. Demanda em kW. Indica o valor de demanda registrado no horário de ponta

(HP). É o resultado das diferenças de leituras (atual – anterior) vezes a

constante de faturamento (18), acrescida da perda de transformação (26). Este

valor é igual a zero ou não existe nas modalidades Verde ou Convencional.

10. Demanda contratada em kW no horário fora de ponta (HFP).

11. Demanda contratada em kW no horário de ponta (HP). Este valor é zero ou

não existe nas modalidades Verde ou Convencional.

12. Demanda de ultrapassagem em kW. Indica o valor de demanda que

ultrapassou o limite preestabelecido da demanda contratada no horário fora de

ponta.

13. Demanda de ultrapassagem em kW. Indica o valor de demanda que

ultrapassou o limite preestabelecido da demanda contratada no horário de

ponta. Este valor não aprece quando for faturado na Convencional ou Verde.

No exemplo, este valor não aparece, porque a demanda registrada (1260 kW)

não ultrapassou o limite de tolerância (10%) da contratada (1400kW + 10% =

1540 kW).

14. Energia reativa – FER/kWArh. Refere à energia elétrica reativa (UFER)

no horário fora de ponta. Esse valor aparece quando o fator de potencia horário

for menor que 0,92.

15. Energia reativa – FER/kWArh. Refere à energia elétrica reativa (UFER)

no horário de ponta. Esse valor aparece quando o fator de potencia horário for

menor que 0,92.

16. Demanda máxima corrigida registrada no horário fora de ponta.

Correspondendo à demanda de potência reativa excedente, no período de

faturamento (FDR), no horário fora de ponta.

17. Demanda máxima corrigida registrada no horário de ponta.

Correspondendo à demanda de potência reativa excedente, no período de

faturamento (FDR), no horário fora ponta.

18. Constante de faturamento utilizada para o cálculo das demandas

registradas nos respectivos horários.

19. Constante de faturamento utilizada para cálculo dos consumos registrados,

das energias reativas e das demandas máximas corrigidas, nos respectivos

horários.

38


20. Constante de faturamento utilizada para o cálculo da energia elétrica

reativa quando unidade consumidora for faturada na modalidade Convensional.

21. Fator de potência indica o fator de potência quando a unidade

consumidora for faturada na modalidade Convencional. Esse valor não deve

ser menor que 0,92, pois caso isso corra, sua fatura será onerada com o

pagamento de reativos excedentes.

22. Fator de carga. Indica o fator e carga no horário fora de ponta.

23. Fator de carga. Indica o fator e carga no horário fora ponta.

24. Relação de transformação de potência.

25. Transformação de corrente.

26. Percentual de perdas. Quando a medição é realizada na média tensão este

valor é 0 (como neste exemplo). Caso seja realizada na baixa tensão, esse valor

seria 2,5. considera-se que o transformador possui uma perda de transformação

de 2,5% de todas as grandezas envolvidas. Neste caso, para o cálculo do 6, 7,

8, 9, 14, 15, 16 e 17, os resultados deveriam ser multiplicados por 1,025.

27. Valor de demanda faturada . Indica o valor de demanda que deverá ser

faturada no horário fora de ponta. No exemplo, a demanda no horário fora de

ponta ultrapassou o limite de tolerância de 10%. Será faturada a demanda

contratada no horário fora de ponta (2700 kW), mais a demanda de

ultrapassagem (618 kW).

28. Valor de demanda faturada . Indica o valor de demanda que deverá ser

faturada no horário fora de ponta. No exemplo, a demanda no horário de ponta

não ultrapassou o limite de tolerância de 10%.

29. Valor de demanda de ultrapassagem faturado. Como ocorreu

ultrapassagem no horário fora de ponta, será faturado com tarifa de

ultrapassagem, o valor total que ultrapassou a demanda contratada (3318 –

2700 = 618 kW). Observe que não é apenas o valor acima da tolerância de 10%

(3318 – 2970 = 348 kW).

30. Valor de demanda de reativo excedente faturado. Indica o valor de

demanda de reativos excedentes no horário fora de ponta que será faturado.

Esse valor aparece quando o fator de potência horário for menor que 0,92. Os

valores são obtidos da diferença das demandas máximas corrigidas registradas

39


e das demandas faturáveis (maior valor entre a demanda registrada e a

contratada) nos respectivos horários. No exemplo : 3717 – 3318 = 399 kVAr.

3.3.4 ICMS

O ICMS incide sobre o fornecimento de energia elétrica, sendo suas taxas

definidas em leis estaduais e seu cálculo pode ser efetuado da Equação (3.14), definida

pelo Conselho de Política Fazendária:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛

−= 1

11.

ICMSFimposto

( 3.14 )

Onde F é o valor da fatura e ICMS o valor da alíquota. Portanto, o valor total da

fatura é dado por:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

−=+=

ICMSFimpostoFFT

11.

( 3.15 )

Onde FT é o valor total da fatura ou o valor total da conta de energia elétrica do

consumidor.

3.3.5 Tarifa Amarela

É um tipo de tarifa horária, ou horo-sazonal (dependendo da concessionária),

aplicada aos consumidores do tipo B. Esta tarifa não é regulamentada pela REN 456,

sendo utilizada em projetos de GLD – Gerenciamento pelo Lado da Demanda

implantados por algumas concessionárias.

Sua função é tentar fazer com que os consumidores do tipo B, reduzam o seu

consumo no horário de ponta.

Alguns exemplos de projetos utilizando esta tarifa serão mostrados no capítulo 5

40

Capítulo 4

Vertentes do Combate ao Desperdício de Energia

4.1 Introdução

A sociedade atual busca o "desenvolvimento sustentável", com a visão de

garantir que haja disponibilidade de recursos naturais, em níveis semelhantes aos atuais

para as gerações futuras, e o acesso igualitário, aos recursos naturais ou aos "bens"

econômicos e sociais.

Com esta visão, o combate ao desperdício (energia, água, alimentos etc.) se

justifica por si só. Ao se tratar da energia elétrica, verifica-se que as fontes de energia

na natureza estão cada vez mais escassas e tem-se que procurá-las cada vez mais

distante dos centros consumidores. A tendência mundial é o combate ao desperdício.

Além disso, restrições econômicas levam a explorar ao máximo as capacidades

disponíveis, em lugar de se construir novas unidades de geração e transmissão.

Para a disseminação desta nova cultura, deve-se atuar em dois focos principais:

Vertente Humana e Vertente Tecnológica.

41

VERTENTES DO COMBATE AO DESPERDÍCIO DE ENERGIA

4.2 Vertente Humana

O principal objetivo desta vertente é a mudança de hábitos de consumo,

formação e qualificação profissional. O cidadão recebe informações, que o auxiliam a

se inserir no contexto da nova situação, induzindo-o à mudança de hábitos, atitudes e

futura mudança de comportamento e qualificação profissional.

As ações educativas, desenvolvidas neste contexto devem ser elaboradas de

acordo com o público a ser atingido. Com isso, tem-se uma linguagem própria e

exemplos mais próximos da realidade de cada seguimento, aumentando as chances de

sucesso.

Visando a melhor compreensão das técnicas empregadas nesta vertente, serão

apresentados programas e materiais desenvolvidos por empresas e diversos órgãos

ligados ao combate ao desperdício de energia.

4.2.1 Programa Procel nas Escolas

O “Procel nas escolas” é um projeto interdisciplinar do Procel/Eletrobrás e das

Concessionárias de Energia Elétrica do País, e funciona na área de educação, dentro do

tema transversal meio ambiente, envolve professores de todas as disciplinas aplicadas

nas escolas [ 47 ].

O Procel, em parceria com os Ministérios da Educação e de Minas e Energia,

trabalha no sentido de capacitar professores dos ensinos fundamental e médio para

atuarem, junto aos alunos, como multiplicadores/orientadores no combate ao

desperdício de energia elétrica. No ensino técnico e superior, apoiando ações de

formação profissional.

Para que as informações se processem com êxito, o canal de comunicação é a

"Educação Ambiental", através da metodologia "A Natureza da Paisagem - Energia -

Recurso da Vida". Material didático/pedagógico apropriado é disponibilizado para as

escolas, que ingressam neste projeto [ 47 ].

Para cada segmento educacional tem-se uma abordagem específica:

1. Nos níveis fundamental e médio, este projeto atua de forma permanente,

apoiando ações de capacitação de professores através de palestras, mini-cursos

42


e material didático. Pode ser implantado nas escolas da rede pública, através

das Secretarias Municipais e Estaduais de Educação; nas escolas particulares

através dos Sindicatos Estaduais de Escolas Particulares – SINEPES; no

Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial - SENAI e Serviço Nacional de

Aprendizagem Comercial - SENAC.

2. Nas escolas de nível médio técnico, através de apoio para o oferecimento

de disciplinas “Meio Ambiente e o Desperdício de Energia”, com uma carga

horária de 40 horas, para os alunos dos cursos de eletrotécnica, eletrônica,

mecânica e civil. Como exemplo, “no CEFET/RJ, as disciplinas Geografia,

Construção Civil, Física, Eletrotécnica e Mecânica contribuíram para o

desenvolvimento do conteúdo da nova disciplina “Meio Ambiente e o

Desperdício de Energia”. Os professores daquelas disciplinas estão sendo os

responsáveis por desenvolver os assuntos junto aos alunos do 2o e 3o anos”

[ 47 ].

3. Nas instituições do ensino superior, o Procel trabalha para disseminar os

conteúdos de combate ao desperdício e uso eficiente de energia nos cursos de

graduação em Engenharia. Diversas instituições de Ensino Superior – IES são

parceiros nesta atividade e dentre elas destacam-se: Universidade Federal de

Itajubá - UNIFEI, Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG,

Universidade Federal de Juiz de Fora - UFJF, Pontifícia Universidade Católica

de Minas Gerais - PUC/MG, Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ,

Universidade Federal Fluminense - UFF, Universidade de Brasília - UnB,

Universidade de São Paulo - USP, Universidade Federal de Santa Catarina -

UFSC, Universidade Federal do Espírito Santo – UFES, Universidade Federal

de Pernambuco - UFPE, Universidade de Pernambuco – UPE. Futuramente,

esta parceria deve ser expandida para outras IES.

A operacionalização do programa Procel nas Escolas cabe às Concessionárias de

Energia Elétrica, que recebem treinamento específico para o trabalho, e, em seguida,

estabelece, com a área de Educação, um relacionamento institucional para a

implementação do projeto. A concessionária é responsável pela capacitação dos

professores. O projeto possui as seguintes etapas de implantação [ 53 ].

• Treinar funcionários das concessionárias e da área de educação para serem

multiplicadores do projeto;

43


• Sensibilizar a área de educação;

• Estabelecer acordos de cooperação técnica entre as concessionárias e a área

de educação;

• Identificar as escolas que participarão do projeto;

• Realizar reuniões de sensibilização com os diretores das escolas;

• Reproduzir e distribuir material didático-pedagógico para as escolas;

• Realizar curso para os professores e o seu cadastramento.

O conteúdo programático da metodologia "A Natureza da Paisagem",

desenvolvido pelo Centro de Cultura, Informação e Meio Ambiente – CIMA, para a

realização de cursos de capacitação, conta com livros, jogos educativos e também de um

álbum seriado. O trabalho desenvolvido é envolto em temas fundamentais que são

capazes de modificar a relação com o ambiente e, principalmente, promover a esperada

mudança de hábitos [ 16 ]. Entre os temas abordados pelo material didático estão: o

lixo, as águas e a energia.

O primeiro tema a ser abordado foi o lixo. Foi amplamente utilizado no estado

do Rio de Janeiro e serviu de base para a criação de outros programas de educação

ambiental no Brasil, onde se pode destacar o Programa de Educação Ambiental na

Escola e na Comunidade e o Programa Metropolitano da Bahia – Componente Limpeza

Urbana.

Logo depois foi lançado o tema: Águas. Voltado principalmente para o

saneamento básico, tal qual o anterior serviu de base para a criação de outros projetos,

dentre eles: o fornecimento de material didático para o combate ao vibrião da cólera na

campanha do Ministério da Saúde, o Projeto de Infra Estrutura e Saneamento Básico da

região Metropolitana de Fortaleza.

Em relação à energia, o foco principal é diminuir os impactos ambientais

decorrentes da produção de energia elétrica, que tem relação direta com a educação

ambiental, e busca a mudança de hábitos e que, por sua vez, reduz o desperdício e a

necessidade de se construir novas usinas de geração de energia. No material didático

são apresentadas, de forma resumida, as teorias, princípios e processos de utilização da

energia elétrica.

A Figura 4-1 mostra o material didático do projeto “A Natureza da Paisagem”.

Cada álbum seriado possui 12 pranchas multicoloridas, com intuito de motivar os

alunos.

44


Figura 4-1 - Temas Abordados no Projeto “A Natureza da Paisagem”

Atualmente o programa "A Natureza da Paisagem - Energia", além do álbum

seriado, conta com [ 47 ]:

• Livro do professor – é o livro que apresenta todo o processo metodológico

em linguagem convidativa; explica os métodos e motivos para o combate ao

desperdício de energia, dando ao professor muitas informações e sugestões de

atividades práticas a serem desenvolvidas em sala de aula, tais como:

instruções de como medir o consumo de eletricidade em uma residência,

estimar o consumo futuro etc.;

• Livro Zero – é um livro técnico-científico que aborda o tema energia,

oferecendo informações abrangentes e relevantes ao público a quem o Projeto

se destina;

• Livro 1 – é um livro poético, composto em rimas e com muitas ilustrações,

destinado aos alunos de 1a e 2a série do ensino fundamental;

• Livro 2 – é um livro com texto um pouco mais elaborado, feito em prosa,

com ilustrações coloridas, voltado para pré-adolescentes, destinado aos alunos

da 3a e 6a séries do ensino fundamental;

• Livro 3 – é um livro para adolescentes, com linguagem mais elaborada,

voltada para alunos que já possuem um certo conhecimento em física;

• Livro 4 – é um livro para os alunos do Ensino Médio convencional.

Bastante ilustrado e com mais conteúdo;

• Folheto - Informa sobre a metodologia "A Natureza da Paisagem -

Energia".

45


Figura 4-2 - Jogo Educativo

• Jogo educativo – apresentado na Figura 4-2, foi elaborado para ser jogando

com até 6 participantes, onde cada um percorre um caminho no tabuleiro. Ao

longo deste caminho vão sendo descritas muitas dicas de combate ao

desperdício.

• Vídeo - uma fita de vídeo abordando: Energia-fontes e Formas; A História

da Energia no Brasil; A História da Energia no Mundo; A Energia e o Meio

Ambiente e Como Combater o Desperdício de Energia. Para a educação pré-

ensino fundamental, um material focado nesta faixa etária, também está

disponível. O vídeo transporta os espectadores para o conteúdo dos livros

através de imagens das fontes e formas de energia, da história da energia no

mundo e no Brasil e do combate ao seu desperdício;

• Cartilha – com conteúdo para o ensino pré-fundamental.

Até 2003 o programa já tinha envolvido um total de 12.300 escolas, onde foram

treinados 96.000 professores e 10,5 milhões e alunos. A perspectiva é de um

crescimento deste número, uma vez que a cada ano, mais alunos são treinados pelos

professores já capacitados e mais escolas aderem ao programa. Os resultados são

bastante positivos, com a estimativa de redução de energia da ordem de 6

kWh/mês/aluno, segundo a Companhia Paranaense de Energia - COPEL e Companhia

Estadual de Energia - CEEE e de 8,77 kWh/mês/aluno, segundo a Centrais Elétricas de

Minas Gerais – CEMIG [ 18 ].

46


Em julho de 2003, foi realizado um Workshop, em Brasília, envolvendo todo o

público-alvo do “Procel nas Escolas”, numa discussão ampla sobre as novas

necessidades do projeto. Resultado: atualização e ampliação de todo o material

didático/pedagógico, e criação de um Prêmio para a categoria. Atualmente a

metodologia e todo o Programa Procel nas Escolas está sendo avaliado e reformulado,

através do Programa de Ampliação e Atualização do Procel nas Escolas - PAPE , de

modo a ampliar sua atuação, abrangendo, de forma mais eficaz, da educação infantil ao

ensino superior.

4.2.2 A Disciplina Eficiência Energética na UFJF

Durante o seminário “Procel nas Instituições de Ensino Superior”, promovido

pelo Procel/Eletrobrás, em Itajubá MG - outubro/2000, verificou-se que diversas ações

isoladas de formação, desenvolvimento e transferência de tecnologia na área de

combate ao desperdício de energia vinham sendo implementadas e foi possível

identificar um potencial de trabalho com estas instituições.

Sendo assim, foi proposta a criação da disciplina de Eficiência Energética para

os cursos de engenharia nas IES participantes e a implementação de Laboratórios de

Eficiência Energética.

A necessidade de incorporar temas referentes à eficiência energética nos

currículos dos cursos de graduação justifica-se por [ 44 ]:

1. Mercado de trabalho - O ambiente competitivo impõe aos consumidores

industriais a redução de custos com energia elétrica, e isto requer análises

profundas da planta (diagnóstico energético), tanto na fase de implantação do

projeto como na fase de operação da instalação.Verifica-se um grande aumento

do número de Empresas de Serviços de Conservação de Energia –ESCOs.

Normalmente os lucros destas empresas provêm dos ganhos financeiros

obtidos com a redução de desperdícios proporcionados ao cliente.

2. Criar uma cultura de combate ao desperdício dos energéticos - Esta

linha de atuação consiste em intensificar ações educativas, no sentido de mudar

a cultura do desperdício, ora vigentes. Ressalta-se que os alunos dos cursos de

engenharia e arquitetura atuarão diretamente nos projetos e operação de

sistemas elétricos, difundindo a cultura do combate ao desperdício de energia.

47


3. Formação dos profissionais integrados no contexto sócio-econômico -

Além da mudança de hábitos, estes graduandos estarão capacitados a atuar na

sociedade, transformando-a. Com o conhecimento do contexto, eles estarão

mais preparados a enfrentar o mundo do trabalho e suas modificações.

4. Formação de Multiplicadores - Os egressos, agindo na sua comunidade,

irão atuar como multiplicadores, provocando alterações na cultura do

desperdício.

A partir da realização de um projeto de eficientização das instalações do prédio

da Reitoria da UFJF, realizado através de um convênio com o Procel, das diretrizes

delineadas no seminário “Procel nas IES” e com o objetivo de modernização do

currículo do curso de engenharia elétrica da UFJF foi proposta, à Coordenação do Curso

de Engenharia Elétrica da UFJF e aprovada nos órgãos competentes, a criação de uma

disciplina eletiva Eficiência Energética, com carga horária de 60 horas/aula. Esta

disciplina esta sendo oferecida, em caráter optativo, desde o primeiro semestre de 2001

para alunos a partir do sétimo período.

Esta atividade acadêmica está sendo desenvolvida visando atender a Lei de

Diretrizes e Bases da Educação, Lei 9.394 de 20 de dezembro de 1996, e as Diretrizes

Curriculares para os Cursos de Graduação em Engenharia, Resolução CNE/CES

11/2002, através do desenvolvimento de atividades integralizadoras de conhecimento.

Com isso, pretende-se adequar e modernizar o currículo do curso de engenharia elétrica

da UFJF.

Espera-se que, ao término da disciplina, os alunos tenham desenvolvido

habilidades e competências para realizar projetos de eficientização energética, propondo

ações que conduzam ao funcionamento eficiente das instalações, à redução no consumo

de energia e à adequação às normas técnicas, modernizando as instalações e processos,

de modo a tirar vantagens competitivas dos equipamentos tecnologicamente mais

eficientes e sendo capazes de atuar na sociedade como multiplicadores para a

disseminação de uma cultura de combate ao desperdício de energia elétrica.

Os conteúdos discutidos na disciplina são:

• Panorama energético brasileiro;

• Fontes alternativas de energia;

• Combate ao desperdício de energia – tendências;

48


• Programas institucionais;

• Otimização energética, metodologia de diagnóstico e auditoria energética;

• Avaliação econômica de investimentos;

• Análise tarifária;

• Arquitetura eficiente;

• Sistemas de Iluminação Eficientes;

• Geração na ponta e cogeração;

• Potencial de redução do consumo em diversos usos finais;

• Sistemas motrizes;

• Outros tópicos, podem ser abordados de acordo com o interesse dos alunos.

Verifica-se grande inter-relação entre o conteúdo desta atividade acadêmica com

várias disciplinas do currículo do curso de engenharia elétrica da UFJF (e de outras

IES), a saber: introdução à engenharia elétrica, laboratório de eletrotécnica, instalações

elétricas, eletrotécnica industrial, medidas elétricas, eletrônica de potência, máquinas

elétricas, materiais elétricos etc. Desta forma, trabalha-se com a característica de

transdisciplinaridade. Grande inter-relação também com disciplinas ligadas a área de

eletricidade dos cursos de Engenharia Civil e Engenharia de Produção e da área de

conforto ambiental e projetos de arquitetura do curso de Arquitetura e Urbanismo.

A concepção da metodologia de ensino-aprendizagem que norteia as atividades

da disciplina Eficiência Energética baseia-se no “Método Tutorial” [ 25 ], dentro da

perspectiva sócio-histórica [ 42 ], nesta o aluno produz um ensaio, partindo do

conhecimento que tem a cerca de um determinado assunto ou através de pesquisa

realizada e o tutor o questiona, devolvendo-o para que possa ser refeito. Assim, o aluno

passa a aprofundar os conceitos e questionar sempre o que está sendo apresentado.

Além disso, ele tem que apresentar a sua visão sobre o assunto, sua síntese sobre o

conteúdo que está sendo estudado, não sendo aceitos cópias ou trechos de outros

trabalhos. Deste modo, o aluno estará produzindo seu conhecimento.

A prática educacional implementada no LEENER segue a orientação da “Carta

de Juiz de Fora” [ 59 ]. Os professores-orientadores têm como princípios promover o

desenvolvimento da criatividade, iniciativa e demais habilidades e competências, para

que se transformem em atitudes, definidas pelas Diretrizes Curriculares para os Cursos

de Engenharia. “Procuramos contribuir para, passo a passo, ir reforçando esta linha que

49


tenta libertar os estudantes da diretriz que os vinha “reduzindo a tecnólogos’ sem

respeitar seu direito ao “engenho e arte” da profissão” [ 43 ].

Procura-se apoiar a formação de engenheiros-cidadãos, “como profissionais do

crescimento e das mudanças das bases produtivas do país”, com a visão de que o

“engenheiro é o protagonista estratégico para que um país nação possa existir” [ 31 ]

com a capacidade de sonhar com este novo país a se construir, com a visão de uma

comunidade economicamente desenvolvida, socialmente igualitária, com consciência

ecológica.

O processo de avaliação tem como objetivo identificar o pensamento crítico do

aluno, como ele está se apropriando dos novos conhecimentos, como está trabalhando

para o desenvolvimento intelectual. Além disso, procura-se avaliar quais os mecanismos

intelectuais que usa para vencer as dificuldades, resolver os problemas. As avaliações

são negociadas, obedecendo às regras da instituição.

Devido ao extenso conteúdo a ser estudado, ainda não se conseguiu, plenamente,

desenvolver todas as atividades através da metodologia de ensino-aprendizagem que

norteia os trabalhos. Assim, a disciplina Eficiência Energética se divide em dois

momentos, a saber: exposição e discussão dos conteúdos essenciais e desenvolvimento

de atividades práticas.

Na etapa de discussão dos conteúdos, utilizam-se palestras e aulas expositivas,

buscando sempre que motivem a participação de todos. Como a disciplina é

integralizadora de conhecimentos, a participação dos alunos é fundamental e

incentivada em todos os momentos. A apresentação e discussão de casos práticos são

constantes, bem como a valorização da criatividade do aluno na solução de problemas

de diagnóstico, uma vez que “não há receita de bolo”, cada caso é um caso a ser

analisado e diferentes soluções de engenharia são requeridas. Trabalho de pesquisa na

internet, busca de conhecimentos do senso comum e utilização de softwares de

simulação são propostos.

Na fase de atividades práticas, procura-se, através de experimentos simples e

idealizados pelos próprios alunos, comprovar os conhecimentos adquiridos. Não se têm

experimentos focados. O aluno identifica um problema e procura as soluções. A

orientação dos trabalhos práticos fica a cargo dos professores e colaboradores (alunos

de mestrado envolvidos em projetos ligados a área). Alguns monitores auxiliam no

desenvolvimento de certas atividades, como desenvolvimento de protótipos.

50


Outra atividade realizada é uma visita técnica a uma instalação industrial. A

escolha da instalação e a data da visita são feitas em comum acordo com os alunos. Em

geral, todos os alunos participam, pois a visita é muito motivadora. Neste momento,

pode-se exercitar o conhecimento que foi apropriado. Após a visita, os alunos devem

apresentar um relatório técnico, contendo os principais potenciais de economia de

energia e soluções alternativas para os problemas identificados.

Em resumo, nesta atividade busca-se que o aluno seja o centro do processo

ensino-aprendizagem, não apresentando soluções prontas, deixando que produzam

coletivamente o conhecimento.

A disciplina Eficiência Energética do Curso de Engenharia Elétrica da UFJF

abriu um vasto campo de desenvolvimento de atividades acadêmicas que levam o futuro

engenheiro a experimentar os conhecimentos técnicos, aplicando-os no campo social.

Desta forma, certamente está se formando engenheiros mais completos e absolutamente

conscientes da necessidade de modificar a sociedade, o que é inadiável.

Durante muitos anos, ignorou-se, e muitos ainda ignoram, a necessidade de

disseminação dos conhecimentos e da transferência de tecnologia. A Universidade tem

uma responsabilidade social que não pode ser simplesmente esquecida. A pesquisa pura

(da fronteira do conhecimento) é importante para o desenvolvimento, mas num país

com tantos contrastes, a responsabilidade social é imperativa. Isto tem levado diversos

pesquisadores a desenvolverem trabalhos em comunidades, pesquisas com materiais de

baixo custo, que podem proporcionar melhoria da qualidade de vida da população mais

carente. O projeto desta disciplina insere-se neste contexto.

A implementação de uma nova metodologia de ensino-aprendizagem em um

curso tradicional como o de engenharia elétrica é uma tarefa, muitas vezes, árdua.Os

alunos estão habituados à metodologia de aulas expositivas, experimentos prontos,

comportando-se como um receptáculo de informações já processadas e repetem

mecanicamente as experiências já realizadas por outros, onde se tem como foco

principal os resultados que serão obtidos. O processo de construção do conhecimento é

secundário. Mesmos os professores mais tradicionalistas vêem com restrições estas

inovações, julgando que a metodologia é muito distante dos métodos convencionais, ou

não dando credibilidade ao processo.

É interessante observar que os alunos que se submetem a esta nova proposta

metodológica, passam a ter uma nova visão do processo de ensino-aprendizagem e se

51


sentem verdadeiramente engenheiros. Os professores que trabalham neste novo

paradigma da educação, se sentem motivados, apesar do imenso trabalho adicional que

esta metodologia requer.

No entanto, com o objetivo de incentivar a participação dos alunos da disciplina

de eficiência energética e outras disciplinas do curso de engenharia elétrica, sem

provocar um choque drástico, pode-se propor alguns experimentos a serem

desenvolvidos pelos alunos sem, no entanto, perder o foco metodológico ao longo do

processo. Para isto, estão sendo desenvolvidas algumas atividades simples, onde o aluno

inicialmente reproduz algo já realizado, com o objetivo de desenvolver habilidades de

manuseio de alguns equipamentos de medição e materiais, e, durante este processo, será

estimulado a analisar, questionar, sintetizar, propor novos experimentos e realizá-los.

Além da análise das tecnologias disponíveis, procura-se enfatizar a importância

da mudança de hábitos de consumo da energia elétrica. Durante a disciplina, os alunos

são constantemente questionados em relação aos hábitos de consumo e quais as ações

que têm sido tomadas para proceder esta mudança de atitudes. Além disso, são

estimulados a desenvolverem campanhas educativas.

Os alunos são motivados, durante a participação da disciplina, a realizarem

pesquisa bibliográfica sobre o setor elétrico brasileiro, inovações tecnológicas, novos

materiais, conhecimentos de senso comum e alternativas tecnológicas de baixo custo.

Realizam trabalhos utilizando softwares de iluminação, de análise tarifária e seleção de

motores elétricos (BD Motor6). Participam de visitas técnicas a empresas da região e

desenvolvem um trabalho final, onde devem aprofundar seus conhecimentos sobre um

tema livre, na área de eficiência energética.

O objetivo dos trabalhos práticos desenvolvidos na disciplina é mostrar que

através de experimentos simples e com a utilização de materiais de baixo custo, pode-se

desenvolver tecnologia. É transformar o conhecimento do senso comum em produtos

que possam, através da agregação de conhecimento tecnológico, beneficiar a sociedade,

principalmente os de menor poder aquisitivo. Além disso, mostrar o que diferencia o

valor dos produtos é o conhecimento e o desenvolvimento tecnológico que está

embutido no produto final.

6 Software para viabilizar economia de energia em motores de indução trifásicos, foi desenvolvido através de parceria entre ELETROBRAS/ PROCEL, Centro de Aplicação de Tecnologias Eficientes – CATE e o Centro de Pesquisa de Energia Elétrica - CEPEL

52


A experiência da Faculdade de Engenharia da UFJF na área acadêmica de

combate ao desperdício de energia é fruto de um projeto de eficientização energética

realizado em convênio com o Procel/Eletrobrás (1999 a 2001).

No âmbito deste projeto foi realizado um “Curso de Diagnóstico Energético”

com duração de 20 horas. Por se tratar de um curso piloto, a carga horária foi

concentrada, sendo as vagas disponibilizadas para alunos da UFJF e membros da

comunidade.

O curso superou as expectativas, o que comprovou o grande interesse pelo tema.

Isto representou um indicativo de que a disciplina seria bem aceita pela comunidade

acadêmica.

Em 2001, foi criada a disciplina Eficiência Energética, seguindo todas as normas

da UFJF, estabelecidas pelo Regulamento Acadêmico de Graduação – RAG. A Tabela

4-1 apresenta o número de alunos que cursaram a disciplina e o número de trabalhos

finais desenvolvidos.

Tabela 4-1 - Número de Alunos Participantes das Atividades Acadêmicas na Área

de Combate ao Desperdício de Energia

Ano Curso Carga horária horas-aula

Número de alunos:

Número de Trabalhos

2000 Curso de extensão 20 43 - 2001 Curso de extensão 20 42 - 2001 Curso de extensão 20 55 - 2001-1 Disciplina *1 60 29 8 2001-3 Disciplina *1 60 24 6 2002-1 Disciplina *1 60 6 4 2003-1 Disciplina *1 60 13 8 2003-3 Disciplina *1 60 7 - 2004-1 Disciplina *1 60 20 8 2004-3 Disciplina *1 60 24 8 2004 Mini-curso –

I Mostra da UFJF 4 10 -

2005 - 1 Disciplina *1 60 18 5 *1 – Disciplina do Curso de Engenharia Elétrica da UFJF

Dentre os trabalhos realizados pelos alunos destacam-se:

• Campanhas educativas, onde se verificou grande criatividade no

53


desenvolvimento de slogans, proposição de jogos, design de adesivos, cartazes

e camisas.

• Projetos de eficientização energética em ambientes diversos: Faculdade de

Engenharia da UFJF, CRITT/UFJF, IMBEL, igreja, hospital, gráfica, indústria

de torrefação e moagem de café, posto de gasolina, marcenaria, marmoraria,

padaria, escola, escritório de advocacia, salão de beleza, mercearia, revenda de

automóveis, entre outros.

• Utilização e comparação de softwares de iluminação em diversos ambientes:

projeto de iluminação de campo de futebol e projeto luminotécnico de uma

capela.

• Desenvolvimento de protótipos: fogão solar, aquecedor solar de baixo

curso, aproveitamento da iluminação natural em interiores sem janelas ou

clarabóias utilizando fibra ótica, utilização de garrafas “pet” para

aproveitamento da luz natural em ambientes, transformador de corrente para

equipamentos, brise solar regulado pela intensidade luminosa, entre outros.

• Estudos de vários temas ligados à área, tais como: sistema de iluminação

pública, materiais de construção que proporcionam conforto térmico,

reaproveitamento de material reciclável para isolamento térmico e biodigestor.

Destaca-se que, em 2003/3, os alunos foram avaliados através de provas e

comprovou-se que eles se sentem mais motivados quando desenvolvem trabalhos

práticos.

Em 2002 e 2003 pôde-se verificar uma redução significativa do número de

alunos. Isto pode ser justificado pelos problemas decorrentes da paralisação dos

servidores e professores das Instituições Federais de Ensino Superior (IFES), das

alterações no calendário acadêmico (que acabou interferindo no cronograma das

atividades), a falta de pré-requisitos, a reestruturação da disciplina, dentre outros.

Destaca-se o grande interesse dos alunos na realização dos trabalhos finais da

disciplina. Como subproduto dos trabalhos desenvolvidos, verifica-se a motivação dos

alunos no curso, a interdisciplinaridade dos conteúdos estudados e a integração de

conteúdos de várias disciplinas.

Os trabalhos finais são avaliados pela equipe de professores e todos

apresentaram excelente nível técnico A avaliação da disciplina Eficiência Energética

54


pelos discentes, realizada através de um questionário aplicado no final de cada período,

tem mostrado que a disciplina tem atingido seus objetivos plenamente, obtendo conceito

global entre bom e ótimo. A atividade acadêmica supera as expectativas dos alunos,

visto que possui grande relação com a área de interesse dos mesmos e é articulada com

as demais disciplinas do curso. A carga horária tem sido considerada adequada, o

conteúdo programático bom e o critério de avaliação adequado. O relacionamento

professor-aluno, os recursos didáticos utilizados são considerados ótimos. Além disso, o

estímulo do professor ao desenvolvimento do pensamento crítico do aluno tem sido

considerado entre bom e ótimo. Como comentário adicional, os alunos relatam que se

sentem empolgados em resolver problemas de engenharia, pois estimulam a

criatividade, aumentam o interesse pelo desenvolvimento tecnológico, contextualizam e

ampliam os conhecimentos adquiridos no curso.

Nesta atividade acadêmica, procura-se trabalhar as relações humanas, buscando

o desenvolvimento do aluno como cidadão; o desenvolvimento social, através de

pesquisas para incorporar, no conhecimento do senso-comum, novas tecnologias

utilizando materiais de baixo custo; e as questões das relações entre ciência, tecnologia

e sociedade.

Os resultados demonstram o grande interesse dos alunos pelo tema e a

motivação para desenvolvimento de projetos que os levem a se sentirem

verdadeiramente engenheiros.

4.2.3 O LEENER – Laboratório de Eficiência Energética

Para atender as demandas geradas, a partir do desenvolvimento da disciplina de

Eficiência Energética do Curso de Engenharia Elétrica da UFJF, criou-se o LEENER –

Laboratório de Eficiência Energética, que tem por objetivos apoiar as ações de

formação, transferência de tecnologia e pesquisa e desenvolvimento, bem como criar

um ambiente capacitado para realização de palestras e interação com a comunidade,

podendo assim disseminar a cultura do combate ao desperdício de energia elétrica.

Para atender ao desenvolvimento de trabalhos de investigação científica, o

LEENER dispõe de equipamentos7 para realizar diagnósticos energéticos de

7 Diversos equipamentos e materiais foram adquiridos através do Convênio ECV 933-2003 UFJF-Eletrobrás e outros materiais foram obtidos através de doação dos fabricantes.

55


consumidores residenciais, comerciais, públicos e industriais de pequeno e médio porte;

infraestrutura laboratorial para o desenvolvimento de pesquisas; estrutura de apoio

didático para formação e capacitação na área e um conjunto de equipamentos eficientes

(sala eficiente8).

O LEENER, além de apoiar as atividades didáticas da disciplina Eficiência

Energética para os alunos do curso de Engenharia Elétrica da UFJF, apóia outras

disciplinas que tratam de temas correlatos dos cursos de Arquitetura e Urbanismo,

Engenharia Civil e Engenharia de Produção.

Outras atividades acadêmicas, visando a criação de uma cultura de Combate ao

Desperdício de Energia, têm sido realizadas: orientação de bolsistas de iniciação

científica, orientação de estágio supervisionado, trabalhos de fim de curso, monografias

de curso de especialização, dissertações de mestrado, promoção de eventos (I e II

seminário de Eficiência Energética e I Mostra da UFJF), programa de capacitação dos

bolsistas, realização de palestras para comunidade, palestras para alunos de escolas de

educação básica e ensino técnico e outras.

O LEENER tem uma grande iteração com a sessão estudantil do “Institute of

Electrical and Electronics Engineers” – IEEE; com o Programa Especial de

Treinamento – PET/CAPES; com o Centro Regional de Inovação e Transferência de

Tecnologia – CRITT/UFJF, através do Núcleo de Eletroeletrônica, dando suporte às

empresas da região; com a Pró-reitoria adjunta de Logística, apoiando os projetos de

eficiência energética na UFJF; com o Museu Dinâmico de Ciências da UFJF,

promovendo visitas ao laboratório.

Em relação à comunidade, este laboratório mantém um canal de comunicação

aberto, através de correio eletrônico, telefone e o web site, para tirar dúvidas em relação

a equipamentos eficientes e hábitos de consumo. Uma linha de atuação em

desenvolvimento é a criação de kits educativos e protótipos, visando disseminação de

técnicas de combate ao desperdício de energia e uso de fontes alternativas de energia.

4.2.4 Programa Brilho Consciente

Programa que está em desenvolvido na UFJF com a parceria do

8 Sala eficiente – equipamentos cedidos pela Centrais Elétricas de Minas Gerais - CEMIG.

56


Procel/Eletrobrás e que tem como foco incentivar a participação iterativa da

comunidade do Campus da UFJF no desenvolvimento de atividade de eficiência

energética, com o intuito de disseminar a cultura do combate ao desperdício de energia.

Entende-se por comunidade do Campus, todos os segmentos: professores, funcionários,

alunos, profissionais que executam serviços terceirizados e a população atendida pelos

diversos projetos desenvolvidos na UFJF.

“O objetivo deste projeto não é só reduzir o consumo de energia elétrica, é

envolver a comunidade na solução de um problema da universidade, despertar o

sentido de pertencimento, criando um senso de responsabilidade pela coisa pública,

como se fosse sua, e o sentido de solidariedade, devendo fazê-lo de forma que seja

perene e que haja replicabilidade, trazendo aprendizado para poder aplicar estes

conhecimentos em outras instalações”.

Dr. Sérgio Barbosa de Almeida

Eletrobrás

Figura 4-3 - Mascote do Programa Brilho Consciente

Inicialmente, foi desenvolvido um programa de comunicação visual, com a

criação de mascote (Figura 4-3), slogan, logomarca etc.; realizou-se uma pesquisa de

opinião com a comunidade do Campus, para identificar a melhor forma de atingir os

objetivos do projeto, estimulando a participação; foi realizada uma coleta de dados da

UFJF, visando criar índices de desempenho; foi instalado um sistema de gerenciamento

do consumo de energia elétrica, para comprovar a efetiva redução devido as ações do

programa que irá auxiliar durante todo o processo; foi desenvolvido um “web site”,

www.brilhoconsciente.ufjf.br, que irá apoiar a etapa de participação comunitária.

A participação será realizada através de envio de sugestões de ações que levem a

57


redução do consumo de energia no Campus. Cada sugestão será analisada por uma

equipe técnica que irá avaliar o potencial de redução de energia, bem como a

viabilidade de sua implementação. As idéias que apresentarem maior potencial de

economia de energia serão implementadas. Todas as informações sobre as sugestões e

implementações estarão disponíveis no “web site”.

4.2.5 Programa Energia Inteligente – EI

A CEMIG, em 2001, lançou um programa de combate ao desperdício de

energia, chamado de “Programa Energia Inteligente – EI”.

O material utilizado para atingir o público alvo era bem variado, sendo

composto por imãs de geladeira, folheto de dica, “mouse pad”, adesivos, réguas e

outros. Foi criada uma personagem que apresentava todos os projetos desenvolvidos

pela CEMIG no que tange o assunto eficiência energética, mostrando de uma forma

clara, a partir de textos simples e com muitas ilustrações, o que se pode fazer para evitar

o desperdício de energia.

Alguns destes materiais podem ser vistos na Figura 4-4 :

Figura 4-4 - Material de Divulgação Programa Energia Inteligente -

CEMIG

4.2.6 O Selo Procel

58


O Selo Procel é um instrumento promocional do Procel, concedido anualmente,

desde 1994 aos equipamentos que apresentam os melhores índices de eficiência

energética dentro da sua categoria. Sua finalidade é estimular a fabricação nacional de

produtos mais eficientes no item economia de energia, e orientar o consumidor, no ato

da compra, a adquirir equipamentos que apresentam melhores níveis de eficiência

energética [ 18 ].

Atualmente, é desenvolvido através de uma parceria entre Procel/Eletrobrás e o

Instituto Nacional de Metrologia - IMETRO e nacionalmente conhecido com “Selo

Procel”.

Para que os equipamentos participem do programa, é necessária uma avaliação

minuciosa de qualidade do produto e sua eficiência. Os fabricantes submetem de forma

voluntária seus produtos, a uma avaliação anual em laboratórios de referência indicados

pelo Programa Brasileiro de Etiquetagem do INMETRO, como o Centro de Pesquisa de

Energia Elétrica – CEPEL, onde lá, passarão por uma série de experiências de forma a

levantar todos os dados relativos a seu funcionamento e a comprovação de que o

produto está de acordo com a Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT.

Após estes testes, o produto será encaminhado para o IMETRO onde irá ser certificado

e colocado a disposição de uma comissão técnica do “Selo Procel”, que irá classificar

este produto em relação aos outros existentes no comércio. Esta comissão é formada

pelo CEPEL, IMETRO, Instituto de Defesa do Consumidor – IDEC, Associação

Brasileira da Industria Elétrica e Eletrônica –ABINEE, Associação Nacional de

Fabricantes de produtos Eletro-eletrônicos – ELETROS, Associação Brasileira de Ar

Condicionado, Ventilação e Aquecimento – ABRAVA e Associação Brasileira da

Indústria de Iluminação – ABILUX.

Há dois tipos de selo. Estes devem sempre estar afixados nos equipamentos

eficientes:

1. O Selo Procel de Economia de Energia, Figura 4-5, foi instituído no dia 8

de dezembro de 1993, através de Decreto Presidencial, que é concedido

anualmente aos produtos que obtiveram conceito “A”, nos ensaios realizados

nos laboratórios de referência do Programa Brasileiro de Etiquetagem - PBE,

que é concedido, atualmente, aos seguintes equipamentos:

Refrigerador de uma porta compacto;

59


Refrigerador de uma porta;

Refrigerador combinado;

Refrigerador combinado frost-free;

Freezer vertical;

Freezer vertical frost-free;

Freezer horizontal;

Ar-condicionado de janela;

Coletor solar plano – aplicação banho;

Coletor solar plano – aplicação piscina.

Figura 4-5 - Selo Procel de Economia de Energia

2. Selo Procel Inmetro de Desempenho, Figura 4-6, é concedido,

anualmente, desde novembro de 1998, aos produtos nacionais ou estrangeiros,

etiquetados pelo PBE. Esses produtos devem ter seus níveis mínimos de

eficiência e qualidade definidos pelo Procel.

Figura 4-6 - Selo Procel Inmetro de Desempenho

O Selo Procel Inmetro de Desempenho é fruto de uma bem-sucedida parceria

entre o Procel e o INMETRO, e teve início com o Selo Procel de Economia de Energia

e o Programa Brasileiro de Etiquetagem – PBE . Esta parceria tem sido fundamental

60


para o desenvolvimento de normas técnicas, para a implementação dos programas e à

fiscalização dos produtos [ 18 ].

Os equipamentos que atualmente recebem este selo são:

• Lâmpadas fluorescentes compactas integradas e não integradas;

• Lâmpadas fluorescentes circulares integradas e não integradas;

• Reatores eletromagnéticos para lâmpadas fluorescentes tubulares;

• Reatores eletromagnéticos para lâmpadas a vapor de sódio;

• Motor elétrico de indução trifásico da linha padrão;

• Motor elétrico de indução trifásico da linha de alto rendimento;

• Reservatórios térmicos para aquecimento solar.

Apesar de ter componente tecnológica bastante importante, a divulgação do Selo

Procel tem a finalidade de orientar para o uso e aquisição de equipamentos

desenvolvidos com tecnologia que busca o combate ao desperdício de energia.

A premiação da empresa com o selo de qualidade Procel, amplia o mercado

consumidor e estimula as empresas a produzirem novos equipamentos. O mercado se

encarrega da competição na busca da melhor qualidade e menor preço.

4.2.7 Materiais Diversos Utilizados em Campanhas Educativas

As campanhas educativas visam disseminar a cultura do combate ao desperdício

de energia. Sendo assim, extrapolam os ambientes onde estão sendo realizadas,

formando multiplicadores e levando melhorias para toda a comunidade, e incentivam a

aplicação em outros locais. Para tanto, pode-se desenvolver diversas ações, tais como:

− Promover palestras de conscientização, apresentando os conceitos básicos

do programa de combate ao desperdício de energia e os principais aspectos

abordados no diagnóstico, enfocando a necessidade do envolvimento de todos

na obtenção dos objetivos propostos.

− Usar adesivos, cartazes, folhetos e folders que busquem lembrar aos

usuários a necessidade de combater o desperdício.

− Divulgar os resultados, mostrando através de cálculos simples, os ganhos

advindos com as ações implementadas.

− Desenvolver cartilhas contendo dicas de combate ao desperdício de energia.

61

http://www.eletrobras.gov.br/procel/site/seloprocel/equipamentoscomselo_apresentacao.asp


− Elaborar programas de radio e televisão com dicas, ações de combate ao

desperdício, divulgação dos objetivos do programa etc.

− Elaborar vídeos educativos, CD-ROOM e Web site.

Para que a campanha educativa tenha os resultados esperados, torna-se

necessário o desenvolvimento e implementação de um projeto de comunicação visual,

através da utilização de material promocional, brindes, materiais de disseminação das

informações e técnicas de combate ao desperdício de energia.

Pode-se desenvolver seu próprio material, criando-se uma marca, uma

identidade para sua campanha ou utilizar material disponibilizado pelo Procel, pelas

concessionárias de energia e outros órgãos.

A seguir, pretende-se comentar sobre alguns destes materiais:

a) Adesivos, Cartazes, Folhetos e Folders – é o meio mais utilizado de

divulgação, pois é de fácil acesso ao público; pode ser elaborado por uma equipe

com pouca experiência no assunto; as mensagens devem ser apresentadas de

maneira clara, através de texto, desenhos e fotografias; é uma forma

relativamente barata de divulgação, isto faz com que a quantidade de material a

ser confeccionado garanta uma maior divulgação do projeto, ao passo que pode

ser distribuído, colado ou deixado de forma proposital em diversos ambientes. O

adesivo em particular é uma excelente forma de propaganda, pois pode ser

colocado em lugares estratégicos, garantindo uma melhor visualização dos

usuários de determinado ambiente e, o fato de estar colado, garante sua presença

no local por um período bem maior que os outros materiais.

b) Imãs – a flexibilidade de colocá-lo em qualquer superfície metalizada, com

a possibilidade de futura remoção do local sem causar prejuízo físico ou estético

do mesmo, garante uma boa aceitação pelo público alvo. A utilização de

mascotes ou formas diferentes das convencionais, torna este tipo de material

muito atrativo. A Figura 4-7, mostra um imã de divulgação do programa “Brilho

Consciente”.

62


Figura 4-7 - Imã do “Brilho Consciente”

c) Livros – é a forma mais antiga conhecida de transmitir informações. Apesar

de ser um material de custo mais elevado sua importância está na durabilidade.

A facilidade de abordagem de vários subtítulos referentes a um determinado

assunto faz deste material uma grande ferramenta de trabalho em projeto de

combate ao desperdício de energia. A Figura 4-8 mostra alguns dos títulos

lançados nos últimos anos.

Figura 4-8 - Livros de Combate ao Desperdício de Energia

d) Cartilhas – é um material intermediário entre os folders e os livros.

Concilia o reduzido custo dos primeiros com uma informação mais elaborada do

segundo. Este tipo de material deve ser desenvolvido com uma linguagem

específica para cada público alvo, onde uma linguagem mais simples e detalhada

é preferencial. Procura apresentar os conteúdos de maneira menos convencional

que os livros. Geralmente é montado com dicas sobre determinado assunto, mas

63


também pode servir como orientação de como se comportar em determinadas

situações. A Figura 4-9 mostra alguns destes materiais, onde podemos destacar a

série “como viver na era do racionamento” para a classe residencial, classe

industrial e classe comercial, o folheto de dicas do programa “Brilho

Consciente”, elaborado no LEENER, que contém dicas de utilização de

equipamentos, tais como: chuveiro elétrico, ferro de passar roupa, microondas,

geladeira etc.

Figura 4-9 - Cartilhas de Combate ao Desperdício de Energia

e) Vídeos - a produção audiovisual é uma das mais eficientes e prazerosas

fontes de informação que a população tem acesso; por isso os vídeos educativos

fazem tanto sucesso principalmente entre as crianças [ 53 ]. É um material mais

caro e exige uma equipe especializada para sua elaboração. Porém, pode ser de

grande valia quando o projeto abrange muitos lugares ao mesmo tempo e não

possui equipe de divulgação com grande número de integrantes. Com o artifício

da tele-aula, garante-se a uniformidade do conteúdo que está sendo abordado e

que a “aula” apresentada é sempre igual, independente do dia ou da turma que

está assistindo. Em lugares mais distantes, pode-se tornar uma solução atrativa

monetariamente, pois sua confecção pode sair mais barato que o deslocamento

de uma equipe ao local. Vídeos curtos, vinculados nos canais de televisão

atingem um grande número de pessoas de uma forma mais rápida.

64


f) CD-ROOM - é uma forma moderna de divulgação, criada a partir do

avanço da informática e que fascina crianças, jovens e adultos de todas as

idades. Exige uma equipe especializada para sua confecção e é de grande

versatilidade. O maior atrativo deste material, é o reduzido espaço físico

necessário para reunir grande quantidade de informações, conciliando várias

técnicas audiovisuais, como, vídeos, livros, textos, jogos interativos,

simuladores, desenhos, história em quadrinhos, personagens diversos etc. O que

pode se tornar inconveniente é a necessidade de um computador para que o este

material seja utilizado. Sendo assim, deve ser feita uma pesquisa do público alvo

ou prevê na confecção do programa, a aquisição de computadores, para que este

possa atingir as diversas classes sociais, não elitizando as informações ou

expondo os parceiros do projeto a situações constrangedoras. O maior exemplo

de sucesso de divulgação utilizando este material é o CD “Energizando”, criado

a partir de uma parceria entre o Procel/Eletrobrás e a organização não

governamental Sociedade de Incentivo e Apoio ao Gerenciamento Ambiental –

SIGA. Os dois principais objetivos deste CD-ROOM são: transmitir

informações sobre a importância da energia e o combate ao seu desperdício além

de sensibilizar para a mudança de hábitos em relação ao uso racional da energia

elétrica [ 56 ]. Este Cd traz diversos vídeos, jogo e livros digitais, além de uma

cidade virtual contendo dicas de utilização da energia na área residencial, rural,

industrial e comercial.

4.3 Vertente Tecnológica

A vertente tecnológica refere-se a aplicação de novas tecnologias na produção e

manutenção de equipamentos e ambientes. Com isso, ocorre o desenvolvimento das

mesmas atividades propostas, mas com um consumo menor de energia, sendo grande

responsável pela redução dos custos de uma instalação, produzindo mudanças no

processo produtivo, processos de manutenção, na arquitetura das edificações, nas

relações concessionária consumidor, abrindo inclusive perspectivas de cogeração e

geração própria.

“Os processos nos quais emergem as inovações tecnológicas são extremamente

65


complexos, devendo ser acompanhados não apenas da descoberta e difusão dos

conhecimentos científicos, mas também da capacidade de transformação dessas

descobertas em novos produtos ou processos produtivos, demonstrando a importância

de mecanismos de interação e comunicação entre partes interessadas, envolvendo

ciência, tecnologia, aprendizado, produção, políticas e demanda” [ 37 ].

Os surgimentos de novas tecnologias são resultado de pesquisas e

aprimoramentos alcançados por empresas, universidades, institutos de pesquisas, a

partir de idéias sugeridas por pessoas diretamente ligadas ao processo produtivo e

propostas por usuários, acarretando uma melhoria no custo e na qualidade de

produtos/serviços, através de uma combinação de inovações tecnológicas e

organizacionais, desencadeando o processo de desenvolvimento social:

1. Desenvolvimento de equipamentos - O objetivo é produzir equipamentos

que realizem novas tarefas ou as mesmas de outros já existentes, mas com a

filosofia de gastar menos energia. Este fato é fruto dos conhecimentos

adquiridos, pelo homem moderno, no campo da química e física. A aplicação

de novos materiais, nas concepções destes equipamentos, é o grande

responsável pela redução no consumo. O advento da eletrônica e

microeletrônica, proporcionaram o surgimento de uma nova classe de

equipamentos destinados a melhorar o controle e acionamento dos processos

produtivos. Neste campo, pode-se destacar: a facilidade de monitoramento a

distância, através de linhas telefônicas (fixa ou celular) ou torre de

radiofreqüência; o controle de velocidade de motores através de um inversor de

freqüência; a programação do acionamento de cargas de forma não simultânea,

visando reduzir a demanda instantânea de uma instalação; o gerenciamento, em

tempo real, das características de consumo de determinado local.

2. Desenvolvimento/aprimoramento do processo produtivo – tão

importante quanto o surgimento de novos equipamentos, é a necessidade de

saber como utilizá-los e entender o papel que realizam dentro de um processo

produtivo. Surge, com isso, a “Engenharia de Produção”. Neste caso, refere-se

à necessidade de engendrar idéias, desenvolver técnicas e conhecimentos para

organização de todo o processo produtivo, estudado desde a entrada de um

determinado insumo até a saída do produto final. Como exemplo, pode-se

verificar que pequenas ações podem acarretar na redução do desperdício de

66


energia, conciliado com o aumento na produtividade. A troca de um

maquinário, seja de um determinado local ou por outro mais eficiente, a

mudança das etapas de montagem, a mudança física da instalação, visando um

melhor desempenho dos equipamentos e profissionais, podem ser considerados

exemplos. Apesar da formação do profissional, responsável pelo processo

produtivo (seja em engenharia ou obtida com a experiência adquirida por

outros processos de formação), pertencer a vertente humana, as mudanças por

ele propostas, em sua maioria, são de cunho tecnológico. Por isso, optou-se por

apresentá-los nesta fase do trabalho.Vale lembrar que reformas da estrutura

física das instalações são consideradas dentro da vertente tecnológica, pois

visam a melhorias no ambiente de trabalho.

3. Desenvolvimento da arquitetura das edificações - as edificações atuais

são construídas não só para garantir o refúgio e proteção de usuários e

equipamentos, mas também para se tornarem parte integrante do ambiente,

aproveitando todos os recursos naturais com o intuito de reduzir ao máximo o

desperdício de energia e amenizar o impacto ambiental por ele causado. O

aproveitamento da luz natural, ventilação e o estudo de conforto térmico,

através das técnicas de arquitetura passiva, podem ser dados como exemplo.

Estes visam proporcionar o aumento na produtividade, redução de problemas

de saúde e acidentes de trabalho, bem como, economia de energia. Toda

reforma física, que vise uma adequação as normas da ABNT, devem ser

levadas em consideração, mesmo que estas acarretem um aumento no consumo

de energia. Isto se justifica pelo conceito adotado de combate ao desperdício de

energia, que está ligado a realização de um trabalho com o menor desperdício

de energia, porém sem perder o conforto e a qualidade de vida que a energia

proporciona. Este fato será descrito com detalhes na Seção 5.1.4, onde se

apresenta a necessidade de uma boa iluminação do ambiente. Porém, este

conceito pode ser estendido para os sistemas de condicionamento de ar,

ventilação forçada etc. A elaboração de edificações cada vez mais eficientes

torna-se uma realidade com o desenvolvimento de novas tecnologias na área de

construção civil. Com equipamentos mais leves, mais resistentes, de fácil

manuseio; desenvolvimento da tecnologia dos materiais; sistemas de controle

eletrônico, permitindo monitoramento em tempo real de um determinado

67


ambiente; e as quedas de preços, proporcionam, aos profissionais da área,

liberdade na idealização de ambientes cada vez mais confortáveis e com menor

desperdício de energia elétrica.

4. Desenvolvimento do processo de manutenção – a elaboração de uma

rotina de manutenção adequada pode levar ao decréscimo do desperdício de

energia ocasionado pelo desgaste das partes móveis ou de contato dos

equipamentos, evitar a aquisição de novos equipamentos, que seriam

responsáveis em suprir tais perdas, e diminuir o risco de paralisação do

processo produtivo. Para ajudar no trabalho de manutenção existe uma série de

medidores, das mais variadas grandezas, destinados a supervisão do desgaste

das peças; deve-se também, elaborar e utilizar tabelas, confeccionadas a partir

destes dados ou de outros, fornecidos pelo fabricante ou através de medições

específicas, visando um monitoramento constante. Atualmente a rotina de

manutenção pode ser realizada segundo 4 conceitos fundamentais:

• Manutenção Corretiva – é uma técnica de gerência reativa que espera

pela falha da máquina ou equipamento, antes que seja tomada qualquer

ação de manutenção. Também é o método mais caro de gerência de

manutenção [ 1 ]. Neste tipo de manutenção, a máquina trabalha até

quebrar. Desta forma, pode-se pensar que está se reduzindo custos com a

manutenção dos equipamentos. Entretanto, há o aumento das perdas na

produção, devido a paradas não programadas, obrigando a equipe de

manutenção a manter caros estoques de peças sobressalentes e eleva os

custos devido ao trabalho extra.

• Manutenção Preventiva – é a capacidade de se antecipar aos

problemas, é planejar e executar ações com antecedência. Para isto, deve-

se elaborar um plano de ação, com o intuito de evitar a ocorrência de

falhas e prolongar a vida útil dos bens. As tarefas de manutenção se

baseiam em tempos gastos ou horas operacionais, ou seja os programas de

manutenção preventiva assumem que as máquinas se degradam em uma

escala de tempo típica, confeccionada de acordo com sua classificação e

tipo de utilização. A principal desvantagem é o alto custo de reposição,

visto que pode ocorrer troca de equipamentos que ainda poderiam

trabalhar por um período maior.

68


• Manutenção Preditiva – é o monitoramento regular ou contínuo, da

condição mecânica real, do rendimento operacional e de outros

indicadores da condição operativa das máquinas e sistemas de processo,

criando-se parâmetros em tempo real, necessários para assegurar o

intervalo máximo entre reparos. Ao invés de se fundamentar em estatística

de vida média para programar atividades de manutenção, a manutenção

preditiva usa monitoramento direto das condições mecânicas, rendimento

do sistema, e outros indicadores para determinar o tempo médio para falha

real ou perda de rendimento para cada máquina [ 1 ]. Ele pode identificar

problemas da máquina antes que se tornem sérios. A manutenção é

efetuada quando necessária e com planejamento de tempo. Custos de

parada de máquina, processo, reposição e de pessoal são reduzidos. A

única desvantagem é o elevado custo inicial dos equipamentos

responsáveis pelo monitoramento.

• Manutenção Proativa - A manutenção proativa resulta da combinação

da manutenção preventiva com a preditiva e permite identificar

problemas potenciais antes deles acontecerem, reduzindo custos e tempo

perdido com manutenção corretiva. Atualmente, a manutenção deve ter

uma visão holística, cujo interesse principal é identificar e eliminar as

causas da falha de um equipamento, e não simplesmente reparar o defeito.

A manutenção proativa requer conhecimento profundo da engenharia do

produto e utilizar ferramentas corretivas, preventivas e preditivas, através

da combinação de análise do lubrificante, da qualidade do ar e

monitoramento de vibração etc [ 6 ].

Como no caso do desenvolvimento do processo produtivo, a elaboração de uma

rotina de trabalho e a formação dos profissionais responsáveis pela manutenção, são

consideradas na vertente humana. Porém, todo o processo de manutenção e a utilização

de equipamentos de supervisão e controle fazem parte da vertente tecnológica.

Para melhor compreensão dos benefícios advindos de toda esta evolução

tecnológica, frente à utilização da energia elétrica, torna-se necessário desmembrar os

consumidores por setores da sociedade. Além disso, a descrição dos principais usos

finais de cada setor e exemplos de adequações, realizadas pelo profissional da área de

combate ao desperdício de energia, serão apresentados.

69


4.3.1 Setor Residencial

A estabilidade de moeda brasileira, alcançada a partir de segunda metade dos

anos noventa, o aparecimento de financiamentos de longo prazo e a desvalorização

monetária natural dos eletrodomésticos existentes no comércio fez com que um maior

número de consumidores passassem a ter acesso a equipamentos eletro-eletrônicos.

Este fato pode ser comprovado através de uma análise do crescimento anual do

consumo de energia do país no setor residencial, onde nos anos 80 era de 4,3% a.a.(ao

ano) passando para valores acima dos 5% a.a. nos anos 90 [ 2 ]. Atualmente, este setor é

responsável por 25% de toda energia consumida no Brasil. Os principais usos finais são:

iluminação (24%), refrigeração (32%9), aquecimento de água (26%) e outros (18%)

[ 47 ].

Iluminação Residencial A luz é um elemento importante e indispensável para o ser humano. Por isso, é

encarada de forma familiar e natural, fazendo com que seja ignorada a real necessidade

de conhecê-la e compreendê-la. Ao longo dos anos as tecnologias que envolvem os

sistemas de iluminação tem se desenvolvido muito. Hoje, tem-se diversos tipos de

equipamentos disponíveis para múltiplas aplicações. Conhecer a luz, as alternativas

disponíveis e saber controlar a quantidade e qualidade são ferramentas preciosas para o

sucesso de qualquer instalação [ 51 ].

O nível de iluminamento é um dos parâmetros mais importantes na

especificação de um sistema de iluminação, correspondendo à iluminância que deve ser

medida na altura do campo de trabalho. Seu valor ideal está diretamente relacionado

com o tipo de tarefa visual a ser realizada, em um determinado ambiente, e com a idade

dos usuários do mesmo. É importante balancear a quantidade e a qualidade de

iluminação de um ambiente, pois um dimensionamento incorreto deste sistema, pode

causar fadiga, dores de cabeça e irritabilidade, além de provocar erros e acidentes. No

caso de superdimensionamento, destaca-se o grande desperdício de energia, seja por

excesso de iluminação, seja por aumento do ciclo de trabalho do sistema de

condicionamento de ar, quando este existe.

9 Neste valor estão inclusos os gastos com ar condicionado

70


A quantidade de luz em um ambiente está relacionada com nível de

iluminamento. Com o intuito de nortear os projetos desta área e estipular uma

quantidade de iluminação necessária para o desenvolvimento de algumas tarefas, a

norma NBR 5413, apresenta os valores de iluminância recomendados para as diversas

atividades. Alguns valores típicos podem ser vistos na

Tabela 4-2, nela supõe observadores com idade entre 40 e 50 anos, praticando

tarefas que demandam velocidade e precisão médias.

Tabela 4-2 - Níveis de Iluminância Recomendáveis para Interiores

Descrição da Atividade E (lx) Depósito 200

Circulação/corredor/escadas 150

Garagem 150

Residências (cômodos gerais) 150

Sala de leitura (biblioteca) 500

Sala de aula (escola) 300

Sala de espera (foyer) 100

Escritórios 500

Sala de desenhos (arquit. e eng.) 1000

Editoras (impressoras) 1000

Lojas (vitrines) 1000

Lojas (sala de vendas) 500

Padarias (sala de preparação) 200

Lavanderias 200

Restaurantes (geral) 150

Laboratórios 500

Museus (geral) 100

Indústria/montagem (ativ. visual de precisão média)

500

Indústria/inspeção (ativ. de controle de qualidade) 1000

Indústria (geral) 200

Indústria/soldagem (ativ. de muita precisão) 2000

71


Outro fator importante na qualidade de um sistema de iluminação é o índice de

reprodução de cor de uma fonte luminosa. Na especificação de lâmpadas, deve-se levar

em consideração o ambiente, definindo o IRC mais adequado.

A iluminação no setor residencial surgiu pela necessidade do homem de

iluminar seu entorno, visando a valorização dos ambientes, realçar os objetos que o

cercam, estimular a convivência fraterna no período noturno e proporcionar maior

segurança ao local onde habita. Ela está intimidante ligada a visão, que é o sentido

muito utilizado pelo homem na realização de suas tarefas diárias.

A iluminação artificial residencial, até a década de 80, era realizada

predominantemente, através de lâmpadas incandescentes. Este fato está relacionado ao

valor de compra desta ser muito inferior ao dos outros tipos existentes no comércio,

possuir um melhor índice de reprodução de cor, menor tamanho e maior facilidade de

instalação. Sua principal concorrente, as lâmpadas fluorescentes tubulares necessitavam

de equipamentos específicos para seu funcionamento (reator e starter). Em meados da

década de 80, surgiram as lâmpadas fluorescentes compactas, com o objetivo de

substituir as lâmpadas incandescentes. No entanto, estas lâmpadas apresentavam um

índice de reprodução de cor baixa. Na década de 90, o setor de iluminação passa por

uma total reformulação de conceitos e tecnologias. A modificação dos materiais

utilizados no revestimento interno do bulbo das lâmpadas fluorescentes (compactas e

tubulares), conciliado com a utilização de outros gases em seu interior, faz com que

estas lâmpadas possam ser fabricadas em diversos formatos e com índices de

reprodução de cores mais variados. Vale a pena ressaltar que os equipamentos

auxiliares necessários para o acionamento das lâmpadas fluorescentes, acompanharam

este desenvolvimento, sendo inclusive determinante no aparecimento de vários

modelos. É o caso do desenvolvimento dos reatores eletrônicos que ficam cada vez

menores, mais leve e com fator de potência maior. Este fato traz maior economia,

devido a redução de potência neste equipamento, e maior qualidade da energia, evitando

ou reduzindo a injeção de harmônicos na rede.

A eficiência de uma lâmpada é a relação entre o fluxo luminoso e a potência

consumida. Assim, quanto mais lumens conseguir emitir por watt de potência

consumida, mais eficiente será a lâmpada.

Atualmente, a utilização de lâmpadas incandescentes é totalmente reprovada na

maioria dos casos. Além de poder ser substituída diretamente por uma lâmpada

72


fluorescente compacta, sem depreciar a qualidade da iluminação e sem a necessidade de

qualquer mudança na instalação elétrica, as lâmpadas incandescentes consomem mais

energia e são menos duráveis. Um bom exemplo é comparar uma lâmpada

incandescente de 60W/127V com uma lâmpada fluorescente compacta de 15W/127V da

linha DULUX® EL LONGLIFE da marca OSRAM [ 41 ]:

Tabela 4-3 - Comparação entre lâmpadas Incandescentes e Fluorescentes

Compactas da linha DULUX® da marca OSRAM

Tipo de Lâmpada Consumo

(W)

Fluxo Luminoso (lm)

Vida Útil

(h)

Preço

(R$)

Incandescente 60 864 750 1,00*

Fluorescente compacta 15 900 15000 10,00* * valores médios obtidos através de pesquisa de mercado em Juiz de Fora, 18 de junho de 2005.

Analisando os dados da Tabela 4-3, a quantidade de iluminação será

praticamente a mesma, devido possuírem fluxos luminosos próximos. Apesar de não

tem sido mostrado na tabela, ambas possuem o mesmo índice de reprodução de cor,

garantindo assim a mesma qualidade. Considerando a utilização destas lâmpadas por 5

horas diárias durante um mês e a tarifa de energia no valor de R$ 0,58051410, pode-se

calcular o consumo mensal da lâmpada incandescente, 9 kWh/mês ou R$ 5,22, e da

fluorescente compacta, 2,25 kWh/mês ou R$ 1,36. Tendo em vista o investimento

inicial para aquisição das duas lâmpadas e comparando os consumos mensais, pode-se

concluir que a fluorescente levará um período de 3 meses para economizar o

equivalente ao seu investimento inicial e ainda terá uma vida útil bem maior que a

incandescente.

As luminárias possuem um papel importante nos sistema de iluminação. Elas

são responsáveis por distribuir, de forma adequada, a luz sobre o campo de trabalho. A

escolha de uma luminária deve ser baseada nos fatores: atividade desenvolvida, tipo de

iluminação desejada (direta, semi-direta, indireta, direta-indireta etc.), curva de

distribuição luminosa da luminária e fator de utilização, onde este último leva em

10 valor encontrado na conta e energia elétrica de consumidores do tipo B, da CEMIG na data de 18 de junho de 2005

73


consideração as dimensões do ambiente e os fatores de reflexão das paredes, piso e teto

[ 45 ]. É aconselhável a utilização de materiais de revestimento ou pinturas de interior

com cores claras, pois estas refletem melhor a luz evitando-se, assim, a instalação de

pontos de iluminação adicionais para obter a mesma iluminância. A utilização de

materiais reflexivos nas luminárias conseguem melhorar, consideravelmente, o fluxo

luminoso emitido pela mesma, pois aumenta-se a reflexão. Um exemplo simples é o

revestimento das luminárias comuns de lâmpadas fluorescentes tubulares com papel

alumínio. Esta experiência foi realizada no LEENER, com uma luminária semelhante a

apresentada na Figura 4-10, que foi revestida de papel alumínio, resultando no aumento

de 20% no fluxo luminoso emitido. Este artifício pode ser empregado em residências de

baixa renda, trazendo melhorias para qualidade de iluminação e, em alguns casos,

reduzindo o número de equipamentos instalados.

Figura 4-10 - Luminária Comum em Chapa de Aço Pintada

O uso da iluminação dirigida para leitura, trabalhos manuais etc, feita através de

“spots”, em locais onde se exige um alto nível de iluminação, permite uma redução no

desperdício de energia. A iluminação do ambiente pode ser reduzida e complementa-se

com iluminação dirigida apenas os locais específicos. “Recomenda-se que a iluminação

ambiente seja pelo menos 33% da iluminação da tarefa, para conforto e adaptação ao

transiente”[ 29 ].

Para evitar o desperdício de energia em sistemas de iluminação residencial

aconselha-se a elaboração de uma rotina de manutenção e limpeza dos equipamentos, a

utilização de dispositivos responsáveis em controlar o acionamento das lâmpadas, e/ou

a sua intensidade luminosa. Dentre estes dispositivos pode-se citar: minuterias, sensores

74


de presença, rele fotoelétrico, dimerizadores e gerenciadores programáveis. É

aconselhável a utilização destes dispositivos em ambientes onde a luz artificial

permanece acesa na ausência dos usuários. Nas residências podem ser utilizados em

banheiros, corredores de prédios, jardins, garagens e áreas externas.

O aproveitamento da luz natural é um grande aliado na redução do consumo de

energia. A construção de jardins de inverno, clara bóias, janelas etc. Podem melhorar a

iluminação no interior das residências e facilitar a circulação de ar, o que proporciona

economia na utilização de aparelhos de ar condicionado e ventiladores.

Concluindo, um bom sistema de iluminação residencial, concebido segundo os

princípios de eficiência energética, ou seja, que vise combater o desperdício de energia,

é aquele que utiliza a tecnologia mais adequada à atividade que será realizada no

ambiente, possua o maior aproveitamento da luz natural, tenha uma manutenção regular

e, sempre que necessário, seja equipado com sistemas de controle de acionamento.

Com o emprego de uma iluminação de alta eficiência, utilizando-se lâmpadas e

refletores mais eficientes, com a combinação de luz natural e artificial, aliada as

técnicas de gerenciamento, pode-se reduzir drasticamente o consumo em sistemas de

iluminação, podendo chegar a 60% de redução [ 38 ].

Refrigeração Residencial Sistemas de refrigeração são amplamente utilizados em todos os setores,

diferindo apenas no volume do recipiente a ser refrigerado. Sendo assim, as técnicas de

utilização apresentadas podem ser observadas em todos os outros setores. Vale ressaltar

que não serão levados em consideração os sistemas de ar condicionado, pois serão

tratados em um item específico. No setor industrial e em alguns seguimentos do

comércio utilizam-se câmaras frias, que serão descritas em detalhes.

Nas residências, os equipamentos responsáveis pela refrigeração são os freezeres

e geladeiras. Estes possuem o mesmo principio de funcionamento, sendo que diferem

apenas na temperatura interior. Por isso, podem ser empregadas as mesmas técnicas de

combate ao desperdício de energia.

O objetivo destes equipamentos é a retirada de calor existente no seu interior.

Este calor é absorvido por um fluido refrigerante (no evaporador), que é transportado

por circulação forçada no interior de uma serpentina (condensador), instalada na parte

externa do recipiente a ser refrigerado. É nesta serpentina que o calor, agora no fluido

75


será jogado para o meio externo. Este fluido, agora numa temperatura mais baixa, volta

a passar pelas paredes internas do recipiente (evaporador ou mais conhecido como

congelador), onde absorverá novamente o calor interno, fechando o ciclo. A circulação

forçada do fluido é feita por um compressor. Esta circulação permanece até que o

interior do equipamento alcance a temperatura regulada pelo termostato. Um esquema

básico da disposição destes elementos é mostrado na Figura 4-11 [ 27 ].

o

Figura 4-11 - Elemento

Conclui-se que quanto mais rápi

menor tempo de circulação do fluido se

consumo da energia elétrica no comp

aconselhável que o local de instalação do

afastado, o máximo possível, de fontes d

sol.

O sistema de vedação é fundame

aparelho com sistema de vedação estra

tempo, devido a perda de ar frio, faze

alcançar, ou nunca alcance, a temperatur

décadas, este sistema passou por uma me

Termostat

s de um Refrigerador (Geladeira)

da for a troca de calor com o meio externo,

rá necessário e, conseqüentemente, menor o

ressor. Visando otimizar este processo, é

equipamento tenha uma boa ventilação e fique

e calor, como fogão e paredes aquecidas pelo

ntal na redução do consumo de energia. Um

gado tenderá a permanecer ligado por maior

ndo que sua temperatura interna demore a

a de desligamento. Ao logo das duas últimas

lhoria tecnológica substancial. Foram criados

76


novos materiais isolantes que ajudam a impedir a entrada de calor do meio externo. Este

fato é uma conseqüência direta da implantação do Selo Procel. Como já foi dito

anteriormente este selo premia os equipamentos mais econômicos de sua categoria.

Visando uma melhor colocação de mercado, os fabricantes investem em novas

tecnologias, para serem agraciados com tal selo.

Uma evolução nos sistemas de refrigeração (e ar condicionado) foi a redução e,

posterior substituição dos clorofluorcarbonetos – CFCs. Estes eram os fluidos

refrigerantes que, por afetarem o meio ambiente, foram substituídos por outros com

capacidade de realizar o mesmo trabalho, com redução no tempo de funcionamento e

impacto ambiental. Até 1987, 46 paises assumiram o compromisso de reduzirem a

utilização dos CFCs nos sistemas de refrigeração. Este tratado, Protocolo de Montreal,

foi revisado em 1990, tendo 63 paises como signatários, incluindo o Brasil. Nele foram

impostas medidas mais restritivas que culminavam com a eliminação do uso dos CFCs

nestes sistemas em 2000. A Tabela 4-4 mostra alguns gases usados na substituição dos

CFCs [ 60 ].

Tabela 4-4 - Gases Alternativos para Substituição dos CFCs

77


Outra forma de combater o desperdício nestes equipamentos é a mudança dos

hábitos de utilização. Deve-se permitir que o ar circule no interior do recipiente a ser

refrigerado. Para isso, deve-se organizar a forma de armazenagem dos produtos, bem

como os materiais ao seu entorno. Um hábito comum, e não aconselhável, é a utilização

da serpentina para secagem de objetos, pois leva a um aumento no tempo de

funcionamento do compressor, por prejudicar a troca de calor com o meio externo. É

aconselhável uma limpeza freqüente nos congeladores, pois estes são os locais de

retirada do calor da parte interna do equipamento. O gelo é considerado um bom

isolante térmico, sendo assim, seu acúmulo dificulta a troca de calor, exigindo o

funcionamento do sistema de refrigeração por maior tempo.

Ar Condicionado Residencial O condicionamento de ar é um processo que visa o controle simultâneo, num

ambiente delimitado, da pureza, umidade, temperatura, e movimentação do ar [ 60 ].

Condicionar o ar de um ambiente, significa mantê-lo sob certas características,

independente das condições do meio externo, podendo ser usado para o conforto e para

um melhor desempenho ou durabilidade de equipamentos ou processos.

Pode-se dividir os sistemas de ar condicionado em dois grupos principais de

acordo com as características de seus equipamentos: os de expansão direta e os de

expansão indireta. A diferença entre estes sistemas está no processo de transferência de

calor empregado.

O Sistema de expansão direta é um método de refrigeração em que o

evaporador está em contato direto com o material ou espaço a refrigerar. A evaporação

do gás refrigerante acontece na passagem do ar através da serpentina da unidade

evaporadora, absorvendo o calor diretamente do ambiente. Exemplos destes sistemas

são: aparelhos unitários de janela; sistemas com unidades condicionadoras divididas ou

split-system; condicionador tipo “self-contained” [ 36 ].

O Sistema de expansão indireta é um método de refrigeração no qual a

expansão do gás refrigerante no evaporador é feita através da troca de calor com um

agente secundário (ou intermediário) de refrigeração, normalmente água gelada,

salmoura e etilenoglicol. Este agente secundário, ao passar nas serpentinas dos

78


condicionadores locais, absorve o calor diretamente do ambiente. Os componentes que

o compõem e os principais locais de utilização serão descritos no item setor comercial.

No setor residencial, os aparelhos de ar condicionado mais utilizados são os de

janela, devido o reduzido custo de aquisição, instalação e manutenção. É utilizado,

como fonte de controle da temperatura ambiente, para proporcionar maior conforto aos

moradores, principalmente em locais onde as temperaturas médias anuais chegam a

valores bem elevados, como por exemplo, na cidade do Rio de Janeiro. No entanto,

trata-se de um eletrodoméstico conhecido pelo seu alto consumo de energia elétrica,

fato que é agravado pela aquisição de equipamentos ineficientes em função do preço

mais acessível.

O princípio de funcionamento é simples: o ar a ser tratado11 é sugado através da

unidade, onde é resfriado e imediatamente entregue ao consumidor. Este princípio pode

ser visto na Figura 4-12 [ 29 ].

Figura 4-12 - Ar Condicionado de Janela

Nos últimos anos, estes equipamentos sofreram várias modificações, visando

torná-los mais eficientes. As principais mudanças foram: substituição dos compressores

alternativos para rotativos; incorporação de controladores de temperatura (termostatos)

mais confiáveis, conseguindo-se melhor conforto e menor desperdício; introdução de

“timer” de desligamento automático; mudança dos fluidos refrigerantes; controle de

realimentação de ar.

11 Este ar pode ser proveniente do exterior, ou constituir de uma mistura entre o ar interno e o externo.

79


O desligamento automático, através de “Timer”, e os termostatos são grandes

aliados do combate ao desperdício de energia, principalmente para usuários que mantém

o aparelho ligado durante toda a noite e se cobrem.

O controle de realimentação promove a mistura do ar interno e externo,

reduzindo a temperatura do ar a ser refrigerado e, desta forma, contribuindo para um

menor consumo de energia, principalmente em dias muito quente.

A troca do ar condicionado de janela antigo por um mais moderno e eficiente,

dimensionado de forma correta para um ambiente é uma excelente solução para

diminuir o desperdício de energia. O retorno do investimento desta ação varia de acordo

com o número de horas de sua utilização.

Um bom exemplo desta troca aconteceu em Manaus, onde a climatização de

ambiente é responsável por aproximadamente 39% do consumo de energia elétrica e,

em situação de carga máxima, pode atingir 50%. Os equipamentos de ar condicionado

de 7500 Btu/h representam 60% dos condicionadores instalados e o tempo médio de uso

é de 6:10h por dia, com um consumo médio de energia elétrica de 662MWh.

Segundo a classificação do Procel, os condicionadores de ar considerados de

baixa eficiência possuem uma potência média de 1100W e consumo aproximando de

6,75kWh/dia; os considerados de alta eficiência possuem potência de 720W e consumo

de 4,41kWh/dia.

A diferença no consumo destes aparelhos é de 2,34 kWh/dia. Considerando a

tarifa de R$ 0,3027612, tem-se uma redução na conta de energia equivalendo a R$21,20

mensais. Além disso, a aquisição de um aparelho mais eficiente proporciona redução na

carga do sistema elétrico e uma economia anual média estimada em 850kWh. Apesar do

custo inicial ser mais elevado, em apenas 8 meses13 obtém-se o retorno do investimento

[ 24 ].

Este projeto de substituição de equipamentos poderia ter um retorno de

investimento ainda maior, caso fosse feito um estudo sobre as cargas térmicas dos

ambientes e uma ampla campanha de mudanças de hábitos de consumo.

O tratamento das cargas térmicas do local a ser condicionado também contribui

para que o sistema trabalhe por menor tempo possível. Com este intuito, é aconselhável

a instalação de películas, vidros especiais ou brises, que diminuem ou impedem a

12 Este valor se refere à tarifa do consumidor tipo B, Manaus/2004, durante o período de estudo.

80


entrada de calor pela radiação solar. Ao se utilizar qualquer uma destas alternativas,

deve ser feito um estudo do sistema de iluminação, pois reduzem a contribuição da luz

natural. Em geral, gasta-se mais energia no processo de condicionamento de ar do que

num sistema de iluminação artificial. Portanto, uma análise de custo-benefício torna-se

imperativa. Sempre que possível, é aconselhável o uso de brises, pois além de impedir a

entrada do calor pela incidência direta do sol, permite um melhor aproveitamento da luz

natural. Atualmente, já existem no mercado os brises inteligentes, que mudam sua

inclinação a partir de uma programação de tempo ou através do monitoramento

constante da intensidade luminosa. A Figura 4-13 mostra a foto de um brise estático

(sem movimentação) instalado em uma escola de Juiz de Fora.

Figura 4-13 - Brise na Fachada de Escola

Outras medidas de utilização dos equipamentos também devem ser observadas

como manter portas e janelas fechadas, evitando que o ar já refrigerado (frio) seja

perdido, e limpar sempre os filtros de ar, visando garantir uma melhor passagem de ar,

reduzindo o tempo para se chegar à temperatura desejada.

13 Este período de retorno do investimento está diretamente ligado ao valor de compra dos aparelhos, obtidos por pesquisa de mercado, feitos durante o período de estudo.

81


Aquecimento de Água Residencial O aquecimento de água pode representar um grande fatia do consumo de

eletricidade em edificações. Os sistemas mais comuns são:

• O chuveiro elétrico;

• O aquecedor elétrico de passagem;

• O aquecedor elétrico de acumulação;

• O aquecedor a gás de passagem;

• O aquecedor a gás de acumulação;

• O aquecedor solar de acumulação com backup elétrico;

A grande maioria das residências utiliza o chuveiro elétrico para este fim, sendo

este o principal responsável pelos 26% do total consumida neste setor. Segundo

pesquisas recentes, o chuveiro elétrico está presente em cerca de 70% das residências

brasileiras. Nas regiões Sul e Sudeste do Brasil, seu uso atinge, praticamente, a

totalidade das residências [ 45 ]. É um equipamento de alto consumo de energia elétrica,

com variações de potência que vão de 3200W até 8000W. Apesar de ser utilizado em

um espaço de tempo relativamente curto, possui uma demanda instantânea elevada e

geralmente, é mais utilizado no período de maior carregamento do sistema elétrico

brasileiro (entre 18:30h e 21:30h), obrigando o setor elétrico a fazer elevados

investimentos para garantir o suprimento de energia. Possui um nível de conforto muito

baixo, devido a pouca variação de temperatura, e o seu uso é bastante difundido na

sociedade, pelo baixo custo do investimento inicial, facilidade de instalação e reduzida

manutenção.

Existem outras técnicas que podem ser empregadas no aquecimento da água,

onde são utilizados os mais variados insumos na substituição da eletricidade. Neste

trabalho será apresentado apenas o uso de sistemas de aquecimento solar para este fim.

A energia solar é uma fonte energética limpa, pois a sua utilização não polui o

ar, água ou solo, não oferece risco de saúde para as pessoas e não gera nenhum resíduo.

Outra grande vantagem, é que ela é de graça, não podendo ser embargada, boicotada ou

controlada de qualquer forma por nenhuma nação, o que garante os resultados nos

estudos de viabilidade econômica.

“O Brasil, ..., é um país que possui a grande maioria do seu território localizada

na região considerada de alto potencial de energia solar. Esta condição é tão favorável

82


ao aproveitamento da energia solar, em praticamente todas as regiões do Brasil, que o

coloca em segundo lugar, em escala mundial, quando se considera a potencialidade de

um país no aproveitamento da energia solar”[ 10 ].

Apesar do potencial energético, uma das principais barreiras enfrentadas para a

utilização da energia solar no Brasil é o valor do investimento inicial, frente aos valores

das tarifas de energia elétrica. Porém, nos últimos anos, as tarifas de energia sofreram

uma elevação considerável. Este fato, juntamente com a desvalorização natural dos

sistemas de aquecimento de água (solar), facilitou a implantação desta tecnologia.

Em geral, além do custo de aquisição dos equipamentos, os custos são

acrescidos devido a obras civis. Entretanto, o mercado disponibiliza sistemas modulares

que reduzem estes custos. Estudos realizados no LEENER comprovaram que a

substituição do chuveiro elétrico por um sistema solar de aquecimento de água garante

o retorno do investimento em aproximadamente 2 ou 3 anos. Esse tempo é obtido

considerando a economia de energia e podem se tornar mais atrativos se forem

considerados os aumentos da tarifa de energia durante este período. Quanto maior a

capacidade do sistema, o volume de água quente utilizada durante o dia, menor deverá

ser o tempo de retorno, tendo em vista que o investimento inicial não aumenta

proporcionalmente ao consumo de energia elétrica para aquecer o mesmo volume de

água. É importante ressaltar que a vida útil destes sistemas é estimada em 20 anos e,

sendo assim, o usuário poderá desfrutar de seus benefícios por um longo período de

tempo.

A instalação de um sistema de aquecimento solar para água requer um processo

de conscientização dos usuários, pois com o aumento do conforto, devido à

possibilidade de maior variação da temperatura, pode acarretar o aumento no consumo

de água. Assim, pode-se levar a insatisfação do usuário ou se ter a falsa impressão que o

sistema tenha sido mal dimensionado.

83


4.3.2 Setor Industrial

Atualmente, o setor industrial é responsável por 43% do total de energia

consumida no Brasil e seu consumo por uso final pode ser dividido em: iluminação

(2%), refrigeração (6%14), aquecimento (20%), força motriz (51%) e processos

eletroquímicos (21%) [ 47 ].

Iluminação Industrial O sistema de iluminação industrial é elaborado para garantir o funcionamento do

setor produtivo, escritórios e pátios, nos horários de pouca ou nenhuma luminosidade,

nos galpões e ambientes com pouca ou nenhuma entrada de luz natural. É um item

muito importante para segurança da instalação.

Os escritórios, em geral, possuem características construtivas semelhante às

residências, podendo serem usadas todas as técnicas descrita no setor residencial,

respeitando os valores de iluminância recomendados pela NBR 5413.

O setor produtivo é um ambiente específico. Suas instalações físicas dependem

das atividades que serão desenvolvidas. Podem ser semelhantes às residências e

escritórios ou edificações com coberturas de elevado pé-direito (galpões).

Nos galpões, são empregadas lâmpadas de vapor de mercúrio ou multivapores

metálicos e luminárias com a capacidade de aumentar o fluxo luminoso, chegando

muitas vezes a 25000 lm. Em geral, os conjuntos lâmpadas/luminárias, são instalados a

uma altura superior a 4m e perdem a quantidade de iluminância neste trajeto. Por serem

de difícil acesso, devem ser capazes de compensar as perdas por falta de limpeza ao

longo do tempo. As lâmpadas multivapores metálicos conseguem emitir mais lumens

por watt consumido, sendo mais eficientes, porém, as de vapor de mercúrio são mais

baratas, reduzindo os custos de investimento inicial.

Outro fato que justificava a utilização e disseminação desta tecnologia é a

eliminação do efeito estroboscópico, presente com as lâmpadas fluorescentes acionada

por reatores eletromagnéticos. Este efeito é observado, pois as lâmpadas que utilizam

reatores eletromagnéticos, piscam com uma freqüência muito baixa, de 120Hz (o dobro

da freqüência de rede elétrica). Isto faz com que os equipamentos girantes, que possuam

uma rotação próxima a esta freqüência, pareçam estar parados. Este fato, aumenta o

14 Neste valor estão inclusos os gastos com ar condicionado

84


risco de acidentes no ambiente industrial. Com o surgimento dos reatores eletrônicos,

que oscilam numa freqüência bem maior, este efeito foi reduzido.

Sempre que possível deve-se analisar a possibilidade de utilização da luz

natural. A instalação de telhas semitransparentes, clarabóias, basculantes, janelas e

refletores solares são alguns dos artifícios empregados com esta finalidade. Como

exemplo, pode-se citar a utilização da cobertura utilizada para a reflexão da luz natural,

no concepção do hospital de atendimento infantil, da Rede Sarah na cidade do Rio de

Janeiro [ 49 ]. Nele a luz natural é refletida para o interior da instalação através do

telhado mais baixo, que faz o papel de um refletor solar como mostra a Figura 4-14.

Este hospital foi construído com as mesmas características de um galpão industrial. A

iluminação é feita através do aproveitamento da luz natural, sendo utilizada a luz

artificial em alguns dias nublados. Os circuitos são seccionados, permitindo o

acionamento do menor número de luminárias possíveis.

Figura 4-14 - Hospital de Atendimento Infantil da Rede Sarah -RJ

Os pátios das industrias podem ser analisados da mesma forma que a iluminação

pública – IP, que será mostrado no item 4.3.4 .

Na iluminação de fachadas, estátuas ou logomarcas colocadas no exterior da

industria, aconselha-se a utilização de lâmpadas de multivapores metálicos, pois com

um menor consumo de energia consegue-se emitir uma grande quantidade de lumens e

ótima reprodução de cor. Em situações onde a reprodução de cor é irrelevante, é

aconselhável a utilização de lâmpadas de vapor de sódio. Estas são ainda mais eficientes

que as multivapores metálicos.

telhado refletor

85


Refrigeração Industrial No setor industrial é muito utilizada a câmara fria. É um ambiente, com as

paredes revestidas com material isolante, para impedir ou diminuir a troca de calor com

o meio externo através de sua estrutura. A câmara fria pode ser construída com os mais

diversos materiais (tijolo, plástico. alumínio etc.) e o isolamento pode ser feito nas

paredes internas ou entre as paredes. O sistema de refrigeração segue o mesmo princípio

mostrado para os freezeres e geladeiras. Por ser um equipamento montado sob medida e

não passar por uma série de testes, como é o caso dos equipamentos que possuem o Selo

Procel, estão mais susceptíveis a erros de projeto. Sendo assim, é muito importante a

verificação de todo o sistema vedação das câmaras. As portas devem ser bem vedadas,

os tubos utilizados no transporte do fluido refrigerante devem ser isolados e todo o

equipamento responsável pela refrigeração deve ser muito bem dimensionado de acordo

com o volume interno da câmara e os produtos que serão resfriados ou congelados. É

aconselhável a construção de anticâmaras.

A anticâmara é uma pequena câmara, construída junto à porta, na parte externa

ou interna, para evitar trocas desnecessárias de calor com o meio externo. Nela serão

colocados os produtos a serem armazenados. Logo a seguir, fecha-se a comunicação da

anticâmara com o meio externo e abre-se a comunicação com a câmara de resfriamento

principal. Assim, só haverá troca de calor entre estes dois ambientes. Este procedimento

garante a qualidade do produto estocado e um menor desperdício de energia, devendo

ser empregado tanto no processo de estocagem como na retirada de produtos.

Vale a pena ressaltar que as câmaras devem ser construídas em locais bem

ventilados e longe de fontes de calor. Quando não é possível afastar as câmaras das

fontes de calor, principalmente da incidência direta dos raios do sol em suas paredes,

deve-se aumentar a camada de material isolante ou projetar anteparos como toldos,

brises ou utilizar barreiras naturais (árvores).

Ar Condicionado Industrial A utilização do ar condicionado nas industrias, se limita ao condicionamento de

pequenos ambientes utilizados por equipamentos específicos, sistemas de controle do

86


processo produtivo, escritórios etc. Em geral, para este fim, utilizam-se aparelhos ar

condicionado de janela.

Fora estes casos, também se pode citar os ambientes onde o processo produtivo

precisa ser controlado, como na fabricação de remédios e de alguns componentes

eletrônicos. Para estes, a utilização de ar condicionado do tipo “split-system”, “self-

contained” ou sistemas mais complexos de expansão indireta são alternativas que

trazem menor desperdício de energia. Estes sistemas serão descritos com mais detalhe

no item que trata do setor comercial, onde são utilizados em larga escala.

Vale a pena lembrar, que deve-se ter um cuidado especial com o controle da

qualidade do ar que circunda o sistema de refrigeração, visto que nas indústrias

encontram-se muitos ambientes impregnados com impurezas e grandes fontes de calor.

Uma boa rotina de manutenção e um estudo da arquitetura do local a ser instalado o

sistema são tão importantes quanto a escolha dos equipamentos utilizados no

condicionamento do ar.

Aquecimento de Água Industrial O setor industrial, geralmente requer água aquecida a uma temperatura bem

maior que os 80o C e/ou um grande volume de água quente.

Verifica-se, na prática, a utilização de diversas formas para atender a estas

necessidades do processo produtivo: utilização da energia elétrica para aquecimento,

caldeiras a lenha, gás e outros combustíveis.

A utilização de um sistema de energia solar para aquecimento de água é uma das

alternativas que vem ganhando espaço neste setor. Entretanto, os sistemas de

aquecimento solar convencionais (termossifão) não satisfazem a maioria dos casos. É

necessário implantar modificações no sistema descrito para o setor residencial.

Uma destas modificações é a instalação de uma motobomba hidráulica entre o

reservatório e os coletores solares, denominada de circulação forçada. Estes sistemas

são indicados para médias e grandes instalações, sendo necessária uma manutenção

periódica em função dos sistemas elétricos e do desgaste de peças pelo movimento

constante. Nestes sistemas pode-se aquecer um volume maior de água, pois a bomba

garante a circulação constante do líquido, fazendo com que o mesmo alcance a

temperatura de projeto mais rapidamente. Este projeto também pode ser utilizado para

aquecimento de água de piscinas.

87


Outra modificação é a utilização de concentradores de raios solares, substituindo

ou complementando os coletores. Neste sistema consegue-se altas temperaturas no

centro dos concentradores. Indicados em processos que necessitam de uma alta

temperatura de trabalho, ou no preaquecimento de um fluido. Um sistema deste é

mostrado na Figura 4-15.

Figura 4-15 - Aquecimento de Água por Concentradores

Força Motriz

O maior consumo do setor industrial brasileiro está na força motriz, responsável

por 51% do total de energia consumida neste setor. O motor elétrico de indução

trifásico de gaiola de esquilo merece destaque, sendo responsável por 50% do consumo

de energia nas indústrias, podendo chegar a 70% em determinadas regiões [ 60 ].

Estudos indicam que este motor pode ser considerado o mais importante uso final de

energia elétrica do país, chegando a ser o responsável por processar mais de 30% da

energia elétrica do Brasil [ 28 ], devendo receber atenção especial nos projetos de

combate ao desperdício de energia.

Basicamente, o motor converte a energia elétrica de entrada em energia

mecânica no seu eixo. Neste processo ocorrem perdas de energia e estas podem ser

ainda maiores caso o motor não esteja operando em condições favoráveis. Estas perdas

são consideradas desperdícios de energia nos motores [ 60 ]:

88


Perdas por efeito joule no estator – resultam da passagem de corrente elétrica

pelos seus enrolamentos;

Perdas no ferro – são constituídas pelas perdas por histerese e corrente de

Foucault. A perda por histerese resulta da constante reorientação do campo magnético

sobre o pacote de lâminas de aço-silício. As perdas de Foucault são devido às correntes

induzidas no interior do material magnético, que circulando, produzem perdas na forma

de calor. Estas perdas ocorrem na parte girante e na parte estacionária (maior parcela)

do motor;

Perdas por atrito - ocorrem nos rolamentos da máquina;

Perdas por ventilação - ocorrem pelo arrasto aerodinâmico provocado pela

geometria irregular do rotor e pelo próprio ventilador instalado na ponta do eixo.

Os fabricantes nacionais de motores, em um trabalho conjunto com entidades

governamentais (CEPEL, PROCEL e INMETRO), vem desenvolvendo esforços no

sentido de oferecer ao mercado, motores mais eficientes. Este trabalho teve como

resultado, o decreto no 4508 , publicado no diário oficial no dia 11 de setembro de 2002,

que estipula níveis mínimos de eficiência energética de motores elétricos trifásicos de

indução, com rotor gaiola de esquilo de fabricação nacional ou importados, para

comercialização ou uso no Brasil. O decreto especifica valores mínimos de rendimento

para motores “Padrão” (motores da linha “standard” ou convencional) e para uma

linha de motores denominados de Alto Rendimento.

Os motores de Alto Rendimento são fabricados de forma especial, visando

combater o desperdício de energia, a partir da diminuição das perdas existentes nos

motores convencionais. Sendo assim, conseguem realizar a mesma tarefa, que seu

equivalente da linha padrão, consumindo menor energia. Como exemplo das

modificações na sua construção, pode-se citar [ 60 ]:

• Emprego de rolamentos de baixas perdas, para diminuir as perdas por atrito;

• Otimização do projeto dos ventiladores, para diminuir as perdas por

ventilação;

• Aumento da quantidade de cobre nos enrolamentos do estator (maior bitola

do fio), incluindo o projeto de otimização das ranhuras e o

superdimensionamento das barras do rotor para diminuir as perdas por efeito

joule;

89


• Diminuição da intensidade de campo magnético e utilização de chapas

magnéticas de boa qualidade para reduzir as perdas no ferro e a corrente de

magnetização;

• Melhoria no isolamento e tratamento térmico das chapas do estator e do

rotor para reduzir as perdas adicionais.

Estas medidas podem acarretar uma redução de até 30% das perdas [ 60 ], sendo

menores a medida que a potência do motor aumenta.

Uma outra forma de combater o desperdício de energia elétrica nos motores, é a

implantação de um criterioso programa de manutenção. Neste programa, deve constar

uma rotina de inspeções do motor e suas conexões (elétricas e mecânica); vistoria do

alinhamento dos acoplamentos motor-carga, a fim de se evitar perdas de energia e

redução de vida útil dos equipamentos devido ao excesso de esforços radias e axiais;

instalação, sempre que possível, de sistemas supervisórios eletrônicos.

Uma das causas mais comuns de operação ineficiente dos motores elétricos é o

superdimensionamento, ou seja, utiliza-se um motor com potencia nominal superior a

solicitada pela carga. Neste caso, o motor não terá dificuldade de acionar a carga, o que

não é perceptível; esta situação não traz nenhuma perturbação aos usuários o que

colabora para a sua perpetuação. Porém, como conseqüência, além de onerar o custo de

aquisição dos equipamentos necessários para sua instalação, ele estará tendo uma

redução no seu rendimento, consumindo mais energia do que um outro motor

dimensionado de forma adequada à carga a ser acionada. Ao contrário, o

subdimensionamento (sobrecarga), provoca o sobreaquecimento, que é facilmente

percebido. Deve-se lembrar, que o sobreaquecimento tem como conseqüência a redução

da vida útil do equipamento.

Uma solução com significativo potencial de combate ao desperdício de energia é

a utilização de acionamentos eletrônicos para o controle de vazão nos processos de

bombeamento em substituição dos controles tradicionais, tais como válvulas de

controle, controle “by-pass”, sistema “on-off” etc. Esses processos, muito comuns nas

industrias, apresentam um potencial teórico de redução da ordem de 30% [ 4 ]. É Fácil

entender o potencial de redução de consumo de energia elétrica nos sistemas de controle

de vazão; em geral, o conjunto motor-bomba funciona na potência nominal e o fluxo do

fluido é controlado a partir do estrangulamento de válvulas. Assim, grande parte da

energia fornecida pelo motor é dissipada nas válvulas. Com a instalação do sistema de

90


acionamento eletrônico (inversor de freqüência), o controle da vazão passa a ser feito

através da variação da velocidade do motor, sendo bombeado um volume especificado

de líquido. A variação da velocidade é feita através de um controle de tensão e

freqüência. Quanto menor a velocidade menor será a tensão e, conseqüentemente, a

potência fornecida ao motor.

Vale a pena ressaltar que a utilização de inversores de freqüência é mais

vantajosa quando aplicada em máquinas que possuam característica Torque x

Velocidade quadrática como, por exemplo, bombas de fluxo radial, ventiladores e

compressores centrífugos. Com a redução da velocidade, o torque solicitado é reduzido

ao quadrado. Como a potência requerida é obtida através do produto do torque pela

velocidade, considerando a redução quadrática do torque e a redução da velocidade, a

potência sofrerá uma redução proporcional ao cubo da velocidade [ 4 ]. Em outras

máquinas como bombas a parafuso, compressores a parafusos e bombas a engrenagem,

que possuem característica Torque x Velocidade constante, com redução da velocidade

o torque permanece constante, a potência requerida varia linearmente com a velocidade.

Para estas, deve-se fazer uma análise detalhada de custo x benefício da instalação de

acionamentos eletrônicos, pois em geral o custo de aquisição/instalação do inversor de

freqüência é elevado, podendo ser maior que a redução obtida no consumo durante um

intervalo de tempo considerado como adequado para o retorno do investimento.

No caso de defeito em motores, deve-se lançar mão de uma análise criteriosa

antes de tomar a decisão pela sua troca por um novo ou pelo recondicionamento do

mesmo. Em geral, a recuperação de motores de pequenas potências não apresentam

vantagens econômicas, pois o custo desta ação geralmente é próximo ou superior ao de

aquisição de um motor novo. A utilização do “software” BD Motor é uma excelente

ferramenta de análise para estes casos.

Quando a opção de recondicionamento for adotada, esta deve ser feita por uma

empresa que utilize técnicas e procedimentos capazes de garantir que o motor depois de

recondicionado mantenha as mesmas características do mesmo quando novo. Assim,

evita-se aumentar consideravelmente as perdas em relação ao motor original. Sempre

que possível, este trabalho deve ser realizado pelo próprio fabricante do motor. As

principais ações que devem ser evitadas no recondicionamento de motores são [ 34 ]:

• O aquecimento excessivo do núcleo de ferro para retirada de enrolamentos

defeituosos. Este fato provoca o rompimento do isolamento entre as lâminas do

91


pacote do estator, e como conseqüência aumenta as perdas por correntes

parasitas.

• O rebobinamento em desacordo com os dados originais de projeto do

fabricante, com números de espiras ou bitola de fio diferente do original. Este

fato faz com que o motor funcione fora de suas características ideais, podendo

causar decréscimo no rendimento e aumento das perdas.

• Os reparos no rotor, tal como a usinagem do diâmetro externo. Este fato,

embora produza um pequeno aumento no entreferro, resulta em um grande

aumento na corrente de magnetização e conseqüentemente aumento nas perdas,

que variam com o quadrado desta corrente.

Sempre que o motor retornar de um procedimento de reparo, deve ser testado

para avaliar se o mesmo mantém suas condições originais de desempenho. Para isso, o

setor de manutenção deve comparar os dados originais de corrente e consumo a vazio

do motor com os valores medidos após o reparo. Caso a empresa não possua os

registros originais de tais grandezas, a mesma pode utilizar as curvas características de

funcionamento, fornecidas pelo fabricante.

Transformadores

No caso de indústrias atendidas em média e/ou alta tensão, há a necessidade da

utilização de transformadores abaixadores, para adequar a tensão de entrada do seu

sistema à tensão de utilização das máquinas instaladas. Estes equipamentos podem gerar

para empresa um acréscimo monetário na sua fatura de energia. Este acréscimo se deve

ao aumento do consumo neste equipamento devido às perdas nos seus enrolamentos e

no núcleo, e ao aparecimento da parcela de excedente de energia reativa, que é cobrada

como mostrado na Seção 3.3.1.4, caso este esteja funcionando com pouca carga,

ocasionando assim um fator de potência fora dos permitidos pela REN 456.

As perdas no núcleo são devidas às características magnéticas dos materiais

empregados na sua fabricação e se caracterizam por praticamente não variarem com a

carga solicitada do transformador [ 54 ]. Por outro lado, as perdas nos enrolamentos são

proporcionais a resistência do condutor e ao quadrado da corrente elétrica que por ele

circula. Como a resistência elétrica do condutor não varia com o carregamento do

transformador, a redução das perdas nos enrolamentos será obtida através da redução

das correntes das cargas alimentadas pelo transformador. Estas reduções nas correntes

92


de cargas podem ser obtidas a partir da elevação do fator de potência, otimização do uso

dos equipamentos e utilização de equipamentos tecnologicamente mais modernos, que

consomem menos energia, e de uma melhor distribuição das cargas entre os

transformadores, quando existir mais de um no local. A diminuição das perdas traz

ainda, como benefício, o aumento da vida útil do transformador.

4.3.3 Setor Comercial

O setor comercial, juntamente com os setores público e rural, consome 32% da

energia total do país. O consumo de energia por uso final neste setor pode ser dividido

em: iluminação (44%), refrigeração (17%), condicionamento de ambiente (20%) e

outros (17%) [ 47 ].

Iluminação Comercial A iluminação comercial tem como objetivos: facilitar a locomoção dos clientes e

funcionários, chamar a atenção para a decoração e realçar os produtos expostos. Neste

setor pode-se encontrar os maiores índices de desperdício de energia por excesso de

iluminação. Na ânsia de realçar o produto ou o estabelecimento comercial, utiliza-se

lâmpadas com potência muito maior que a necessária. Isto acontece por imperícia do

profissional contratado para realizar o projeto luminotécnico, pela ausência do mesmo

ou por imposição do proprietário do estabelecimento. Em geral, consideram que o

excesso de iluminação irá atrair mais clientes e não observam o desperdício de energia

com a iluminação e no sistema de ar condicionado (caso este exista) devido ao aumento

de carga térmica.

No setor comercial, mais que a intensidade luminosa, o que é mais importante é

a qualidade da iluminação. A escolha do conjunto lâmpada/luminária deve ser feita de

acordo com o IRC de forma a realçar os produtos que serão expostos. O IRC das

lâmpadas é uma característica importante para atender este objetivo.

A tecnologia empregada, pode ser a mais variada dependendo do objetivo final

da iluminação e dos mais variados efeitos possível a serem alcançados. Um bom

exemplo é a iluminação de um “shopping center” e suas lojas. Nestes locais pode-se

encontrar desde lâmpadas fluorescentes compactas até lâmpadas de descarga coloridas.

93


A utilização de equipamentos responsáveis pelos acionamentos da iluminação,

tão qual os descritos no setor residencial, pode ajudar a diminuir o desperdício de

energia. Estes equipamentos podem ser instalados, por exemplo em corredores de

hotéis, banheiros de “shopping” etc.

A iluminação de fachadas do comércio segue as mesmas características

mostradas no setor industrial.

Refrigeração Comercial No setor comercial são utilizados freezeres, geladeiras, expositores, ilhas e

câmaras frias. Em muitos casos, a substituição de vários freezeres e/ou geladeiras por

uma câmara fria pode resultar em uma grande economia de energia.

As ilhas de refrigeração e os expositores abertos, muito utilizados em

supermercados são responsáveis por um grande desperdício de energia no setor

comercial. Para chamar a atenção e facilitar a compra dos clientes, as portas de vedação

são retiradas durante o horário de funcionamento do estabelecimento comercial. Com

isso, a troca de calor é constante, havendo a necessidade do compressor elétrico

funcionar por um período muito maior. Este fato, conciliado a falta de uma rotina de

manutenção e limpeza (descongelamento), faz com que o consumo de energia aumente.

Ar Condicionado Comercial O setor comercial é o que apresenta a maior variedade de sistemas de ar

condicionado, devido a grande variação de ambientes. Encontram-se desde salas

pequenas até bancos e “shopping centeres”. O ar condicionado é indispensável em

algumas edificações, como por exemplo em hospitais, centros cirúrgicos, salas de

recuperação e outros ambientes que exigem condições especiais. Em ambientes que

abrigam sistemas compoutacionais, são utilizados para que o calor não afete o

desempenho e comprometa a vida útil dos componentes eletrônicos.

“Em edifícios comerciais, o uso do ar condicionado decorre, muitas vezes, da

necessidade de aumentar as condições interiores de conforto e, conseqüentemente, de

produtividade. Nestes edifícios, o isolamento do ar exterior pode evitar a poluição

sonora e ambiental, principalmente em grandes centros urbanos” [ 29 ].

O aparelho de janela, apesar de fácil utilização, instalação e manutenção,

apresenta uma capacidade limitada de refrigeração, entre 6.000 e 30.000 Btu/h, sendo

94


indicados para ambientes individuais e pequenos, onde a distribuição de ar pode ser

feita por simples insuflamento e retorno direto do aparelho, como é o caso das

residências (já descritas) e salas comerciais.

Em locais onde há a necessidade de maior capacidade de refrigeração, com

reduzido ruído audível e menor consumo de energia, aconselha-se a utilização dos

sistemas de ar condicionado central. Estes podem ser “split-system”, “self-contained”,

“roof-top”, ou de expansão indireta.

“Split-system” – os componentes do ciclo de refrigeração são compostos por

duas unidades: a unidade evaporadora, instalada dentro do ambiente a ser condicionado;

e a unidade condensadora, instalada em área externa. Estas unidades são interligadas

por tubulações por onde circula o fluido refrigerante. Com capacidade entre 7.000 até

60.000 Btu/h, possui grande versatilidade ao permitir a utilização de várias unidades

evaporadora, acoplada a uma única unidade condensadora. O sistema é de fácil

manutenção, embora mais caro que o de janela. Neste sistema consegue-se um conforto

acústico, devido o baixo nível de ruído; um melhor resultado no condicionamento de ar

visto, que este é trabalhado em vários pontos; menor consumo, pois as equalizações de

temperaturas acontecem bem mais rápidas que no sistema de janela. Além disso, são

controlados por componentes eletrônicos, que permitem uma maior variação de

temperaturas em cada evaporador, resultando em menor desperdício de energia e

aumento do conforto térmico. Duas configurações de “split-system”, podem ser vistas

na Figura 4-16 e Figura 4-17 [ 36 ].

Figura 4-16 - Esquema de Funcionamento de um “split-system” com Uma

95


Unidade Evaporadora

Figura 4-17 - Esquema de Funcionamento de um “split-system” com Várias

Unidade Evaporadora

“Self-contained” - São unidades centrais pequenas e compactas, que possuem

em seus gabinetes todos os componentes necessários para efetuar o tratamento do ar,

tais como: filtragem, refrigeração, umidificação, aquecimento, desumidificação,

movimentação do ar. É utilizado para rede de dutos de ar. Possuem sistemas de

comando, controles e segurança, com potências na faixa de 3 TR15 e 40 TR. Ocupa

pouco espaço, é de fácil instalação e manutenção. Também possui controle eletrônico

de temperatura, porém este controle não é feito em cada evaporador, mas na central de

condensação, ou através da variação de aberturas das aletas instaladas no terminal da

tubulação de isuflamento de ar, o que proporciona menor conforto térmico e maior

gasto que os “split-system”. São bastante utilizado em agências bancárias, conjunto de

escritórios, pequenos “shopping centers” etc. Pode utilizar em seu condensador a água

15 TR – Tonelada de refrigeração – unidade de medida de capacidade térmica de resfriamento que corresponde a quantidade de calor necessária para fundir uma tonelada de gelo em 24 horas. 1 TR corresponde a 12.000 Btu/h ou 3024 Kcal/h [ 36 ].

96


ou o ar como agentes de rejeição do calor. A Figura 4-18 mostra uma configuração de

sistema self-contained [ 36 ].

Figura 4-18 - Esquema de Funcionamento de um “Self-contained”

“Roof-top” – possuem basicamente as mesmas características do self-

contained, porém sua instalação é feita no teto, como é mostrado na Figura 4-19 [ 36 ].

97


Figura 4-19 - Esquema de Funcionamento de um “Roof-top”

Expansão indireta - Estes sistemas são compostos basicamente de [ 36 ]:

• Central de resfriamento do líquido (água gelada), onde estão as unidades

resfriadoras de líquido, bombas de líquido e quadro elétrico;

• Unidades climatizadoras (Fan-coils);

• Tubulações hidráulicas;

• Sistemas de água de resfriamento ou condensação;

• Rede de dutos e distruibuição de ar;

• Controles automatizados.

O equipamento principal é a unidade de resfriamento de água, também

conhecidas como “Chiller”, que é a máquina de refrigeração com todos seus elementos,

podendo ser automatizado de modo a controlar temperatura, vazão e pressão,

proporcionando grande economia de energia. Esta água, devidamente resfriada, é levada

para as unidades condicionadoras ou climatizadoras, conhecidas como “Fan-coils”. Os

“Fan-coils” são compostos basicamente de serpentinas (através da qual circula a água

resfriada) e ventiladores ( responsável pela movimentação do ar a ser tratada),

realizando a troca de calor entre a água gelada e o ar a ser resfriado.

Este sistema é indicado para grandes ambientes, com carga térmica maior que 40

TR, como “shopping centeres”, edifícios comerciais, grandes bancos e fábricas.

Quando dotados de dispositivos de medição de temperatura e umidade relativa do ar

interno e com controles de capacidade dos “fan-coils”, em função da temperatura do ar

de retorno, podem alcançar excelentes índices de redução do desperdício de energia. A

Figura 4-20 mostra uma configuração de um sistema de expansão indireta [ 36 ].

98


Figura 4-20 - Esquema de Funcionamento de um Sistema de Expansão

Indireta

Aquecimento de Água Comercial No setor comercial, destaca-se a diversidade de sistemas de aquecimento de

água, tais como hotéis, hospitais, restaurantes, bares, lavanderias etc. Encontram-se as

mais diversas fontes de energia para o aquecimento, sendo predominante o uso da

energia elétrica em pequenos e médios consumidores deste setor. Outros utilizam

99


caldeiras a gás, lenha e outros combustíveis. Uma fonte alternativa de energia, que pode

ser utilizada com sucesso neste setor, é a energia solar.

O mercado disponibiliza diversos tipos de sistemas de aquecimento solar, tanto

de circulação forçada quanto a termossifão, para atender este setor. Deve-se fazer um

estudo criterioso para determinar as características do sistema, conhecer as expectativas

do cliente e optar pelo que irá melhor atendê-lo. O uso de sistemas solares em hotéis

tem se destacado muito nos últimos anos. Vale a pena salientar as características do

sistema de aquecimento a gás, que ocupa menor espaço físico quando é necessário

grande volume de água quente. Porém, pode se tornar mais caro, devido à necessidade

de construir um local apropriado, de acordo com as normas de segurança, e uma rotina

de manutenção muito maior.

4.3.4 Setor Público

Prédios Públicos

“O uso da energia elétrica nos prédios públicos brasileiros está vinculado aos

padrões tecnológicos e de eficiência energética dos diversos sistemas e equipamentos

instalados, as suas características arquitetônicas, ao clima local e à atividade a que se

destina” [ 44 ].

Estes prédios, em sua maioria, foram construídos a muito tempo, apresentando

tecnologias ultrapassadas, sendo grandes focos de desperdício. As principais cargas

responsáveis por este desperdício estão concentradas nos sistemas de iluminação e ar

condicionado.

A maioria dos prédios públicos utilizam conjunto de luminárias ineficientes,

compostas por lâmpadas fluorescentes de 40W e reatores eletromagnéticos. Estes

sistemas, ultrapassados tecnologicamente e geralmente dimensionados incorretamente,

não atendem as normas brasileiras. Em muitos casos, para não se correr o risco de haver

reclamações por pouca luminosidade, era habitual o sistema ser superdimensionado.

Para estes locais, uma reformulação do projeto de iluminação ou a simples substituição

de lâmpadas e reatores pode trazer uma excelente redução no consumo.

A falta de planejamento na expansão ou modificação de ambientes no setor

público pode ocasionar diversos desperdícios no sistema de iluminação. Muitas vezes

pode-se encontrar locais que não foram projetados para o funcionamento noturno. É o

100


caso de algumas escolas. No passado, as aulas eram ministradas apenas nos períodos

matutinos e vespertinos. Porém com o aumento da demanda de alunos nos cursos

noturnos, estas incorporaram este período de funcionamento. Para estes casos é

necessária uma reformulação total no sistema de iluminação, ocorrendo em sua maioria

um aumento de carga. Este aumento é necessário para que o local se enquadre nas

normas da ABNT. Casos como este também devem ser abordados nos projetos de

combate ao desperdício de energia, pois como já foi dito ao longo deste trabalho,

combater o desperdício de energia é adequar o uso da eletricidade, segundo as

exigências das normas, de forma a consumir a menor quantidade de energia elétrica,

sem perder o conforto e a funcionalidade que esta proporciona.

Outro ponto muito importante que deve ser analisado neste setor é no que diz

respeito aos sistemas de ar condicionado. Por terem sido instalados a muito tempo,

utilizam aparelhos que apresentam elevado consumo de energia elétrica e ruído.

Também pode-se encontrar situações de ambientes que passaram por reformas ou

expansões sem o correto planejamento do sistema de ar condicionado. A maioria dos

sistemas utilizam ar condicionado de janela, devido: na época da implantação, o

mercado não oferecia tantas alternativas; os sistemas centrais serem de custo mais

elevado (aquisição e instalação) e exigirem manutenção especializada; o sistema de

janela apresentar maior flexibilidade para expansão. Porém, com as mudanças de

tecnologia já descritas neste trabalho, em muitos casos a substituição do ar

condicionado de janela, quer seja por um novo, quer seja por um ar condicionado

central, juntamente com um tratamento da carga térmica do local poderá trazer grandes

economias de energia.

As outras cargas existentes devem ser analisadas segundo as recomendações

constadas neste trabalho.

Iluminação Pública

A iluminação pública – IP é responsável por aproximadamente 3,5% do

consumo total de energia elétrica do Brasil, abrangendo todo o horário de demanda

máxima do sistema brasileiro [ 37 ]. Fundamental para a segurança no tráfego e para a

prevenção da criminalidade, a iluminação pública viabiliza o aproveitamento de áreas

de lazer, embeleza as áreas urbanas, destaca e valoriza monumentos, prédios e

101


paisagens, facilita a definição da hierarquia viária, orienta percursos, permite maior

integração social, tornando a cidade mais atrativa para atividades como o comércio e o

turismo, contribuindo assim para o desenvolvimento econômico e social do Município [

8 ].

Dentre os tipos de iluminação existente, esta foi a que se desenvolveu mais

lentamente. Recentemente foram lançados os reatores eletrônicos para as lâmpadas de

descarga, o que possibilita uma economia considerável em relação aos eletromagnéticos

ainda utilizados. Sendo assim, é uma área que possui um forte potencial de

desenvolvimento.

Mudar as práticas já consolidadas neste setor não são fáceis, mas trazem um

grande benefício para o sistema elétrico brasileiro e uma redução considerável nos

desperdícios de energia. Dentre estas mudanças destacam-se:

• Luminárias - A troca das luminárias de baixo rendimento, por luminárias

com tecnologia mais moderna, onde se utiliza um material de alta qualidade de

reflexão, aumentando o fluxo luminoso da luminária; o formato do material

reflexivo projetado para aumentar o espalhamento e diminuir o ofuscamento; a

utilização de refrator em vidro temperado e liso (ou policarbonato16), mais

resistente às intempéries e ao vandalismo, além de garantir uma melhoria na

passagem de luz, em relação às outras luminárias, que possuem ondulações nos

vidros ou que necessitam de telas de proteção. Em luminárias de meia altura

instaladas como iluminação de segundo nível, ou em praças e jardim, deve-se

optar para as que possuem refratores translúcidos ao invés de opacos e ainda

que possuam sistemas de espelhamento ao redor da lâmpada, garantindo um

melhor espalhamento de luz e evitando o ofuscamento. Estas mudanças nas

luminárias garantem uma melhoria na qualidade de iluminação pública, além

de permitir a utilização de lâmpadas de menor potência.

• Lâmpadas – até pouco tempo as lâmpadas mais utilizadas para a IP eram as

de vapor de mercúrio. Melhores em eficiência que as incandescentes ou mistas

e com uma boa reprodução de cores. Porém, atualmente estão sendo

gradativamente substituídas pelas lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão e

pelas lâmpadas de multivapores metálicos. As multivapores metálicos,

16 O policarbonato é um derivado do petróleo, utilizado na fabricação de luminárias, onde suas principais características são a alta resistência a impactos e um bom índice de transmissão e luz [ 8 ]

102


possuem eficiência entre 65 e 90 (lm/W) [ 41 ], além de excelente reprodução

das cores, o que permite sua utilização em praças, jardim e qualquer outra

iluminação onde se tenha o interesse na reprodução mais fiel das cores. A

lâmpada de sódio é a mais eficiente, conseguindo o valor bem elevado de

emissão de lúmens por watt consumido (entre 80 e 140 [ 41 ] ), porém possuem

deficiência em reproduzir as cores, sendo seu uso direcionado a iluminação de

vias públicas e túneis. Uma boa comparação de economia pode ser ilustrada a

partir da análise da Tabela 4-5 [ 41 ]. Nela pode-se ver que um determinado

local, iluminado por uma lâmpada de mercúrio de 400W, pode ser modificado,

adotando-se uma lâmpada de sódio de 250W (respeitando as mudanças

necessárias de seus equipamentos de funcionamento), aumentando a emissão

de lumens e perdendo a qualidade de reprodução de cor. Se neste local for

necessária uma boa reprodução das cores, pode-se substituir a lâmpada de

mercúrio de 400W por uma lâmpada de 250W de multivapores metálicos

(respeitando as mudanças necessárias de seus equipamentos de

funcionamento), conseguindo uma emissão de lúmens um pouco menor, mas

possivelmente satisfatória. Vale a pena lembrar, que a comparação de

potências diz respeito apenas a potência das lâmpadas, não levando em

consideração as potências dos reatores, que segundo a literatura, são bem

próximas, onde as diferenças não afetam os benefícios obtidos com as

substituições.

Tabela 4-5 - Comparativo de Lâmpadas

Lâmpadas Potência (W) Lúmens

Vapor de mercúrio (HQL 400) 400 22000

Vapor de Sódio (NAV-E 250) 250 25000

Multipares metálicos (HQI-T 250/D) 250 20000

• Reatores – a troca de reatores eletromagnéticos por reatores eletrônicos

trazem, uma redução das perdas de energia causadas pelo efeito joule; a

garantia de melhor qualidade de iluminação, a partir de um controle mais

eficiente do fluxo luminoso da lâmpada (dimerização) e a possibilidade de

instalação de controles de acionamentos, remotos ou programados, visando

103


assim uma redução do desperdício ocasionado por acendimentos em horários

indevidos. Vale ressaltar que, em locais onde são utilizados acendimentos

programados por tempo, para se ter uma economia de energia e garantir a

qualidade da iluminação, há a necessidade de instalação de um sistema de

monitoramento de intensidade de luz natural que se sobreponha ao seu timer

para correta operação em dias escuros. Exemplo: dias de eclipse total e/ou de

chuva forte. Infelizmente, ainda não existem no mercado reatores eletrônicos

para todos os tipos de lâmpadas utilizadas na IP.

• Sistema de acionamento – a utilização de acionamento remoto ou pré-

programado nos reatores eletrônicos é uma fonte de redução dos desperdícios,

comumente verificados através de lâmpadas acesas indevidamente durante o

dia, porém ainda são alternativas muito caras. Uma solução mais acessível, é a

troca dos relés N/F (normalmente fechados) utilizados na maioria dos sistemas

de IP, por relés N/A (normalmente abertos), e a mudança da tensão de trabalho

dos mesmos de 127V para 220V [ 62 ]. Isso acontece, pois os 3 principais

defeitos, encontrados nos circuito de comando automático da iluminação,

composto pelo rele fotoelétrico, base, cabos e conexões, que fazem com que as

lâmpadas fiquem acesas durante o dia, serão sanados. Estes defeitos são:

avaria no sensor fotoelétrico, avaria no circuito eletrônico ou eletromecânico

do relé e mau contato na conexão do condutor neutro.

• Projeto - a elaboração de um projeto completo de iluminação, onde é

levado em consideração todos os aspectos do sistema e seu entorno, leva a uma

utilização consciente da energia para este fim. Alguns pontos importantes que

devem ser levantados na hora da idealização do sistema são: a finalidade da

iluminação, a qualidade da reprodução de cor necessária, a arborização local e

tipo de poste a ser usado. Estes dados auxiliam na escolha dos componentes

dos sistema de IP, para que se tenha uma melhor qualidade na iluminação com

um menor consumo de energia.

Saneamento O maior consumo de energia elétrica neste setor está associado aos conjuntos

motobombas instalados ao longo de todo o sistema de captação, tratamento e

distribuição da água potável. Sendo assim, estas cargas devem ser estudadas a partir das

mesmas recomendações descritas no sistemas de força motriz para o setor industrial.

104


4.3.5 Setor Rural

Este setor tem sentido uma grande mudança na sua característica de consumo.

Com a expansão dos agronegócios, este setor ganhou grande expressão, promovendo

um desenvolvimento de novas tecnologias empregadas no campo. Este

desenvolvimento acarretou o aumento da carga instalada nas propriedades rurais;

podendo ser consideradas como uma combinação das características dos setores

industrial e residencial. Sendo assim, todas as análises propostas para estes setores

podem ser empregadas neste setor.

Para sistemas de pequena potência, tais como irrigação, iluminação e aquisição

de água potável de poços artesianos, podem ser empregadas células fotovoltaicas no

fornecimento de energia elétrica, principalmente em sistemas isolados, onde a

interligação teria um custo elevado. Para sistemas interligados, as células fotovoltaicas

ainda não são consideradas soluções viáveis, pois a tecnologia é muito cara.

Um exemplo de combate ao desperdício de energia é a utilização de inversores

de freqüência em sistemas de ventilação utilizados na criação de animais em alta escala,

como aves, suínos, caprinos etc. Nestes locais, em geral, os ventiladores são ligados ao

mesmo tempo e na sua potência máxima. A instalação de um sistema que supervisione a

temperatura do local e acione uma certa quantidade de ventiladores, bem como regule a

sua velocidade (potência), pode acarretar em uma redução bastante expressiva do

consumo de energia.

Outro exemplo muito interessante é a utilização dos biodigestores. Estes

equipamentos são produtores de gás combustível (biogás). A queima deste biogás pode

ser uma excelente opção no aquecimento de processos ou mesmo na geração de energia

elétrica. Além disso, pode-se reduzir os problemas de destinação dos dejetos, oriundos

principalmente das criações de animais, melhorando a qualidade de vida sem causar

impactos ao meio ambiente.

Vale a pena lembrar que, a análise de retorno dos investimentos devem ser feitas

com muito cuidado, pois as tarifas praticadas aqui são bem menores que a dos outros

setores, o que pode causar uma certa relutância dos usuários em aderirem a novas

105


técnicas e tecnologias que combatem o desperdício de energia ou até mesmo

inviabilizar o investimento.

De modo geral, o conceito de inovações tecnológicas abrange todas as análises

que influenciam no desenvolvimento, na difusão e uso de novas tecnologias. Não basta

apenas inovar, mas também disseminar os conhecimentos e providenciar acessibilidade

a todos os setores ao novo, formando-se assim uma rede de combate ao desperdício de

energia e estimulando uma realimentação de idéias para o surgimento de novas

tecnologias.

106

Capítulo 5

Programa de Combate ao Desperdício de Energia e Gerenciamento Pelo lado da Demanda - GLD

5.1 O Programa de Combate ao Desperdício de Energia

Em qualquer empresa, seja ela pública ou privada, é aconselhável que seja

implementado um programa de combate ao desperdício de energia. Este programa visa

a mudança de hábitos de consumo e uma otimização da utilização da energia elétrica

através de orientação, estudos, implementações e controle sobre recursos econômicos,

materiais e humanos, que culminarão numa redução dos índices de consumo de energia

necessária para a produção do mesmo produto ou serviço.

Para que este tenha êxito, é necessário um acompanhamento rigoroso de todas

as atividades desenvolvidas, bem como confrontar periodicamente os dados obtidos

com metas previamente traçadas. Estas metas devem ser estipuladas no momento de

implantação do programa, devendo ser revistas ao longo de todo o processo e retificadas

sempre que necessário.

A importância do estabelecimento do programa se prende ao fato de que

qualquer ação isolada tende a perder seu efeito ao longo do tempo, por melhores

resultados que apresente, sendo assim, ele deve ser [ 45 ]:

107

PROGRAMA DE COMBATE AO DESPERDÍCIO DE ENERGIA E GERENCIAMENTO PELO LADO DA DEMANDA - GLD

• Escrito: é natural que muitas instruções e ordens sejam transmitidas

oralmente na jornada diária, mas para uma ação continua e de ampla

repercussão, é recomendável dar instruções por escrito;

• Concreto: o programa não pode se construir somente de intenções, mas sim

de ações concretas e específicas;

• Justificado: em especial as ações que demandam mudanças de hábitos,

devendo ser justificadas, para serem mais bem aceitas;

• Quantificado economicamente: o desenvolvimento das atividades

resultará em números, indicando quantidade de energia envolvida, bem como

seus valores e custos. Assim, as metas previstas para cada ação devem ser

quantificada e valorizadas.

• Com responsabilidades definidas: cada uma das ações deve ter

responsável direto, pois o programa exige a atuação de pessoal afeto a todos os

setores. Devem ser definidos responsáveis locais, cabendo a administração uma

supervisão global;

• Revisado periodicamente: em função das inovações tecnológicas e de

novas circunstâncias, o programa deve ser dinâmico;

• Participativo em todos os níveis: ninguém dentro da empresa deve ficar

alheio, tanto no processo de elaboração, como no seu desenvolvimento;

• Divulgados seus resultados: devem ser divulgados periodicamente os

resultados obtidos, comparando-os com situações anteriores e de certa forma

incentivando os responsáveis diante do quadro de pessoal da empresa.

Consta ainda neste programa, a criação da CICE - Comissão Interna de

Conservação de Energia, elaboração de uma Campanha Educativa, a Análise Tarifária

da instalação e o desenvolvimento de um Diagnóstico Energético.

A seguir, apresenta-se um roteiro básico, baseado na literatura técnica e na

experiência obtida em trabalhos de consultoria e trabalhos desenvolvidos no

LEENER/UFJF. Este roteiro serve apenas para que a equipe envolvida no processo

possa direcionar seus estudos e não se perca ao longo do processo investigatório. No

entanto, não deve ser considerado como padrão, podendo ser acrescentadas ou mesmo

omitidas etapas, caso seja necessário.

108


5.1.1 CICE

A CICE, deve ser uma comissão heterogênea, formada por funcionários da

empresa dos mais diversos níveis e setores. Quanto mais heterogênea esta se apresentar,

maior será a chance de sucesso, pois assim o programa terá melhor representatividade,

atingindo a todos os setores e atividades desenvolvidas nas instalações. Ela será

responsável pela elaboração das metas a serem atingidas, acompanhar as implantações,

controlar e divulgar as informações mais relevantes e os resultados obtidos em cada

etapa. Atribui-se ainda a CICE, a responsabilidade da elaboração e implementação das

etapas subseqüentes: Análise Tarifária, Campanha Educativa e Diagnóstico Energético.

A equipe que participa das atividades desta comissão deverá também participar

de ações de capacitação e aprimoramento, através de palestras cursos, participação em

eventos e outros. Pode-se ainda contratar uma ou várias empresas para realização das

outras etapas; porém, é de total responsabilidade da CICE o acompanhamento, a análise

dos resultados obtidos, o controle total das ações propostas e implantadas por terceiros e

a divulgação dos resultados para toda comunidade envolvida.

5.1.2 Análise Tarifária

Esta etapa em geral é realizada no início do projeto, devido a possibilidade de

obtenção de recursos financeiros, necessários para os investimentos futuros. Através da

análise de contas e adequação tarifária pode-se, muitas vezes, eliminar multas

indesejáveis e até chegar a propostas de alterações dos processos produtivos, de modo a

reduzir a utilização da energia no horário de ponta, onde as tarifas de consumo e

demanda são mais caras. Desta forma, pode-se redirecionar o montante de recursos

financeiros economizados aplicando-os em investimentos necessários ao longo do

projeto de eficientização. Com a análise tarifária pode-se conseguir um fundo virtual de

recursos.

No entanto, é recomendado que só seja feita no início de projetos, cuja previsão

de montagem de estudos e implementações não durem mais que 3 meses. Isso acontece,

pois ao fim de um projeto, muitas vezes a instalação está com suas características

totalmente alteradas, se tornando necessário uma re-adequação tarifária. Porém, a

concessionária não permitiria uma nova mudança, caso esta já tenha sido feita. Os 3

109


meses de prazo citados acima, diz respeito ao tempo de adequação que a concessionária

concede ao consumidor, para que este possa se programar com a nova tarifa. Neste

período, multas advindas da nova tarifa escolhida bem como ultrapassagens de

demanda, caso a esta imponha uma demanda a ser contratada, também são

desconsideradas na fatura.

Sendo assim, em projetos maiores com prazo superior a 3 meses, é recomendado

que de início seja feita apenas uma vistoria na conta de energia de modo a retirar-se

possível algumas multas de valores vultuosos causados por ultrapassagem de demanda e

alguns casos de taxas extras devido ao fator de potência da instalação, desde que os

investimentos para isso não sejam altos. Ao fim da realização das implementações a

adequação tarifária pode se tornar mais viável.

Ao se fazer os estudos de adequação tarifária deve se levar em consideração a

hipótese de utilização de um sistema de cogeração ou até mesmo uma geração

independente. Tais recursos podem se tornar viáveis, principalmente quando se adota

uma tarifa horo-sazonal.

5.1.3 Campanha Educativa

A capacitação/orientação dos usuários também pode proporcionar reduções do

consumo de energia elétrica através da mudança de hábitos dos usuários da instalação.

Devem ser realizadas durante todo projeto, com o objetivo de incentivar a participação e

colaboração dos usuários ao longo das diversas etapas.

Esta medida educativa visa disseminar a cultura do combate ao desperdício de

energia. Sendo assim, extrapola o ambiente onde está sendo realizada, formando

multiplicadores e levando melhorias para toda a comunidade. Para tanto, pode-se

desenvolver diversas ações, tais como:

• Promover palestras de conscientização aos funcionários, apresentando os

conceitos básicos do programa de combate ao desperdício de energia e os

principais aspectos abordados no diagnóstico, enfocando a necessidade do

envolvimento de todos na obtenção dos objetivos propostos.

• Usar adesivos, cartazes e folder que busquem lembrar aos usuários a

necessidade da utilização racional da energia.

110


• Divulgar os resultados, mostrando através de cálculos simples, os ganhos

advindos com as ações implementadas.

• Desenvolver cartilhas contendo dicas de combate ao desperdício de energia.

O programa de combate ao desperdício e a campanha educativa não se encerram.

Devem ser constantes, pois sempre haverá algum potencial de redução do consumo e

sempre será necessário orientar a comunidade para garantir a mudança de hábitos.

Além disso, deve-se ter em mente que, através da disseminação das técnicas de

combate ao desperdício de energia, pode-se estender estes conceitos ao combate do

desperdício de outros energéticos, de água, de matéria prima, de mão de obra

(retrabalho), buscando-se o desenvolvimento sustentável.

5.1.4 Diagnóstico Energético

Entende-se por diagnóstico energético, todo o processo investigativo e de

implementação das idéias de combate ao desperdício de energia elétrica dentro de uma

determinada instalação. Consiste em identificar as oportunidades de redução das perdas,

avaliar alternativas, implementar soluções para baixar o consumo de energia e/ou se

possível desloca-lo para horários mais favoráveis ao modelo de tarifa mais adequado.

É um processo único, onde os agentes responsáveis pela elaboração de todo o

processo atuam de forma singular em cada instalação. Mesmo sendo de um seguimento

já consolidado na sociedade, cada instalação possui sua organização, maquinários

particulares e rotinas diferenciadas. Com isso muitos profissionais caracterizam o

diagnóstico energético como um trabalho de garimpo, pois a todo o momento, se

procura pequenos detalhes na planta que está sendo analisada, afim de que esta

desperdice a menor quantidade de energia possível. E como um garimpo, a finalidade é

sempre a mesma, mas a forma de atuação varia em cada local.

Contudo, para que o diagnóstico energético seja feito de forma organizada,

torna-se necessário um roteiro de atividades com etapas bem estruturadas. A literatura

técnica consultada não apresenta um modelo a ser seguido. Cada empresa consultor ou

técnico da área utiliza-se de uma metodologia própria. Entretanto, pode-se identificar

ações fundamentais. São elas :

111


5.1.4.1 Visita as Instalações

Este é o primeiro contato que se tem com a instalação. O objetivo principal é

ter uma visão macroscópica do ambiente que será trabalhado. Para isto, deve-se

inspecioná-la com senso crítico, procurando observar cuidadosamente as condições da

instalação, a arquitetura da edificação, condições gerais para o desenvolvimento das

atividades, localização geográfica, clima predominante, entre outros.

Deve-se observar os quadros de distribuição, como os circuitos estão

distribuídos nos mesmos, se há vestígio de curto circuito ocorrido dentro do quadro, a

temperatura dos disjuntores (o aquecimento dos mesmos pode significar circuito

dimensionado incorretamente) etc. O estado da instalação elétrica demonstra claramente

a política de manutenção da instituição. Equipamentos sem tampas de proteção, com

parafusos frouxos ou soltos, tomadas quebradas, conexões sem isolamentos, mostram a

falta de uma rotina de manutenção adequada. Neste caso, é de se esperar um elevado

desperdício de energia e usuários pouco familiarizados com as técnicas de combate ao

desperdício.

É necessário que se questione sobre as plantas da instalação, o diagrama

unifilar, contas de energia e outros dados preliminares, que possam auxiliar a traçar uma

estratégia de levantamentos de dados, através de equipamentos de medição, consulta

aos usuários, informações dos técnicos etc.

As características arquitetônicas da instalação, bem como o clima, a altitude,

relevo do local, são aspectos muito importantes a serem observados. Estimativas

apontam que o emprego de padrões arquitetônicos adequados, a especificação de

materiais e equipamentos eficientes e o desenvolvimento de projetos que levem em

conta os conteúdos de eficiência energética, possibilitam grandes reduções no consumo

de energia elétrica nas edificações [ 45 ]. Portanto, deve-se verificar, entre outros

pontos, a possibilidade de economia de energia elétrica com o aproveitamento da

ventilação e iluminação natural.

112


5.1.4.2 Levantamento de Dados

Deve ser considerada uma das etapas mais importantes do diagnóstico

energético. Todos os dados necessários à determinação das ações que levem à redução

do desperdício e a otimização do uso da energia da instalação serão obtidos neste

momento. Os resultados finais do diagnóstico dependem diretamente da precisão das

informações coletadas. A equipe técnica que realiza esta etapa deve ser bem treinada e

dispor de equipamentos confiáveis.

As contas de energia elétrica fornecida pela concessionária constituem uma

fonte de dados relativamente confiável e de fácil acesso, revelando informações muito

importantes sobre o uso da energia elétrica na instalação.

É importante observar que as informações disponíveis nesta fonte, são

calculadas para um período de aproximadamente 30 dias, não permitindo inferir sobre o

comportamento diário ou semanal da instalação. Por outro lado, um histórico de conta

de no mínimo 12 meses, possibilita analisar a evolução do consumo e da demanda da

instalação, prever as tendências, os parâmetros a serem contratados para os períodos

futuros e monitorar a sazonalidade do consumo, ou seja, seu comportamento ao longo

dos meses e épocas do ano.

Os consumidores do tipo B, por possuírem tarifa monômia, apresentam uma

conta bem reduzida em informações, mostrando apenas os valores do consumo em kWh

no mês vigente, o histórico deste valor nos últimos 12 meses, a média de kWh/dia, o

valor da tarifa vigente e o valor de ICMS. Este fato, não tira a importância de criar um

histórico de contas destes consumidores, pois este histórico possui informações

necessárias para o desenvolvimento do projeto.

Os consumidores do tipo A têm como característica uma planta mais complexa,

sendo necessário a análise de uma variedade maior de parâmetros. Em sua conta, além

dos valores descritos para o consumidor do tipo B, encontram-se valores adicionais

como: demanda fatura, demanda máxima e, dependendo da modalidade tarifária,

algumas informações nos horários de ponta e fora ponta, bem como nos períodos do

ano, seco e úmido. Estas informações são de suma importância para previsões futuras

do consumo e para o desenvolvimento das próximas etapas do diagnóstico.

Através de medições realizadas com equipamentos denominados de

Analisadores de Energia, obtém-se a curva de carga geral da instalação. O objetivo é

113


obter informações precisas sobre as características do consumo diário que não estão

disponíveis nas contas de energia. Os analisadores de energia também são importantes

para o levantamento de dados de áreas ou equipamentos específicos, principalmente

quando não se tem informações sobre estes ou quando estas não são precisas o

suficiente. Este também pode auxiliar no levantamento de dados, através das curvas de

áreas ou de equipamentos específicos.

O Analisador de energia é um equipamento capaz de monitorar e gravar em sua

memória, várias informações em intervalos de tempo pré-programadas. Cria-se, um

banco de dados preciso e confiável com as grandezas elétricas da instalação,

correlacionadas com seu respectivo horário. Dentre estas grandezas destacam-se:

− Tensões das fases (Va, Vb, Vc );

− Correntes de fases (Ia, Ib, Ic );

− Potências Ativas (Pa, Pb, Pc );

− Potencias Reativas (Qa, Qb, Qc).

Após o armazenamento, estes dados são transferidos para um computador, onde

serão manipulados através de programas específicos ou planilhas eletrônicas.

Estas medições são realizadas ao longo de alguns dias, estabelecidos no ato da

programação do medidor pelo consultor. Quanto maior o número de dias e menor o

intervalo de aquisição das grandezas, mas preciso será o banco de dados. Porém,

visando otimizar a quantidade de dados a serem manipulados e mesmo para respeitar a

capacidade de armazenamento dos equipamentos, em geral, realiza-se a medição

durante 7 (sete) dias com intervalos de aquisição de 5 (cinco) a 15 (quinze) minutos.

A partir destes dados pode-se traçar a curva de carga da instalação para cada dia

da semana e expandindo para os outros dias do mês, obtém-se a curva de carga

aproximada da instalação. Assim, consegue-se prever o comportamento da instalação

em todos os dias e horários. A Figura 5-1 mostra a curva de carga de um dia de semana,

onde a medição da potência ativa da instalação foi feita de 10 em 10 minutos. A Tabela

5-1 mostra um modelo de banco de dados adquirido através do analisador de energia

SAGA4000 da empresa ESB Eletronics Services Indústria e Comércio Ltda.

114

Tabela 5-1 - Banco de Dados do SAGA4000

SAGA4000 - ESB Electronic ServicesCanal 01 Canal 02 Canal 03 Canal 04 Canal 05 Canal 06 Canal 07 Canal 08 Canal 09 Canal 10 Canal 11 Canal 12 Canal 13

Registro Data Hora Freq. V1min V1 V1max V2min V2 V2max V3min V3 V3max I1 I2 I3(Hz) ( V) ( V) ( V) ( V) ( V) ( V) ( V) ( V) ( V) ( A) ( A) ( A)

1 07/08/2003 00:10:00 60.0625 124.125 128.1875 132.1875 0 127.75 132.4375 0 127 131.9375 0.019531 0.025635 0.0292972 07/08/2003 00:20:00 60 128.1875 129.25 130.75 128.625 129.3125 130.75 127.875 128.625 129.6875 0.007813 0.01001 0.0144043 07/08/2003 00:30:00 60 128 129.3125 131.1875 127.5625 129.3125 131 127.4375 128.8125 130.6875 0.007568 0.010498 0.0144044 07/08/2003 00:40:00 60.0625 127.5625 128.75 130.25 127.5 128.8125 130.5625 126.5625 128.375 130.125 0.007324 0.009033 0.0144045 07/08/2003 00:50:00 60.0625 127.8125 129.4375 130.75 127.875 129.3125 130.375 127.375 128.6875 129.8125 0.007813 0.011475 0.0144046 07/08/2003 01:00:00 60.0625 128.8125 130.0625 131.75 128.875 130.1875 131.875 128.25 129.5625 131.375 0.007324 0.008545 0.0139167 07/08/2003 01:10:00 60 127.8125 129.5 130.5625 127.875 129.5 130.75 127.1875 129 130.125 0.007813 0.010254 0.0146488 07/08/2003 01:20:00 60 127.75 128.625 129.5625 127.9375 128.75 129.75 127.125 128.125 129.1875 0.008057 0.010742 0.0158699 07/08/2003 01:30:00 60.0625 127.5625 129.125 131.1875 127.1875 129 131.125 126.5625 128.4375 130.625 0.007568 0.010254 0.015625

10 07/08/2003 01:40:00 60 127.9375 129.25 130.9375 128.0625 129.125 130.875 127.3125 128.4375 130.125 0.007813 0.010498 0.01953111 07/08/2003 01:50:00 60 127.375 128.5625 129.8125 127.5 128.4375 129.875 127.0625 127.8125 129 0.007813 0.011475 0.0200212 07/08/2003 02:00:00 60.0625 127.8125 129.125 130.875 127.8125 129.1875 131.1875 126.9375 128.375 130.375 0.00708 0.009766 0.0200213 07/08/2003 02:10:00 60.0625 128.25 130.3125 131.75 128.75 130.625 132.4375 127.4375 129.625 132.0625 0.007813 0.009521 0.0200214 07/08/2003 02:20:00 60.0625 129.5625 130.375 131.9375 130.1875 130.75 131.75 129.3125 129.9375 132 0.007813 0.010742 0.01855515 07/08/2003 02:30:00 60.0625 127.25 129.25 130.5 127.3125 129.375 130.9375 125.625 128.75 130.5 0.00708 0.008301 0.01367216 07/08/2003 02:40:00 60 127.6875 129.25 130.875 127.875 129.3125 131 127.75 128.875 130.6875 0.008545 0.010498 0.01342817 07/08/2003 02:50:00 60.0625 128.25 129 130.0625 128.0625 129 130 127.375 128.375 129.25 0.007813 0.009277 0.01342818 07/08/2003 03:00:00 60.0625 128.125 129.25 130 128.4375 129.3125 130.125 127.8125 128.8125 129.5 0.00708 0.01001 0.01342819 07/08/2003 03:10:00 60.0625 126.5 129.25 130.875 126.875 129.5625 131.25 126.625 129.125 130.875 0.007813 0.009033 0.01318420 07/08/2003 03:20:00 60 127.25 128.1875 129.6875 126.9375 128.25 129.625 126.9375 127.6875 129.375 0.007813 0.010254 0.01391621 07/08/2003 03:30:00 60.0625 127.5 128.6875 130.1875 127.625 128.8125 130.375 127.0625 128.1875 130 0.00708 0.008545 0.01464822 07/08/2003 03:40:00 60 127.25 128.6875 130.125 127.3125 128.9375 130.5 126.75 128.375 130 0.007813 0.009766 0.01440423 07/08/2003 03:50:00 60.0625 126.875 128.1875 129.5 127.375 128.375 129.4375 126.8125 127.75 128.875 0.008545 0.010254 0.01489324 07/08/2003 04:00:00 60.0625 127.375 128.375 130.25 127.625 128.5 130.625 126.875 127.75 130.0625 0.00708 0.01001 0.01611325 07/08/2003 04:10:00 60 128.25 129.875 130.6875 128.375 130 131.3125 127.8125 129.6875 130.4375 0.007813 0.01123 0.01440426 07/08/2003 04:20:00 60 128.5 129.3125 130.625 128.1875 129.3125 130.25 128.125 128.9375 130.25 0.007813 0.009766 0.01318427 07/08/2003 04:30:00 60 128.3125 129.1875 130.8125 127.5 129.1875 130.75 127.8125 128.9375 130.875 0.00708 0.010498 0.01318428 07/08/2003 04:40:00 60 127.5 128.875 130.1875 127.3125 128.8125 130.5625 126.9375 128.375 129.875 0.007813 0.009277 0.01611329 07/08/2003 04:50:00 60 127.1875 128.3125 129.1875 127.5 128.25 129.375 126.5625 127.625 128.625 0.007813 0.009521 0.017822

115

Curva de Carva

0

5

10

15

20

25

30

35

40

00:10:00

01:00:00

01:50:00

02:40:00

03:30:00

04:20:00

05:10:00

06:00:00

06:50:00

07:40:00

08:30:00

09:20:00

10:10:00

11:00:00

11:50:00

12:40:00

13:30:00

14:20:00

15:10:00

16:00:00

16:50:00

17:40:00

18:30:00

19:20:00

20:10:00

21:00:00

21:50:00

22:40:00

23:30:00

Tempo

Potê

ncia

Ativ

a

Figura 5-1 - Curva de Carga de um Dia de Semana

5.1.4.3 Vistoria dos Ambientes

Consiste em vistoriar todos os ambientes da instalação, visando complementar o

banco de dados com informações que não são mostradas a partir da conta de energia e

nem na medição direta.

A utilização de planilhas pré-elaboradas auxiliam na obtenção das informações,

dentre as quais destacam-se:

− Localização exata do ambiente na planta;

− Área útil total;

− Pé direito;

− Número de funcionários/usuários;

− Horários de funcionamento;

− Quadros de distribuição, interruptores e seccionamento dos circuitos;

− Tipo de iluminação, a tecnologia empregada, tipo de lâmpada, número de

lâmpadas;

− Cores de piso, teto e paredes;

116


− Aproveitamento da luz natural;

− Temperatura ambiente;

− Condições de isolamento e vedações, principalmente em ambientes

climatizados;

− Equipamentos existentes, anotando a potência de placa dos mesmos, bem

como tempo estimado de utilização. Quando os dados de placa não puderem

ser obtidos, utiliza-se medidores específicos, como: alicate amperímetro,

wattímetro e multímetro.

− Nível de iluminamento do local. Este índice pode ser medido através do

equipamento luxímetro.

O nível de iluminamento ideal está diretamente relacionado com o tipo de tarefa

a ser realizado e com a idade do usuário. Os níveis de iluminamento medidos devem ser

comparados com os valores recomendados pela ABNT – Associação Brasileira de

Normas Técnicas, norma NBR-5413, a fim de evitar um desperdício de energia com um

superdimensionamento na iluminação. Existem casos onde o local a ser analisado se

encontra com um índice de iluminamento menor que o recomendado pela norma, nestes

casos, o consultor deverá agir de acordo com a sua política pessoal ou consultar o

responsável pelo local para a melhor solução. Não existe unanimidade em relação à

solução a ser adotada. Alguns consultores não interferem na iluminação destes locais,

por acreditarem que este procedimento não está correlacionado com o diagnóstico

energético, pois na maioria das vezes implica em tomar uma decisão, onde como

conseqüência terá um aumento do consumo de energia. Sugere-se, então, estudar a

melhor forma de adequar a iluminação do referido local, pois acredita-se que o

diagnóstico energético, embora tenha o objetivo de reduzir o desperdício, é também

responsável pela adequação das instalações, preservando a segurança e tornando o local

de trabalho o mais confortável possível. Este conceito também é empregado em

sistemas de condicionamento de ambientes e outros regidos pelas normas da ABNT. No

estudo de iluminamento leva-se em consideração a tecnologia de lâmpadas e acessórios

necessários para o seu funcionamento, bem como a luminária que deve ser utilizada,

afim de que a norma seja atendida com o menor consumo possível de energia.

117


No caso de indústrias, especial atenção deve ser dada aos motores elétricos e

suas aplicações. Deve-se verificar a existência de esquema de partida dos motores ou

equipamentos auxiliares (eletrônicos) e sua correta utilização.

Deve-se montar tabelas de acordo com os ambientes a serem estudados, podendo

conter outras informações além das já citadas.

A Tabela 5-2 mostra um exemplo de coleta de dados utilizada em vistorias

realizadas nas escolas municipais de Juiz de Fora, através de um projeto de gestão

energética municipal, desenvolvido no LEENER.

118

Tabela 5-2 - Tabela de Levantamento de Dados a Partir de Vistoria do Local

F16 F32 FC 1x16 2x16 2x32 FC 15W FC 22W F16 F32banheiro da secretaria 2 30 0.5 15sala de computador 1 1 2 68 6 micro e impressora 250 6 1908sala de computador xerox 300 0.5 150sala de computador bebedouro 100 0.5 50secretaria 2 2 4 136 8 1088sala dos professores 2 2 4 136 8 1088almoxarifado 1 2 36 0.5 18banheiro dos professores 1 15 0.5 7.5biblioteca 3 3 6 204 8 Tv e caixa de som 1632entrada 1 1 1 2 58 1 58corredor superior/escada 3 1 6 4 244 2 bebedouro 150 488corredor inferior 1 2 68 8 544corredor entre sala 6 e 7 2 2 30 5 150banheiro masculino 2 4 72 8 576banherio feminino 2 4 72 8 576depósito 1 15 0.5 7.5pátio 6 3 12 6 420 0 2 bebedouros 150 0cantina 2 4 136 8 geladeira duplex 380 10 4888cantina aparelho de som 0cantina freezer horizontal 200 10 2000sala1 6 6 12 408 8 2 ventiladores de teto 300 3264sala2 6 6 12 408 8 2 ventiladores de teto 300 3264sala3 6 6 12 408 8 2 ventiladores de teto 300 3264sala4 6 6 12 108 8 2 ventiladores de teto 300 864sala5 6 6 12 108 8 2 ventiladores de teto 300 864sala6 2 4 2 4 4 8 344 8 2 ventiladores de teto 300 2752sala7 5 5 10 340 8 2 ventiladores de teto 300 2720

Soma Total = 2 47 3 0 17 54 6 1 34 110 755.599067.104

Pot. (w) horas total (wh)

Total em kwh/mês =

Pot. (w) hora Equipamentos

Total em kwh/ano =

AmbienteLuminárias reator eletrônico iluminação

119

5.1.4.4 Entrevista com os Usuários

Outro ponto importante do processo de combate ao desperdício é a postura dos

usuários no que tange a utilização da energia elétrica. A entrevista com os usuários deve

ser encarada com muita seriedade, procurando mostrá-lo o quão importante é o seu

papel dentro do projeto. O usuário da instalação é a pessoa mais preparada para fornecer

as melhores e mais precisas informações a respeito do conforto da instalação, a maneira

com que um determinado equipamento está funcionando, o tempo certo de utilização

dos maquinários e esquema de manutenção, pois é ele quem melhor conhece a rotina do

trabalho realizado no local. Conquistar a confiança deste individuo, faz com que as

informações sejam mais precisas e as implementações realizadas da melhor forma. O

consultor deve se apresentar como parceiro, que pretende ajudá-lo no aprimoramento de

suas atividades, de forma a combater o desperdício. Deve ficar atento para que sua

presença seja encarada como uma ajuda externa e não como uma ameaça ao emprego.

Deve-se incentivá-los a dar sugestões que visem a melhoria do processo produtivo e que

levem a redução do consumo.

5.1.4.5 Análise dos Dados

Ao término do trabalho de levantamento de dados cabe a equipe de consultoria

organizar todas as informações, com o intuito de direcionar os estudos posteriores. A

este procedimento chama-se análise de dados.

Esta análise é a responsável pela determinação do potencial de conservação de

energia de uma instalação. Para isso, torna-se necessário conhecer o seu perfil de

consumo total e de consumo desagregado, ou seja, deve-se construir a matriz energética

da instalação. A matriz energética agrega os usos finais por grupos de equipamentos

com características semelhantes e seus respectivos consumos totais. A partir desta, se

constrói um gráfico de consumo percentual por uso final.

Uma matriz energética, como é mostrado na Tabela 5-3, é uma matriz, cujos

elementos são organizados, de forma a se ter em uma coluna, os equipamentos de uma

determinada instalação, separados por setores, como por exemplo: equipamentos

responsáveis pela refrigeração, aquecimento, esterilização, iluminação, produção,

montagem etc. Na outra coluna é colocado o consumo total destes equipamentos. A

partir desta matriz, monta-se um gráfico em porcentagem, que irá ajudar na elucidação

120


dos principais setores responsáveis pelo consumo de energia do local. Este gráfico é


Tabela 5-3 - Matriz Energética

Equipamentos Consumo

Refrigeração 8,6 kWh

Esterilização 33,9 kWh

Iluminação 51,3 kWh

Outros 6,2 Kwh

51%

34%

9%6%

outrosrefrigeraçãoesterilizaçãoiluminação

Figura 5-2 - Porcentagem de Consumo Por Setor

O perfil de consumo total pode ser obtido através de medições no alimentador

geral da instalação, que deve ser comparado com os valores contidos nas contas de

energia para confirmar sua precisão. Uma variação de até 5% entre os valores medidos e

calculados pode ser considerada aceitável. Este valor percentual de variação tem sido

adotado nos trabalhos desenvolvidos no LEENER. Variações maiores podem

caracterizar aumento do consumo no mês corrente ou erros, tornando necessária uma

revisão dos dados coletados.

O perfil de consumo desagregado das cargas pode ser obtido por medições

diretas nos circuitos de alimentação das cargas individuais. No entanto, normalmente as

121


instalações não possuem circuitos de alimentação independentes para cada uso final, por

exemplo, os sistemas de iluminação e ar condicionado, tornando impraticável segmentar

as medições. Nestes casos a solução é estimar o consumo desagregado com os dados

obtidos na vistoria dos ambientes e entrevista com usuários.

Uma outra forma de análise de dados muito usada nos projetos de eficiência

energética, é a criação de indicadores de uso da energia elétrica. Através das

informações obtidas nas etapas anteriores pode-se calcular indicadores que representem

a relação entre consumo de energia e o produto gerado, serviço prestado, área ocupada,

número de usuários etc.

“Estes indicadores, quando aplicados a diagnóstico energético, permitem um

macro estudo das características de consumo da instalação, possibilitando a

determinação do potencial de conservação de energia elétrica através de comparações

com valores típicos obtidos para instalações com características semelhantes” [ 2 ].

Estes valores típicos para comparação podem ser encontrados em diagnósticos já

realizados (no país ou no exterior) no setor com o qual se está trabalhando. Não existe

um valor exato a ser alcançado, pois os valores obtidos podem variar de região para

região, de instalação para instalação. Deve-se salientar que tais índices podem ser

utilizados como metas a serem alcançadas.

Estes índices são também utilizados no acompanhamento dos resultados das

implementações, permitindo avaliar a evolução da instalação, em relação a sua

eficiência, a partir da análise do histórico dos indicadores. Dessa forma é possível

planejar ações futuras e corrigir as que estão em andamento, minimizando custos e

maximizando resultados.

Além disso, o acompanhamento dos indicadores propicia a criação de um banco

de dados com valores típicos, para cada tipo de atividade e de instalação, possibilitando

a realização de análises preliminares, rápidas e de menor custo, através da comparação

dos valores do banco de dados com os indicadores da instalação obtidos através da

inspeção de ambientes (preenchimento de planilhas) [ 2 ].

122


Dentre os indicadores existentes destacam-se:

A. Custo Médio da Energia (Ce)

Também chamado de custo unitário da energia. Pode ser obtido através da

relação entre o valor da conta de energia (R$) e o consumo mensal (kWh/mês).

(kWh/mês) mensal consumopago(R$)valor ]/)$.[( =kWhmesRCe ( 5.1 )

B. Consumo Mensal por Área Útil (CMAU)

É encontrado através da relação entre consumo mensal (kWh/mês) e a área útil

de instalação (m2). É usado para comparar instalações que possuam atividades

semelhantes. Serve para analisar se a arquitetura do local está sendo bem utilizada,

como por exemplo, se a iluminação natural está sendo bem utilizada, dentre outros.

)(m útil área (kWh/mês) mensal consumo)]./([ 2

2 =mmêskWhCMAU ( 5.2 )

C. Consumo Mensal por Área Útil e Número de Usuários (CMAUNU)

Este parâmetro é similar ao anterior, porém é acrescentado o número de usuários

do local.

usuáriosusuáriosmmêskWhCMAUNU

).(m útil área (kWh/mês) mensal consumo)]../([ 2

2 = ( 5.3 )

D. Fator de Carga(FC)

É um indicador que varia de 0 a 1, obtido através da relação entre a demanda

média (Dméd) e a demanda máxima (Dmáx) registrados num mesmo intervalo de tempo

especificado.

)()( hTkWDkWh

TDTD

DD

FCmáxmáx

méd

máx

méd

∆⋅=

∆⋅∆⋅

== ( 5.4 )

A Equação

( 5.4 ) mostra que o fator de carga também pode ser obtido através da relação

123


entre o consumo de energia elétrica e a demanda de potência máxima, dentro de um

intervalo de tempo.

Este indicador, informa como uma determinada instalação utiliza a energia.

Quanto mais próximo do valor 1, mais otimizado é uso da energia , isto é fácil de ser

comprovado através de uma análise da Equação

( 5.4 ), onde para que a mesma tenha o resultado 1 significa que a demanda

média é igual a demanda máxima , ou seja , toda a potência demanda está sendo

consumida. Um fator de carga baixo indica a existência de consumo de energia elétrica

em curtos períodos de tempo com uma determinada demanda muito alta, o que mostra

que a energia não está sendo utilizada na sua totalidade.

Para aumentar o fator de carga, algumas ações devem ser observadas, dentre

elas: programar o uso de equipamentos, diminuir sempre que possível a ociosidade dos

equipamentos que estão ligados, utilizar equipamentos de forma não simultânea sempre

que possível, não acionar motores que iniciam em carga simultaneamente, fazer

manutenção periódica nos equipamentos e revisar os circuitos elétricos.

E. Potência Instalada em Iluminação por Área Útil (PIAU)

A análise deste indicador permite estimar o potencial de conservação de energia

no uso final da iluminação através de comparações com valores característicos.

)(m útil área PII(W)]/[ 2

2 =mWPIAU ( 5.5 )

Onde PII é a potência ativa total instalada em iluminação em um determinado

local.

F. Consumo Mensal em Iluminação Por Área Iluminada (CMIAI)

É utilizado em comparações com valores típicos obtidos para diversos tipos de

instalações e atividades desenvolvidas. Ele reúne num único indicador as características

elétricas da tecnologia empregada (potência instalada) com os hábitos de uso do sistema

(tempo de operação), uma vez que ele considera o consumo de energia elétrica do uso

final iluminação [ 2 ].

)(m iluminada área (kWh/mês) iluminação em mensal consumo )]./([ 2

2 =mmêskWhCMIAI ( 5.6 )

124


G. Consumo Mensal em Ar condicionado Por Área Climatizada (CMACAC)

É definido da mesma forma que o indicador anterior, porém leva em

consideração o uso final do ar condicionado.

)(m aclimatizad área (kWh/mês) docondicionaar em mensal consumo )]./([ 2

2 =mmêskWhCMACAC ( 5.7 )

H. Potência Instalada em Iluminação por Número de Interruptores (PINI)

Este indicador serve para analisar o acionamento da iluminação. Em muitas

instalações, principalmente as mais antigas, ou de grandes ambientes, diversas

luminárias são acionadas por um único interruptor. Este fato, geralmente, acarreta um

grande desperdício de energia em ambientes com ocupação parcial, pois não se

consegue selecionar apenas as luminárias necessárias para a realização de uma

determinada atividade, permanecendo acesas todas as outras luminárias que não

exercem influência na iluminação do setor em questão.

resinterrupto de número PII(W)]/[ =númeroWPINI ( 5.8 )

Onde PII é a potência ativa total instalada em iluminação em um determinado

local.

I. Porcentagem de Luminárias Defeituosas (PLD)

Este indicador serve para analisar o estado de conservação do sistema de

iluminação. Valores Acima de 5% , podem indicar uma falha no programa de

manutenção da empresa, ou até mesmo um superdimensionamento na iluminação, visto

que mesmo com este valor de defeito ainda se consegue realizar as atividades previstas

no local. Pode ser montado com os valores totais de luminárias da instalação ou apenas

com as de um determinado local em estudo.

100lumináriasde totalnúmero

defeito com luminárias de número[%] ∗=PLD ( 5.9 )

125


5.1.4.6 Alternativas para Diminuir o Desperdício

Concluídas as etapas anteriores, tem-se uma descrição precisa da instalação e um

banco de dados bem estruturado que irá auxiliar na determinação dos potenciais de

economia de energia. Agora cabe a equipe responsável pelo projeto elaborar uma

listagem com todas as alternativas tecnicamente viáveis propostas para combater o

desperdício de energia. Não se deve excluir nenhuma idéia.

Uma vez selecionadas as alternativas tecnicamente viáveis, deve-se calcular o

potencial de conservação de energia elétrica individual de cada uma das ações

propostas. Alguns exemplos destas análises consistem em determinar:

• Quanto de energia pode ser economizada, com a substituição de lâmpadas

fluorescentes comuns por lâmpadas fluorescentes eficientes.

• Quanto de redução de energia pode ser obtido com a utilização da

iluminação natural, através do desligamento de equipamentos de iluminação

durante o dia, construção de clara-bóias, telhados semitransparentes ou mesmo

a abertura de novos vãos.

• Quanto de energia pode ser economizada com a instalação de sensores de

presença em ambientes de uso esporádico e que sempre se encontram

iluminados por luz artificial.

• Qual o potencial de economia de energia que será obtido na substituição do

sistema de variação de velocidade do processo, através da utilização de

inversores de freqüência nos motores responsáveis pela realização da tarefa.

• Quanto de energia pode ser economizada a partir da substituição de motores

convencionais por motores de alto rendimento.

• Qual a possibilidade de substituir a energia elétrica da concessionária por

outro energético ou a utilização de fontes alternativas de energia elétrica, ou

ainda analisar a possibilidade de se implantar um processo de cogeração etc.

126


5.1.4.7 Análise de Viabilidade Econômica

Após a análise segundo o ponto de vista técnico realizada anteriormente, faz-se

necessário o estudo de viabilidade econômica. Resulta deste estudo às alternativas de

ações para economia em energia. A partir daí, deve-se proceder à tomada de decisão, a

qual envolve a escolha de uma ou mais alternativas propostas para otimização do uso da

energia. É importante, portanto, a definição das alternativas e avaliação de suas

conseqüências. Nesta avaliação, a análise técnica deve ser feita em conjunto com uma

análise econômica, a fim de possibilitar uma valoração monetária de seus impactos.

Todas as alternativas devem ser enumeradas de acordo com seu potencial de retorno

monetário. Deve-se sempre realizar uma análise de custo-benefício, lembrando que esta

não se baseia somente nos valores iniciais e sim no desempenho econômico de longo

prazo, considerando vida útil dos equipamentos, taxas e descontos praticados, a fim de

se calcular o valor economizado ao longo da vida útil do equipamento. É aconselhável

que se tenha como princípio da administração superior que a economia obtida com a

implantação de uma ação seja revertida para outros investimentos do projeto, ou seja,

energia economizada, vira fonte monetária para outros investimentos.

O consultor deve apresentar um calendário de implementação das ações

propostas. Em geral, cabe ao cliente resolver qual ou quais ações serão implementadas e

a época da implementação. Cada projeto é analisado de forma individual, de acordo

com o montante disponível para investimento, onde uma ação que se mostre viável em

um projeto pode não ser viável para outro devido a diferença dos valores a serem

investidos

Para ajudar na escolha das ações, algumas perguntas devem ser respondidas:

− Quanto custa cada alternativas?

− Qual a taxa de retorno o investimento?

− Qual o período de amortização?

− Qual é o ganho da empresa com cada alternativa?

O cronograma de implementações descritas acima, tem se mostrado de grande

sucesso no processo de conscientização e reestruturação de instalações de forma a se

tornarem exemplos de sucesso no combate ao desperdício de energia.

127


5.2 Gerenciamento Pelo Lado da Demanda

5.2.1 Introdução

Gerenciamento Pelo lado da Demanda – GLD teve seu surgimento nos EUA na

década de 70, DSM (Demand Side Management). Surgiu com o objetivo de combater os

grandes desperdícios de energia praticados até então, melhorar o fator de carga do

sistema elétrico e incorporar um apelo ecológico, que desde esta época já era de grande

importância. Em toda ação de combate ao desperdício de energia, cria-se uma “sobra”

de energia proveniente da otimização do uso dos energéticos, adiando-se assim a

construção de novas usinas e, no caso das termelétricas, a redução do consumo de

recursos não renováveis.

Em geral, o GLD tem como objetivo principal, a redução da demanda máxima

em uma determinada região, o que leva aos circuitos e equipamentos de geração,

transmissão e distribuição, operarem mais distantes de suas capacidades máximas, com

imediata redução de perdas nos mesmos, aumento do fator de carga da empresa e

economia na geração de energia. Permite, ainda, obter uma visão mais ampla e mais

detalhada de cada segmento de mercado consumidor, no sentido de identificar

oportunidades de investimento e de orientar os usuários com ações de gerenciamento

de cargas e medidas de combate ao desperdício.

O conhecimento, por parte da concessionária, das particularidades e

características do uso final da energia é fundamental para a otimização de suas

atividades, como tal, ela deverá se instrumentalizar para atuar decididamente neste

campo. Através da análise do uso da eletricidade pode-se levar em conta a elasticidade

de longo prazo da demanda, definindo o “marketing” e a política de preços da empresa

[ 9 ].

Deve-se lembrar que, como conseqüência dos programas de GLD, pode-se

chegar a ter tarifas mais justas, devido ao melhor fator de carga e redução na demanda

em horários antes críticos, a energia não desperdiçada e a demanda que fora reduzida

poderão ser disponibilizadas a setores mais rentáveis, melhorando a distribuição no

consumo, retardando os investimentos e aumentando a confiabilidade do sistema.

“A principal vantagem da implementação dos programas de GLD é a

128


maximização do aproveitamento dos recursos já em operação do setor elétrico. Desta

forma, obtém-se, em linhas gerais, redução de custos, maximização da receita e

aumento da confiabilidade do sistema elétrico” [ 50 ].

5.2.2 Definições

Para um melhor entendimento do tema, será mostrado, a seguir, algumas

definições de GLD encontradas na literatura:

“Atuar no perfil de consumo de energia elétrica para aquecimento de água

residencial, refrigeração, equipamentos e iluminação, visando modular a curva de

carga destes usos finais, do segmento residencial e comercial, implica em

alteração de hábitos e costumes dos consumidores e/ou em substituição de

equipamentos” [ 30 ].

“ O Gerenciamento pelo Lado da Demanda- GLD é um conjunto de ações

planejadas, voltadas para administrar a demanda de energia elétrica no interesse

da concessionária de distribuição... ...são práticas e políticas adotadas pelos

planejadores de energia, que encorajam os comsumidores a usar a energia de uma

forma mais eficiente, além de permitir a administração da curva de carga das

concessionárias”[ 37 ].

“Gerenciar a demanda significa criar condições favoráveis ao consumidor,

que justifique a mudança de hábito e costumes, sem prejuízo do conforto e bem

estar, criando a possibilidade de aumentar a rentabilidade das empresas

distribuidoras de energia elétrica, com a possibilidade de otimização tarifária,

maximizando a rentabilidade” [ 48 ].

Através destas definições, fica claro que as ações praticadas pelos projetos

de GLD são implementadas diretamente ou estimuladas de forma indireta pelas

concessionárias de energia, cujo principal objetivo é atuar junto aos consumidores

de forma a modificar a curva de carga do sistema; conforme podem ser vistas na

Figura 5-3. É salutar, que os consumidores adotem estes conceitos de

gerenciamento de energia em benefício próprio, com ou sem a presença das

concessionárias, o que tem sido denominado de eficiência energética nos usos

finais.

129


5.2.3 Tipos de Programas de GLD

Do ponto de vista operacional, existem dois tipos básicos de programas de GLD:

a) Programas que permitem o controle direto da carga, através de ações que

interferem de forma direta no uso da energia pelos consumidores. Para um bom retorno

deste projeto, ele ainda tem que atender a duas condições:

• Capacidade de controlar a carga, no sentido de poder acioná-la ou

interromper seu funcionamento quando necessário, e permitir seleção dos

pontos corretos de operação.

• Possibilidade de verificar a operação em tempo real do recurso, de modo

assegurar a eficiência e confiabilidade do sistema.

b) Programas que não permitem o controle direto da carga, estes procuram

alterar a curva de carga pela mudança de hábitos de consumo, através de projetos de

marketing, campanhas educativas e tarifas diferenciadas.

Para selecionar um programa de GLD deve-se ter em mente quais são os

objetivos a serem alcançados. Portanto, é necessário estabelecer objetivos estratégicos,

de amplo alcance; estabelecer objetivos táticos e operacionais e determinar os objetivos

ligados à forma da curva de carga [ 9 ].

• Objetivos estratégicos - são amplos e geralmente incluem ações no sentido

de melhorar o fluxo de caixa da empresa, aumentar os lucros e ajudar no

relacionamento com os clientes [ 21 ].

• Objetivos táticos e operacionais - onde se procura analisar as ações

específicas a serem implementadas, confrontando alternativas de GLD frente

às de Gerenciamento Pelo Lado da Oferta – GLO. Vale lembrar que os

programas de GLD em geral, despendem um período de tempo menor para

serem colocados em prática que as opções de GLO.

• Objetivos ligados à forma da curva de carga – este é o mais importante

segundo a literatura, pois é através da curva de carga, que se faz verificação e

controle de resultados obtidos no programa adotado, bem como ajustes

necessários para que o programa tenha sucesso.

As ações adotadas para gerenciar a curva de carga dependem do objetivo final

da concessionária, considerando-se a forma de consumo do grupo de consumidores

onde as medidas estão sendo implementadas. Essas ações podem ser adotadas

130


isoladamente ou em conjunto que, de maneira sistematizada, irão refletir diretamente na

curva de carga [ 9 ]. A Figura 5-3 [ 2 ] mostra 6 tipos de ações possíveis de se

implementar um projeto de GLD.

Figura 5-3 - Ações Possíveis de um Programa de GLD

6) FLEXIBILIZAÇÃO DA CARGA

1) CORTE DO PICO DE DEMANDA

3) CONSERVAÇÃO ESTRATÉGICA 4) AUMENTO DE CARGA

5) DESLOCAMENTO DA CARGA

2) PREENCHIMENTO DE VALES

1) Corte do pico de demanda - consiste na redução do consumo de carga da

instalação, em um dado período da curva de carga, devido o desligamento de algum(s)

aparelho(s) na instalação ou por um sistema de comutação de circuitos. Em ambos os

casos, o acionamento pode ser feito de forma manual ou através de um equipamento

limitador de demanda, sendo que este equipamento pode ser acionado por um timer

interno ou dotado de um sistema de controle remoto, controlado a distância pela

131


concessionária ou pelo próprio consumidor. Este achatamento na curva geralmente

acontece no horário de ponta do setor elétrico, fazendo com que a concessionária

consiga uma certa folga na geração, garantindo o fornecimento de energia para todos os

seus usuários. Em contra partida, o consumidor que teve o aparelho desligado, ou o

circuito comutado, passa a usufruir uma tarifa mais baixa que os demais consumidores,

no horário fora ponta.

2) Preenchimento dos Vales – consiste no aumento de consumo nos horários

de vale da curva de carga, fazendo com que a instalação passe a ter um consumo de

energia mais uniforme possível, elevando seu fator de carga. Esta ação deve ser

observada quando na compra de um novo equipamento, que deve preferencialmente

trabalhar nos momentos de vales.

3) Conservação Estratégica - consiste em reduzir o consumo em todos os

pontos da curva. Este fato é conseguido através da reforma de instalações antigas, e da

substituição de equipamentos existentes, por outros mais eficientes, sem a perda dos

benefícios oriundos de sua utilização. Esta ação a primeira vista é mais vantajosa para o

consumidor, visto que este conseguirá uma redução nos valores da conta de energia,

mas pode se tornar muito atrativa para as concessionárias, nos casos onde o limite de

geração de energia, naquele local, já está quase alcançado.

4) Aumento de Carga – consiste em estimular um aumento no uso da energia

em todos os pontos da curva. É uma ação vantajosa onde ocorre sobra de energia.

Também pode refletir um incentivo na melhora da qualidade de vida de uma região,

através da aquisição de bens de consumo, ou ainda, um atrativo na implantação de

novas fontes consumidoras de energia, como bares, industrias, hotéis etc, promovendo o

desenvolvimento no local.

5) Deslocamento de Carga – Consiste no deslocamento de cargas dos horários

de picos de energia para os horários de vales. As concessionárias estimulam o

deslocamento das cargas do horário de ponta para os horários fora ponta, e para isso

elas utilizam as tarifas diferenciadas, cabe ao consumidor escolher a que melhor lhe

atende segundo os critérios descritos no Capítulo 3.

6) Flexibilidade na Forma de Consumo - Consiste em oferecer a certos

consumidores (normalmente industriais) tarifas menores, porém com a aceitação da

parte deles da condição de serem desconectados da rede, caso necessário, para assegurar

a continuidade do atendimento a outros consumidores [ 30 ].

132


5.2.4 Critérios de Implantação de um Programa de GLD

Empresas de energia elétrica Norte Americanas, pioneiras na utilização de

técnicas de gerenciamento pelo lado da demanda, utilizam os seguintes critérios para

julgar alternativas pelo lado da demanda [ 9 ]:

a) Critério do consumidor participante - procura determinar o valor mínimo de

incentivo que deve ser oferecido ao consumidor participante. De acordo com

tal critério, a economia para o consumidor resultante do uso da alternativa mais

o incentivo recebido deverá ser superior aos custos de investimentos e de

operação/manutenção que recaiam sobre ele. Analisando o problema sob a

ótica do homem econômico racional, se isto não for observado, não haverá

nenhum participante no programa ofertado.

b) Critério de minimização das tarifas - tal critério estabelece que as tarifas não

devem aumentar além do valor que teriam na ausência do programa de GLD.

Visa proteger consumidores não-participantes do programa, seja por falta de

oportunidade ou por já terem aderido a outras alternativas anteriores.

c) Critérios de todos os participantes - procura garantir que o custo total aos

consumidores, tanto participantes como não participantes, seja inferior aquele

que decorreria na ausência do programa proposto.

d) Critério social - adota-se a premissa de que os benefícios sociais do

programa de GLD devem ser maiores que os seus custos. Benefícios e custos

são avaliados sob a ótica global, incluindo a concessionária e o sistema externo

a ela.

Estes critérios se tornaram significativos não só no seu país de origem, mas são

utilizados em todo o mundo.

Há 6 enfoques principais que devem ser observados, na elaboração e

implantação deste tipo de projeto; estes enfoques podem ser usados de forma

concomitante, aumentando assim a aceitação e sucesso do mesmo [ 9 ].

1. Programas de educação do consumidor, procurando ensinar ao cliente como

combater o desperdício da energia elétrica, informando sobre as opções de

programas de GLD e como participar destes programas.

2. Programas envolvendo contato direto com o consumidor, por exemplo as

auditorias de energia, propiciando um atendimento personalizado ao usuário e

133


atendendo as questões técnicas mais complexas de programas oferecidos.

3. Programas de cooperação envolvendo grupos que podem influir na

aceitação de programas de GLD, como os engenheiros e arquitetos.

4. Programas envolvendo promoções e publicidades através dos meios de

comunicação, seminários, treinamento, impressão de folhetos e mensagens aos

consumidores com informações sobre as opções e tecnologias oferecidas.

5. Programas envolvendo o uso de tarifas alternativas, tais como o incentivo ao

consumo fora da ponta, procurando promover técnicas de armazenamento de

energia.

6. Incentivos diretos oferecidos pelas concessionárias, que incluem

abatimentos, juros baixos ou outro expediente financeiro. Procura-se reduzir a

barreira de aceitação melhorando o retorno sobre o investimento feito pelo

consumidor.

5.2.5 Impactos Causados Por Programas de GLD

Toda e qualquer mudança acarreta impactos advindos das novas situações, que

serão vividas pelo novo. Uma avaliação das possíveis conseqüências causadas por estas

mudanças, faz-se necessário de modo a avaliar a realidade da implantação do programa.

Esta avaliação é de suma importância para o planejamento a longo e curto prazo, não só

do programa em questão, mas também para os futuros programas que surgiram em

conseqüência dos resultados obtidos.

O estudo de impactos só será completo se for analisado sob a ótica da

concessionária, dos consumidores e da sociedade em geral.

5.2.5.1 Impactos Sobre a Concessionária

A concessionária precisa avaliar o investimento postergado com implantação do

projeto, confrontando estes dados com todos os valores investidos durante sua

realização. Adicionalmente, deve-se avaliar os efeitos sobre a operação diária do

sistema. O saldo deste confronto deve ser positivo ou no mínimo igual a sua receita,

caso não tivesse sido implantado. Este fato é ponto determinante para que a

concessionária passe a admitir o projeto como um caso de sucesso e sirva de exemplo

134


para outros consumidores ou concessionárias de energia. Caso o saldo seja negativo, o

projeto deve ser reavaliado, reestruturado ou até mesmo descartado.

Outro ponto específico é o novo índice de confiabilidade do sistema. “O índice

de confiabilidade deverá refletir, de forma consistente, os custos da energia e a política

de interrupção de carga da concessionária, de modo a que planos equivalentes de

expansão produzam custos totais similares ao se implementarem procedimentos de

emergência, compras de energia de outras empresas por razões de confiabilidade e

alívio de carga” [ 13 ].

Por último, deve ser avaliado o impacto financeiro do programa.

Os impactos financeiros causados na concessionária, devem ser analisados

segundo alguns itens [ 13 ].

a) Esquema de financiamento do programa - incluindo-se a possibilidade da

empresa financiar a instalação e aquisição de equipamentos aos consumidores

participantes.

b) Propostas de incentivos tarifários - quais as conseqüências na receita após

os incentivos serem adotados pelos consumidores.

c) Vida útil dos aparelhos - a vida útil dos aparelhos é fator preponderante nos

cálculos de custo beneficio do projeto. Quando se tratar de aparelhos, devem

ser analisado também as vantagens trazidas, no que tange as funções agregadas

ao mesmo. As novas tecnologias existentes no mercado fazem com que os

aparelhos adotados nos programas de GLD, incorporem múltiplas funções

como: controle de carga, memória de dados, atuação no sistema etc. Isso trás

um benefício adicional para concessionária, reduzindo a aquisição de

equipamentos.

d) Custo de capital - este fator é baseado nos débitos, taxa de retorno e outros

itens oriundos da determinação da taxa mínima de retorno. É uma análise

econômica completa do investimento, garantido a viabilidade ou não do

mesmo.

e) Custos de operação e manutenção

f) Taxa de retirada de consumidores do programa – o números de usuários a se

desligarem do projeto está relacionado com o tipo de equipamento adotado no

mesmo e as mudanças no estilo de vida do consumidor. Muitas desistências

podem colocar em risco a saúde financeira do projeto.

135


g) Facilidade de acomodar incerteza no sistema - Os programas de GLD se

caracterizam por rápido tempo de instalação e relativamente baixa necessidade

de capital, sendo instalados em módulos. Deste modo, permitem atender as

variações de carga sem incorrer em excesso de capacidade, podendo atenuar

impactos financeiros consideráveis no caixa da concessionária.

5.2.5.2 Impactos Sobre os Consumidores

Os programas de GLD geralmente afetam os consumidores de 3 formas:

a) Alteração nas instalações e nos aparelhos elétricos – isso acontece quando

as concessionárias, querem modificar totalmente sua curva de carga, como é o

caso da conservação estratégica, descrita em 5.2.3.

b) Alteração física nas instalações - aqui se enquadra o trabalho efetivo da

arquitetura eficiente, que objetiva reduzir o consumo de energia através da

adequação física das instalações. A construção de jardins, canteiros e espelhos

d`água para amenizar o calor absorvido pela edificação são exemplos de

possibilidade de redução do consumo de energia elétrica por parte dos

equipamentos de conforto ambiental, como ventiladores e aparelhos de ar

condicionado. Outro exemplo interessante é a troca de modelo de janelas, bem

como o local de instalação visando melhorar a circulação natural de ar e a

iluminação. Deve ser analisado até que ponto esta mudança afeta o usuário.

c) Mudança dos hábitos de utilização da energia elétrica – são as mudanças

dos consumidores na forma de utilizar a energia elétrica. Este item está

correlacionado ao item a) e b) afetando-os de forma direta.

O êxito de um programa está intimamente ligado a estes impactos sendo de suma

importância uma campanha educativa bem elaborada, para que os índices almejados no

ato da implantação seja conseguido. Vale a pena lembrar que o consumidor é o principal

agente responsável pelo projeto e é necessária uma avaliação específica dos incentivos,

recebidos por este, para aderir ao projeto. Taxas de descontos muito abaixo das

praticadas na região, grandes modificações no estilo de vida do usuário, mudança na

estética da instalação, falta ou dificuldade de comunicação entre o consumidor e a

concessionária, bem como corte de funcionamento de equipamentos específico por um

período longo, pode causar a desistência dos consumidores em aderir ou continuar no

projeto.

136


5.2.5.3 Impactos Sobre a Sociedade

Para sociedade, os impactos são:

a) A estabilização ou até mesmo a redução nos valores das tarifas de energia.

b) A diminuição do uso de combustíveis nobres, no caso de termoelétricas, que

além de servir de reservas destes bens para uma hora oportuna, também

diminui a agressão ao meio ambiente, a medida que se reduz a sua utilização.

c) Postergação da construção de novas usinas geradoras, a medida que se

consegue diminuir os gastos na geração, transmissão e distribuição. Como

conseqüência evita-se mais uma agressão ao meio ambiente.

5.2.6 Exemplo de projetos de GLD

Troca de Lâmpadas

Muitas companhias elétricas estão subsidiando seus usuários a trocar suas

lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas. Este projeto se justifica pelo

elevado investimento necessário para ampliar a capacidade de geração, sendo de 1,5 e 4

milhões de dólares para cada 1 MW instalado.

Entretanto, economizar 1 MW de energia através da substituição de lâmpadas

são necessários cerca de 500 mil dólares, o que significa uma economia entre 60% a

90%. Assim, os recursos economizados poderão ser investidos em outras áreas,

beneficiando a população.

No México foi feito um investimento de 23 milhões de dólares na troca de

lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas. A demanda de energia foi

reduzida em 80 megawatts, com uma economia de 140 milhões de dólares em

investimentos públicos para uma nova usina.

Em 1993/94 a Tailândia passava por um aumento de demanda de 12 a 15%

anual. Fabricantes, empresários e as companhias de energia se uniram para uma

campanha de troca de lâmpadas fluorescentes tubulares comum, por lâmpadas

fluorescentes tubulares mais eficientes, lá chamadas de TLD. Estas lâmpadas são

conhecidas no Brasil por lâmpadas T5 e economizam em média 10% de energia. Hoje

95% das lâmpadas fluorescentes na Tailândia são TLDs. A companhia energética da

Tailândia calcula que a redução alcançada por este programa no horário de ponta de

137


1997, pode ter chegado a 100 megawatts, o que significa uma economia de 80 milhões

de dólares de investimentos públicos [ 20 ].

Controlador de Carga

Neste tipo de GLD a concessionária controla o uso final de determinado tipo de

equipamento de forma remota ou no próprio local. Através de um canal de comunicação

apropriado a empresa irá controlar, por exemplo, aparelhos de ar condicionado,

desligando e ligando os compressores por períodos determinados. Aos consumidores

participantes são oferecidas vantagens financeiras [ 9 ].

Quando a concessionária quiser desligar a carga do aparelho de ar condicionado,

ela envia um sinal a um receptor instalado na residência do consumidor. Este receptor

recebe o sinal e aciona um relé (de 3 a 5A, normalmente) que interrompe o circuito de

controle de baixa tensão do ar condicionado, cortando o compressor e o ventilador da

unidade. O relé permanece nesta condição (aberto) até que um novo sinal é enviado

para religar o equipamento.

A estratégia a ser usada pela concessionária será caracterizada pelo tempo de

não funcionamento do aparelho, em termos percentuais, relativo ao período de 1 hora.

Assim uma estratégia de 25% seria, por exemplo, ter o equipamento por 7,5 minutos

desligado contra 22,5 minutos ligado.

Concessionárias norte-americanas com este tipo de programa têm divulgado

dados que mostram uma redução da demanda da ponta da ordem de 0,6 a 2,0 kW por

aparelho de ar condicionado residencial [ 9 ].

Outro dispositivo para controle direto da carga é o "relé prioritário". Este

identifica a corrente em circuitos de cargas consideradas prioritárias, isto é, que não

podem ser desligadas. Quando tal corrente alcançar um valor pré-especificado, o relé

desliga a energia de alimentação de outras cargas não prioritárias.

Um controlador de demanda também pode ser empregado para desligar certos

tipos de carga temporariamente. Trata-se de um dispositivo eletromecânico ou

microprocessado que pode ser programado para atuar automaticamente, limitando a

demanda a um certo valor. O ajustamento máximo desta demanda seria feito pelo

consumidor apoiado numa escala de custos versus nível de demanda. As cargas podem

ser desligadas numa seqüência pré-determinada pelo usuário ou ainda pelo sistema de

rodízio.

138


Cabe ainda mencionar o chamado "alerta de ponta de carga". Trata-se de uma

alternativa de GLD onde o consumidor é notificado, via sistema de comunicação

apropriado, da chegada de um período crítico de ponta de carga, sendo solicitado ou

obrigado a reduzir seu consumo.

Também poderão ser usados temporizadores para limitar a demanda de ponta,

deslocar a carga para após a ponta ou reduzir o consumo pela restrição da operação em

alguns períodos do dia. Chaves temporizadas ligariam ou desligariam determinados

aparelhos em instantes de tempos pré-especificados.

Implantação de Tarifa Amarela Este tipo de tarifa visa reduzir o consumo de energia na hora de ponta, que, para

o sistema brasileiro, compreende ao período entre 18:30h e 21:30h. Este é um projeto

experimental que está sendo testado em algumas cidades brasileiras. Para participar

desse experimento, o consumidor deve concordar formalmente com o novo método.

Uma unidade de medição eletrônica substitui os convencionais medidores

eletromagnéticos. Esta modalidade tarifária possui valor diferenciado, de acordo com o

horário do dia e em alguns lugares, podem também variar de acordo com a época do

ano. O valor cobrado pelo consumo no período de ponta é em média 3 vezes maior que

no período fora ponta. A COPEL implantou uma experiência piloto com a Tarifa Amarela em 1998,

tendo resultados positivos. O Projeto teve a adesão de 3 mil clientes em 2000 e hoje

possui 2,5 mil clientes optantes17. Como previsto, muitos clientes não conseguem

reduzir a utilização de eletrodomésticos e iluminação no horário de ponta, das 18:00h às

21:00h, e acabam desistindo da opção. Dois motivos influíram para a decisão da Copel

de não continuar com o Projeto:

• A redução do consumo residencial ocorrida em 2001, por conta da crise do

setor elétrico nacional – “o apagão”, que reduziu muito a necessidade de

diminuir a demanda de energia no horário de ponta;

• O elevado custo dos equipamentos especiais de medição, tornam a relação

custo x benefício do projeto desfavorável.

Não há previsão para a continuidade do Projeto no curto prazo.

139


Programa semelhante foi implementado em de Juiz de Fora - MG, em 1997 e

1998 pela CEMIG. Atualmente, este tarifa não é mais comercializada.

Curtailment

Importante ferramenta de GLD, o "curtailment" se baseia na redução da carga de

alguns consumidores, quando isto for de interesse comum (consumidor e

concessionária).

No período onde ocorre a redução de carga, o consumidor é recompensado pela

concessionária por um valor negociado livremente entre as partes. O "curtailment"

também pode ocorrer com o consumidor "alugando" seus geradores à concessionária.

Ou seja, a concessionária solicita ao consumidor que o gerador seja ligado num

determinado período, e paga a ele uma tarifa negociada livremente por kWh gerado

[ 19 ].

Limitador de Demanda O uso de controladores de demanda tem como objetivo evitar a utilização de

equipamentos elétricos de maior potência, em residências, durante o período definido

como de ponta do sistema elétrico, deslocando o seu uso para o período fora de ponta,

especialmente nas faixas de consumidores com menor consumo (abaixo de 200

kWh/mês ) e, portanto, com um menor fator de carga [ 32 ].

Decidiu-se pela realização de um projeto piloto em um conjunto habitacional no

bairro de Padre Miguel, região Oeste da cidade do Rio de Janeiro, com uma meta inicial

de se instalar 1000 módulos controladores de demanda.

Em resumo, o objetivo do projeto piloto é o de aprofundar as análises de

viabilidade técnico-econômica, na LIGHT Serviços de Eletricidade S.A., para a

implementação do projeto - “Controlador de Demanda para Incentivar o Uso de Energia

Fora do Horário de Ponta”, prevendo o deslocamento de demanda da ponta, enfocando

o deslocamento do uso do chuveiro elétrico e outros equipamentos do horário de ponta

para fora da ponta, ou o uso da eficiência energética de usos finais não passíveis de

17 Informações obtidas com a coordenação de Marketing, Ana Lúcia Lysenki, COPEL

140


deslocamentos, através de um sinal tarifário, que significa um desconto na fatura de

energia elétrica do consumidor.

A escolha da região elétrica para implantação do programa baseou-se em critérios

técnicos relacionados à sobrecarga no sistema. Além disso, como condição para escolha

destes consumidores, considerou-se também que todos eles possuíssem ligação

monofásica, de baixo consumo, homogeneidade de condições sócio-econômicas e

localizados em área com grande concentração de clientes da classe residencial.

O sinal tarifário correspondeu a um desconto linear na fatura do consumidor de

20%, para um intervalo de gerenciamento de 1,5 horas para um período fixo entre

18:00h e 19:30h.

A adesão do consumidor ao programa limitador de demanda estabeleceu-se pela

assinatura de um termo de adesão de forma voluntária.

O módulo transmissor de onda portadora, instalado junto ao transformador de

média/baixa tensão, é o equipamento responsável pela geração e injeção do sinal de

telecomando que indica o início e o fim do período de limitação de demanda, segundo a

ordem de um microcontrolador programável alojado na mesma caixa que abriga o

transmissor. A Figura 5-5 [ 32 ] apresenta a foto do transmissor instalado no poste.

Figura 5-4 - Módulo Transmissor de Sinal

O módulo receptor de onda portadora é o elemento responsável pela recepção do

sinal de telecomando e pelo acionamento do módulo chaveador de carga. Este módulo

fica alojado no painel de medição do edifício, e nesta implementação em particular,

aciona até 8 (oito) módulos de chaveamento de carga, minimizando-se assim o custo da

141


implementação. A Figura 5-5 [ 32 ] apresenta a foto do módulo receptor instalado no

quadro de distribuição do prédio.

Figura 5-5 - Módulo Receptor

O módulo chaveador de carga é uma unidade limitadora de demanda que é

instalada para cada consumidor individualmente. O módulo compõe-se de um contactor

e dois disjuntores de diferentes correntes nominais (40A e 15A). O contactor, ao ser

acionado pelo receptor de onda portadora, comuta a alimentação do consumidor do

disjuntor de 40A para o disjuntor de 15A no início do horário de ponta, retornando ao

disjuntor de 40A ao final deste horário.

A Figura 5-6 [ 32 ] apresenta um diagrama representando as conexões do

conjunto limitador de demanda. A Figura 5-7 [ 32 ], apresenta uma foto com a

instalação de um módulo chaveador em dois consumidores.

Figura 5-6 - Diagrama de Instalação/Ligação

142


Figura 5-7 - Módulo Chaveador

O conjunto instalado em Padre Miguel permite ainda que esta implementação

migre para a configuração completa do sistema, que prevê um enlace de rádio,

possibilitando a centralização total do comando de limitação de demanda em

substituição a programação individual dos transmissores de onda portadora através dos

microcontroladores. A configuração completa do sistema pode ser visualizada na

Figura 5-8 [ 32 ].

Figura 5-8 - Sistema em Configuração Completa

O projeto piloto foi bastante satisfatório na medida em que permitiu alcançar os

seguintes objetivos:

• Elaborar uma metodologia de desenvolvimento, monitoramento e avaliação

de projetos de gerenciamento pelo lado da demanda - GLD;

• Estabelecer um novo conceito em projetos de controle de demanda para

143


consumidores de baixa renda/consumo, ou seja, o gerenciamento da carga

variável (chuveiro elétrico, ar condicionado, ferro de passar, TV, forno

elétrico, microondas, secador de cabelo, etc.) e não de uma carga única

(chuveiro elétrico) como é feito na maioria dos projetos de GLD;

• Caracterizar e estabelecer um público alvo bem definido para projetos de

controle de ponta18, ou seja, consumidores de baixa renda e que possuam os

equipamentos elétricos passíveis de modulação (carga variável);

• Verificar a importância de pesquisas de posse e hábito localizadas (que

podem trazer informações a respeito dos “Free Drivers”) e também das

pesquisas de satisfação que revelaram muitas informações para o

redirecionamento das estratégias de marketing junto ao consumidor;

• Introduzir o conceito de probabilidade de risco associada as variáveis a

serem controladas (demanda deslocada e redução de consumo);

• Associar o ganho de energia, devido a melhoria do fator de carga médio do

sistema, com a demanda deslocada da ponta. Isto possibilita a entrada de novos

consumidores num mercado em expansão gerando um benefício de receita

adicional advindo da venda desta energia nova ao mercado.

• Observar a redução de perdas técnicas, com a modulação, tanto as perdas de

energia quanto as de potência;

• Subsidiar o desenho do projeto para uma futura expansão;

18 Especificamente para o caso de utilização de controladores de demanda. Existem outros formas de controle de ponta tais como a tarifa sinalizada (binômia ou monômia) em que o público alvo é bastante distinto, ou seja, consumidores de médio/alto consumo/renda.

144

ESTUDOS DE CASOS

Capítulo 6

Estudos de Casos

A metodologia de diagnóstico energético, descrito na Seção 5.1.4, bem como os

procedimentos descritos ao longo desta dissertação, serviram como ferramentas

fundamentais na execução de diversos projetos desenvolvidos em parceria com o

LEENER. Neste capítulo apresentam-se alguns projetos de combate ao desperdício de

energia que auxiliaram na consolidação da metodologia apresentada

6.1 Diagnóstico Energético em Escolas

No âmbito do Projeto de Gestão Energética Municipal, realizado em convênio

da Prefeitura de Juiz de Fora e a Faculdade de Engenharia da UFJF, através da

Fundação Centro Tecnológico de Juiz de Fora, foi desenvolvido um amplo programa de

combate ao desperdício de energia nos prédios públicos.

O projeto de combate ao desperdício de energia, desenvolvido com o apoio

técnico do LEENER, baseou-se na metodologia apresentada neste trabalho, sendo

observadas todas as etapas descritas.

O projeto previa a realização de diagnósticos energéticos em Escolas Municipais

e Unidades Básicas de Saúde (UBS), bem como em outras instalações, com o foco no

combate ao desperdício de energia e a adequação das instalações elétricas às normas

145

ESTUDOS DE CASOS

técnicas vigentes, respeitando a arquitetura do local e prezando pelo conforto e

segurança dos usuários.

No âmbito do projeto foi proposta o desenvolvimento de um projeto de

comunicação visual, capaz de apoiar as atividades da campanha educativa e a

divulgação de objetivos, metas e resultados obtidos com o projeto.

A campanha educativa, a ser realizada em todo o município, deveria ser

desenvolvida pelos órgãos competentes da prefeitura. Coube à equipe técnica fornecer

subsídios para sua realização.

Além disso, foi idealizado um programa de capacitação de gestores públicos

visando despertar para a necessidade do combate ao desperdício de energia e orientar as

ações a serem desenvolvidas em cada unidade.

Foram realizados diagnósticos energéticos em 30 escolas municipais de

educação infantil e básica, na zona urbana e rural de Juiz de Fora. Como exemplo

apresenta-se o diagnóstico realizado em uma escola típica de educação básica da zona

urbana do município.

Foram realizadas, umas vistorias técnicas no local, coleta de dados, entrevista

com usuários (professores, funcionários e alunos), análise dos dados coletados e

proposta de implementações. As etapas de implementações das ações propostas e

acompanhamento dos resultados ficaram a cargo da equipe técnica da Prefeitura

Municipal.

Cabe ressaltar que a principal carga instalada é de iluminação. Devido a isso, as

ações de implementação apresentadas, em geral, referem-se a este uso final. Além disso,

seguindo a orientação da coordenação do projeto e devido ao estado geral dos

equipamentos de iluminação, as ações propostas foram a substituição de luminárias,

lâmpadas e reatores, utilizando equipamentos eficientes, bem como a reestruturação dos

pontos de iluminação.

Devido ao estado geral das luminárias, que são muito antigas, não foram

avaliadas alternativas de custo mais reduzido que poderiam ser implantadas, como o uso

de fitas reflexivas. Estas alternativas poderiam reduzir o tempo de retorno do

investimento.

Descrição da Escola

146

ESTUDOS DE CASOS

A escola atende um total de 1116 alunos e 120 funcionários (professores e

servidores), nos três turnos, funcionando de 7:00 às 22:00 horas. A escola possui 14

salas de aulas, secretaria, sala de material, sala de professores, supervisão, sala da

direção, quadra de esportes, banheiros e vestiários, biblioteca, arquivo, sala de vídeo,

refeitório, cozinha e dispensa, salas de dança, artes, laboratórios e ampla área externa.

Vistoria as instalações A época da visita à escola, verificou-se que o sistema de iluminação da escola se

encontrava ultrapassado do ponto de vista tecnológico, sendo predominante o uso de

luminárias (simples, antigas e em péssimos estado de conservação) com lâmpadas

fluorescentes tubulares de 40W, algumas lâmpadas fluorescentes tubulares de 20W e

ainda podia ser encontrado alguns pontos utilizando lâmpadas incandescentes de 60W.

No pátio (área externa) e a quadra da escola utilizavam holofotes com

lâmpadas de vapor de mercúrio de 400W; na área externa que circunda a escola podiam

ser encontradas algumas luminárias utilizadas em iluminação pública, equipadas com

lâmpadas mista de 160W.

Em entrevista com a direção da escola, verificou-se que a comunidade utiliza

eventualmente as instalações. Em acordo com a prefeitura, a igreja do bairro utiliza as

instalações físicas da escola nos fins de semana, sendo que em geral são usadas 10 salas

de aulas nos sábados e alguns domingos para eventos próprios. Além disso, para obter

recursos financeiros, aluga para terceiros (membros da comunidade) a quadra da escola

nos fins de semana.

Através da vistoria feita no local foram constatadas diversas irregularidades nas

instalações elétricas, das quais pode-se destacar: muitas caixas de passagem abertas e

com fios desencapados, interruptores e tomadas quebradas ou sem espelhos, a quadra é

mau iluminada, instalação dos chuveiros apresentando risco de curto circuito, muitos

aparelhos usando extensões e os computadores não possuem aterramento adequado.

Além disso, verificou-se que a quadra possui uma péssima ventilação.

Foram detectados um grande potencial de redução de consumo de energia

elétrica e a possibilidade de utilização da ventilação e iluminação natural.

As implementações a serem realizadas deveriam observar a melhoria da

qualidade de trabalho, conforto visual e a redução do consumo de energia, mas também

a segurança dos usuários e a adequação das normas técnica vigentes.

147

ESTUDOS DE CASOS

Coleta de Dados

Na Tabela 6-1 é mostrado um histórico de consumo da escola, extraído das

ultimas 26 contas de energia, onde a média de consumo é de 2954, 07 kWh/mês. O mês

de Fevereiro de 2002 está com valor 0 (zero), pois não foi encontrada esta conta de

energia nos arquivos da escola. Este histórico é melhor visualizado na Figura 6-1.

Tabela 6-1 - Histórico de Consumo da Escola

jan/01 3946 fev/02 0

fev/01 260 mar/02 1582

mar/01 3111 abr/02 3461

abr/01 4310 mai/02 3504

mai/01 4371 jun/02 3591

jun/01 3311 jul/02 2641

jul/01 3377 ago/02 1529

ago/01 879 set/02 3647

set/01 2621 out/02 3304

out/01 3144 nov/02 3626

nov/01 3092 dez/02 3849

dez/01 3217 jan/03 3593

jan/02 3151 fev/03 3689

148

ESTUDOS DE CASOS

0

1000

2000

3000

4000

5000

jan/01

mar/01

mai/01

jul/01

set/0

1

nov/0

1jan

/02

mar/02

mai/02

jul/02

set/0

2

nov/0

2jan

/03

kWh

Figura 6-1 - Gráfico do Histórico de Contas

Foi feito um levantamento completo dos equipamentos existentes no local,

juntamente como a forma de utilização, o resultado desta coleta de dados pode ser vista

na Tabela 6-2. O valor total do consumo estimado a partir destes dados foi comparado

com os valores medidos através das contas de energia, para garantir a veracidade do

resultado.Outro fator importante a ser observado é que foram levantadas as condições

de iluminação de cada ambiente da escola, utilizando o luxímetro. Estes valores

serviram de subsidio para os estudos luminotécnicos da escola.

Análise dos dados

Através dos dados coletados na etapa anterior, foi feito um estudo completo das

possíveis ações a serem implementadas no local, dando prioridade, a pedido da

Prefeitura, ao sistema de iluminação, onde foram montadas várias simulações no

“software” Relux da empresa Relux Informatik AG, a fim de adequar o sistema de

iluminação da escola, de modo a proporcionar melhor conforto aos usuários,

respeitando as da ABNT vigentes e reduzindo ao máximo o desperdício de energia.

Algumas destas simulações podem ser vistas na Figura 6-2, Figura 6-3, Figura 6-4 e

Figura 6-5 .

149

Tabela 6-2 - Levantamento das Cargas Instaladas na Escola

F20 F40 Inc. 1x20 2x20 1x40 2x40 I 60 F20 F40Andar Inferior

6 2 4 10 490 11 2 xerox, 2 vent. Teto 300 2 131,780 2 comp.+ impr. 300 9 59,4

Arquivo 4 8 380 0 0Banheiro do Arquivo 0 0 0Patio interno 12 12 24 1140 1 25,08Área Externa fundos 415 2 18,26Embaixo da escada 2 2 4 110 0 0Corredor Inferior 8 8 16 760 12 200,64Banheiro Masculino 3 3 6 165 8 29,04Banheiro Feminino 3 3 6 165 8 1 chuveiro 4400 0 29,04Quadra 3320 5 365,2Vestiário Adão 2 1 1 1 1 3 1 145 1 3,19Vestiário Eva 1 1 1 1 2 1 110 1 2,42Sala de Material 1 1 2 55 0,5 1 bebedouro 100 1 2,805Sala dos Disjuntores 1 1 1 55 0,5 0,605Entrada da Quadra 1 1 1 55 0 0Quarto Mat. Contrução 1 1 1 55 0 0Diretoria 1 1 2 95 6 1 xerox, 1 som 500 0 12,54Área Externa Sala artes 845 0 0Sala frente ao laboratório 2 2 4 190 8 1 ventilador teto 200 33,44Laboratório 4 4 8 380 4 33,44Sala de Dança 2 2 4 190 3 2 ventiladores Teto 400 12,54Banheiro Sl. Dança 1 1 2 55 0,5 0,605Sala dos disjuntores 1 1 2 55 1 1,21Sala de Artes 6 6 12 570 4 50,16Sala ao lado dos Disj. 1 1 2 95 6 1 ventilador teto 12,54Banheiro 1 1 2 55 0,5 0,605Sala eletricista 1 1 60 0,5 0,66Sala 1 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Sala 2 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Sala 3 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Sala 4 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Refeitório 6 6 12 570 6 75,24

Secretaria

Obra

2 luminárias 2x20W F + 1 holofote VM 400W + 2 Mista 160W

AmbienteLuminárias reator Iluminação

Pot. (w) horas horas total (Kwh)

Obra

1 holofote - vapor de mercúrio 400W

8 holofotes - vapor de mercúrio 400W

Equipamentos Pot. (w)

150

ESTUDOS DE CASOS

4 4 8 380 10 2 freezeres 400 10 171,60 1 geladeira 100 10 22

Dispensa 1 1 2 95 1 2,09Varanda 1 1 2 95 2 4,18

830 5 91,3480 0 1 Central de refrigeração 400 3 26,4

Andar Superior 0 0Corredor superior 17 17 34 1615 5 177,65

2 2 4 190 8 1 ventilador teto 400 33,440 1 frigobar 80 10 17,60 1 comp. + impr. 200 8 35,2

Banheiro Feminino 1 1 2 55 2 2,42Banheiro Masculino 1 1 2 55 2 2,42Supervisão 2 2 4 190 4 1 ventilador teto 400 16,72Escada 1 1 1 1 2 2 150 5 16,5Sala de Material 2 2 4 110 0,5 1,21

3 3 6 285 2 1 TV + Video 200 12,540 1 retro 200 00 1 ventilador teto 400 0

Sala 5 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Sala 6 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Sala 7 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Sala 8 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Sala 9 6 6 12 570 11 2 ventiladores Teto 400 137,94Sala 10 6 2 4 10 490 11 2 ventiladores Teto 400 118,58Sala 11 9 9 18 855 11 2 ventiladores Teto 400 206,91

1 10 1 2 8 2 18 925 8 2 ventiladores Teto 400 162,80 1comp +impr. 200 6 26,40 1 TV + Video 200 00 2 sons + parab 250 0

Arquivo 1 1 2 95 0,5 1,045Sala 12 9 9 18 855 8 2 ventiladores Teto 400 150,48Sala 13 9 9 18 855 8 2 ventiladores Teto 400 150,48Sala 14 12 12 24 1140 8 2 ventiladores Teto 400 200,64

Soma total = 21 194 1 1 20 11 187 1 41 385 25455 289,5 3992,50547910,06

Sala de Vídeo

Cozinha

5 holofotes vapo de mercúrio 400W3 holofotes com lâmpada mista de 160WÁrea Externa

Biblioteca

Total em Kwh/mês =Total em Kwh/ano =

Sala Professores

151

ESTUDOS DE CASOS

Posição do centro das novas Luminárias:

• Luminária 1: x = 1,06m e y = 1,59m • Luminária 2: x = 1,06m e y = 4,77m • Luminária 3: x = 3,18m e y = 1,59m • Luminária 4: x = 3,18m e y = 4,77m • Luminária 5: x = 5,30m e y = 1,59m • Luminária 6: x = 5,30m e y = 4,77m

Figura 6-2 - Nova Distribuição das Luminárias das Salas 11,12 e 13

152

ESTUDOS DE CASOS

Figura 6-3 - Curvas de Isoluminância da Nova Distribuição das Luminárias das Salas 11,12 e 13

153

ESTUDOS DE CASOS

Posição do centro das novas

Luminárias:

• Luminária 1: x = 0,70m e y = 1,70m

• Luminária 2: x = 0,70m e y = 4,40m • Luminária 3: x = 2,96m e y = 1,50m • Luminária 4: x = 4,96m e y = 4,50m • Luminária 5: x = 4,89m e y = 1,50m • Luminária 6: x = 4,89m e y = 4,50m • Luminária 7: x = 6,82m e y = 1,50m • Luminária 8: x = 6,82m e y = 4,50m

Figura 6-4 - Nova Distribuição das Luminárias da Sala 14

154

ESTUDOS DE CASOS

Figura 6-5 - Curvas de Isoluminância da Nova Distribuição das Luminárias da Sala 14

155

Propostas de Implementações

Depois de analisar todos os dados obtidos ao longo do projeto, foi feita uma lista

detalhada de implantações a serem feitas nos ambientes estudados. Esta lista foi

apresentada a prefeitura que tomou as providencias necessárias para que estas fossem

realmente realizadas. Uma visão geral destas implementações, bem como o impacto na

conta de energia pode ser visto na Tabela 6-3.

Descrição das Luminárias

Luminárias de Sobrepor

Exitentes : - Luminária de sobrepor com corpo e refletor de aço tratado e pintura

eletrostática branca e reator alojado no corpo equipadas com 1 (ou 2)

lâmpada fluorescente tubular de 40W/T12 e reator eletromagnético.

- Luminária de sobrepor com corpo e refletor de aço tratado e pintura

eletrostática branca e reator alojado no corpo equipadas com 1 (ou 2)

lâmpadas fluorescente de 20W/T12 e reator eletromagnético.

Propostas :

- Luminária de sobrepor com corpo de chapa de aço galvanizada e pintada,

refletor facetado em alumínio anodizado de alta pureza e refletância, usando

1 (ou 2) lâmpada fluorescente trifósforo de 32W/T8 com reator eletrônico de

alto fator de potência, sendo todos os elementos com selo Procel/Eletrobrás.

Exemplo: luminária da marca LUMICENTER com código LIER232;

- Luminária de sobrepor com corpo de chapa de aço galvanizada e pintada,

refletor facetado em alumínio anodizado de alta pureza e refletância, usando

1 (ou 2) lâmpada fluorescente trifósforo de 16W/T8 com reator eletrônico de

alto fator de potência, sendo todos os elementos com selo Procel/Eletrobrás.

Exemplo: luminária da marca LUMICENTER com código LIER216.

- Luminária de sobrepor com corpo e refletor de aço tratado e pintura

eletrostática branca equipadas com 1 lâmpada fluorescente trifósforo de

32W/T8 com reator eletrônico de alto fator de potência, sendo todos os

elementos com selo Procel/Eletrobrás. Estas luminárias serão instaladas no

corredor superior.

156

Tabela 6-3 - Previsão de Carga Após Implementações

F16 F32 FC 1x16 2x16 1x32 2x32 FC 15w FC 22W F16 F32Andar Inferior

2 4 10 344 11 2 xerox, 2 vent. Teto 300 2 96,4480 2 comp.+ impr. 300 9 59,4

Arquivo 0 0 0Banheiro do Arquivo 0 0 0Patio interno 12 24 816 1 17,952Área Externa fundos 265 2 11,66Embaixo da escada 55 0 0Corredor Inferior 8 16 544 12 143,616Banheiro Masculino 3 6 108 8 19,008Banheiro Feminino 3 6 108 8 1 chuveiro 4400 0 19,008Quadra 3320 5 365,2Vestiário Adão 1 1 1 3 1 92 1 2,024Vestiário Eva 1 1 2 1 72 1 1,584Sala de Material 1 2 36 0,5 1 bebedouro 100 1 3,396Sala dos Disjuntores 1 1 36 0,5 0,396Entrada da Quadra 1 1 36 0 0Quarto Mat. Contrução 55 0 0Diretoria 1 2 68 6 1 xerox, 1 som 500 0 8,976Área Externa Sala artes 585 0 0Sala frente ao laboratório 4 4 8 272 8 1 ventilador teto 200 47,872Laboratório 4 8 272 4 23,936Sala de Dança 2 4 136 3 2 ventiladores Teto 400 8,976Banheiro Sl. Dança 1 2 36 0,5 0,396Sala dos disjuntores 1 2 36 1 0,792Sala de Artes 6 12 408 4 35,904Sala ao lado dos Disj. 1 2 68 6 1 ventilador teto 8,976Banheiro 1 2 36 0,5 0,396Sala eletricista 0 0,5 0Sala 1 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 2 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 3 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 4 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Refeitório 6 12 408 6 53,856

1 Lâmpada e reator de vapor de sódio de 250W

h total (Kwh)Luminárias

h Equipamentos

1 Lâmpada e reator de vapor de sódio de 250W

reator Iluminação(w) Ambiente

Secretaria

(w)

157

ESTUDOS DE CASOS

4 8 272 10 2 freezeres 400 10 179,840 1 geladeira 100 10 30

Dispensa 1 2 68 1 1,496Varanda 1 2 68 2 2,992

530 5 58,30 0 1 Central de refrigeração 400 3 36

Andar Superior 0 0Corredor superior 12 16 16 576 5 63,36

2 4 136 8 1 ventilador teto 400 23,9360 1 frigobar 80 10 240 1 comp. + impr. 200 8 35,2

Banheiro Feminino 1 2 36 2 1,584Banheiro Masculino 1 2 36 2 1,584Supervisão 2 4 136 4 1 ventilador teto 400 11,968Escada 1 2 68 5 7,48Sala de Material 2 4 72 0,5 0,792

3 6 204 2 1 TV + Video 200 8,9760 1 retro 200 00 1 ventilador teto 400 0

Sala 5 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 6 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 7 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 8 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 9 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 10 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736Sala 11 6 6 12 408 11 2 ventiladores Teto 400 98,736

11 22 748 8 2 ventiladores Teto 400 131,6480 1comp +impr. 200 6 26,40 1 TV + Video 200 00 2 sons + parab 250 0

Arquivo 95 0,5 1,045Sala 12 6 6 12 408 8 2 ventiladores Teto 400 71,808Sala 13 6 6 12 408 8 2 ventiladores Teto 400 71,808Sala 14 8 8 16 544 8 2 ventiladores Teto 400 95,744

Soma total = 0 102 0 1 16 22 159 0 0 33 340 17105 290 2901,82934821,948

2 Lâmpadas e reatores de vapor de sódio de 250W

Cozinha

Área Externa

Sala Professores

Sala de Vídeo

Biblioteca

Total em Kwh/mês =Total em Kwh/ano =

158

Descrição das Lâmpadas Fluorescentes Tubulares Propostas Características Físicas:

Bulbo: T8

Revestimento interno: Trifósforo

Comprimento: 1200 mm (32W) e 590 mm (16w)

Característica Elétrica:

Potência nominal: 32W e 16W

Características Fotométricas:

Temperatura da Cor: 4000K a 5000K

Fluxo luminoso após 100 horas > 2700 lúmens (32W) e > 1200 lúmens (16W)

Rendimento > 80 Lm/W

Características Gerais:

Vida média > 12000 h , ou vida mediana > 20000 h

Posição de trabalho : horizontal

Exemplos de Marca/ Modelo : GE/ Trimline F32 (16) T8/SPX41/RS –

PHILLIPS/ TLDRS 32(16)/84 – SYLVANIA/ Octron F32(16)041SS –

OSRAM/Lumilux L32(16)/21-840

Descrição das Lâmpadas Fluorescentes Compactas Propostas Lâmpada com reator eletrônico integrado

Fabricante: Qualquer fabricante desde que tenha recebido o Selo

Procel/INMETRO de desempenho 2003

Potência: 15W e 22W

Tensão: 127 V

Vida Média: 7500 horas

Descrição dos Reatores Eletrônicos para Lâmpadas

159

ESTUDOS DE CASOS

Fluorescentes Tubulares (T8) Propostos Fabricante: Qualquer fabricante desde que atenda as especificações a seguir.

Características Gerais

Tipo de lâmpada: deverá atender as seguintes características:

- Duplo para duas lâmpadas de 32W;

- Duplo para duas lâmpadas de 16W;

- Simples para uma lâmpada de 32W;

- Simples para uma lâmpada de 16W.

Tensão de entrada AC: 108 a 132 V

Perdas no reator: < 2 %

Freqüência na lâmpada : 28kHz a 50 kHz

Fator de potência: > 0,96

Distorção harmônica total (THD): < 10%

Interferências eletromagnéticas: de acordo com a FCC - “Federal

Communications Commissions of USA”- “classe A”

Ballast factor: > 90%

Vida útil: 15 anos

Em conformidade com as normas de segurança NBR-14417 (IEC – 928) e de

desempenho NBR – 14418 (IEC – 929)

Análise Econômica O investimento necessário para a implementação do projeto será de R$20.811,05

O retorno do investimento vai acontecer em 4,28 anos, obtido através da divisão

normal entre o investimento e a economia mensal obtida, sem levar em consideração as

taxas de juros, ou seja, cálculo do pay-back simples descrito na Equação ( 6.1 ).

REDINVbackPay =− ( 6.1 )

Onde:

INV = investimento necessário para a implementação do projeto;

RED = redução monetária obtida na conta a partir das

implementações.

160

ESTUDOS DE CASOS

Nos cálculos não foram considerados os efeitos da inflação, nem de aumentos

tarifários, os quais quando ocorrem aumentam o benefício e reduzem o tempo de

retorno. 4 meses após o término das implementações, houve um aumento das tarifas de

energia, que passaram a ser de R$ 0,444357, o que fez com que o tempo de retorno do

investimento passasse a ser no total de 3,63 anos, melhorando ainda mais a economia

anual, que passou a ser de R$ 5816,63 por ano.

Considerações Finais

A diferença de valor existente em relação à média de consumo nos últimos

meses da instalação e o valor levantado de carga se deve a existência de muitas

lâmpadas queimadas e a sazonalidade de utilização da escola, onde podemos destacar:

período de férias, greve, paralisações, feriados, reuniões, festa da comunidade, uso da

quadra nos fins de semana, uso de algumas salas pela igreja nos fins de semana. Essa

diferença, no entanto não compromete os estudos e os dados levantados, além disto

houve a ampliação de carga na escola recentemente com a inauguração das salas:

Laboratório de Ciências e Sala de Artes; sendo assim, tomamos com base de cálculos a

Tabela 6-2, onde temos uma descrição de aparelhos e horários de utilização, fornecendo

uma precisão nos cálculos, tornando este relatório bem próximo da realidade.

Vale a pena ressaltar que a escola também possui um sistema de alarme,

interfone e campainhas em uso, mas foram deixados de fora dos cálculos pelo pequeno

consumo de energia.

Tabela 6-4 - Tabela de Síntese

Consumo Atual em MWh/ano 47,91

Consumo após implementações em MWh/ano 34,82

Economia obtida em MWh/ano 13,09

Economia obtida em Reais/ano 4.860,85

Investimento em R$ 20.811,05

161

ESTUDOS DE CASOS

Tabela 6-5 - Compra e Retirada dos Materiais

Compra Retirada (Sobra)

Luminária Luminária

1x16 W 1x20 W

2x16 W 2x20 W 4

1x32 W 1x40 W

2x32 W 90 2x40 W 112

1x40 comum 12

Arandela Mega Light

Lâmpada Lâmpada

15 W – FC 20 W 37

22W - FC 40 W 372

16 W – T8 33 Incandescente

32 W – T8 340 V. mercúrio 400 W 6

V. Sódio 250W 6

Reator Reator

1x16 W 1 1x20 W 1

2x16 W 16 2x20 W 18

1x32 W 22 1x40 W 10

2x32 W 159 2x40 W 181

V. Sódio 250W 6 V. mercúrio 400 W 6

Obs: Todo o material que será retirado da escola, e que ainda estiver em bom

estado de conservação, poderá ser reaproveitado em outros locais mantidos pela

prefeitura , ou negociado com outras empresas, diminuindo assim consideravelmente o

investimento inicial, conseqüentemente melhorando o tempo de retorno deste

investimento. Este reaproveitamento correrá por conta da Prefeitura Municipal de Juiz

de Fora.

162

ESTUDOS DE CASOS

Tabela 6-6 - Previsão de Investimento Para as Implemenetações

Material Custo/ R$ Quantidade total / R$Luminária

código LIER232 45,44 90 4089,6código LIER216 35,15 0,00Luminária comum 1x40W 15,00 12 180,00

Lâmpadas32W 8,47 340 2879,8016w 8,47 33 279,5115w 15,00 0,0022w 20,00 0,00250W sódio 31,00 6 186,00

Reatores1x16 35,70 1 35,702x16 35,70 16 571,201x32 32,04 22 704,882x32 32,04 159 5094,36p/ lâmpada de vapor de sódio 250W 65 6 390,00

Outros Materiaiscabos, canaletas, interruptores, quadro de disjuntores, tampa cega, tomadas, espelhos 860,00

Mão-de-obraluminárias 20,00 215 4300,00arandela e FC 10,00 0,00Luminárias p/ Vapor de sódio 250W 40,00 6 240,00outros serviços 1000,00

20811,05Valor total em R$ =

Vantagens Técnicas Obtidas Após as Implementações

• Redução de aproximadamente 27,31 % no consumo de energia elétrica,

equivalentes a 13,09 MWh/ano;

• Melhoria na qualidade de iluminação do local, de aproximadamente 20%,

proporcionando uma adequação de lux e conforto visual, de acordo com as

normas técnicas existentes, para os ambientes estudados;

• Aumento no intervalo de troca de lâmpadas e reatores.

163

ESTUDOS DE CASOS

Vantagem Econômica Obtida Após as Implementações Redução de R$ 4.860,85 por ano na conta de energia. Este valor foi obtido,

tomando como base de cálculo a Tarifa CEMIG de Agosto de 2003, onde o valor de

KWh/mês é de R$ 0,371341 , para o tipo de consumidor em questão.

6.2 Adequação Tarifária de Um Estádio de Futebol

A análise tarifária de uma instalação, realizada durante o projeto de combate ao

desperdício de energia pode resultar na economia significativa de recursos financeiros

que podem ser aplicados nas ações propostas ao longo do projeto de eficientização. A

fim de elucidar de forma quantitativa os benefícios advindos de uma análise tarifária,

será descrito o estudo realizado em um estádio de futebol da cidade de Juiz de Fora.

Inicialmente, observou-se que o estádio, alimentado pela concessionária com

tensão de fornecimento de 23 kV, estava enquadrado como consumidor do Grupo A4,

tarifária Convencional. A partir de um estudo do seu histórico de contas, verificou-se a

possibilidade de alteração do enquadramento tarifário, baseado no Artigo 81 da REN

456, desde que não tevesse tido outra modificação contratual nos últimos 12 meses:

“Art. 81- Relativamente à unidade consumidora do Grupo A, com instalações

permanentes para a prática de atividades esportivas ou parques de exposições

agropecuárias, o consumidor poderá optar por faturamento com aplicação da

tarifa do Grupo B correspondente à respectiva classe, desde que a potência

instalada em projetores utilizados na iluminação dos locais seja igual ou

superior a 2/3 (dois terços) da carga instalada na unidade” [ 5 ].

Os valores de demandas e consumos de energia, observados nas faturas de

energia , permitiram a alteração na modalidade tarifária, passando a ser aplicada a tarifa

do Grupo B, mais precisamente B3, onde haveria uma redução substancial nos valores

praticados. A reclassificação da unidade consumidora obedeceu ao Artigo 19, inciso I,

da mesma Resolução:

“Art.19- Nos casos em que a reclassificação da unidade consumidora implicar

em alteração da tarifa aplicada, a concessionária deverá proceder os ajustes

necessários conforme as situações indicadas nos incisos I e II deste artigo,

emitir comunicado específico informando ao consumidor as alterações

164

ESTUDOS DE CASOS

decorrentes e observado os prazos a seguir fixados:

I – Redução da tarifa: a reclassificação deverá ser realizada imediatamente até

a data da apresentação da primeira fatura corrigida;” [ 5 ].

Do Artigo 34, o fator de potência das instalações da unidade consumidora do

Grupo B será facultativo. Para efeito de faturamento, deverá ser verificado pela

concessionária por meio de medição apropriada, sendo admitida a medição transitória,

desde que por um período mínimo de sete dias consecutivos [ 5 ]. Como neste local já

se encontrava instalado um medidor eletrônico, onde era feito o monitoramento da

energia reativa consumida, pode-se verificar que o fator de potência da instalação não se

enquadrava nos limites estabelecidos pela REN 456, o que gerava um acréscimo da

fatura de energia, devido ao pagamento da parcelas referentes ao consumo de energia

reativa excedente. Sendo assim, para atender ao artigo 47, que trata do faturamento de

unidades consumidoras do Grupo B, foi feito um estudo para a instalação de banco de

capacitores visando adequação à legislação. A Tabela 6-7 apresenta os valores em

Reais das faturas de energia do estádio, como consumidor do grupo A4 (valores

cobrados) e os valores simulados considerando-o como consumidor do grupo B3, com

correção do fator de potência.

Estes valores consideram as tarifas praticadas pela CEMIG, no período de maio

a julho de 2003.

Tabela 6-7 - Valores de Contas a Pagar

meses Valor pago

Grupo A4

Valor a ser pago

Grupo B3

05/2003 R$ 7897,25 R$ 3743,11

06/2003 R$ 6925,65 R$ 1069,46

07/2003 R$ 6811,37 R$ 1069,46

Correção do Fator de Potência Para a análise da correção do fator de potência da instalação, foi necessário a

utilização de um analisador de energia modelo MARH-21, do fabricante RMS Sistemas

Eletrônicos. Com este equipamento pode ser obtida a a curva do fator de potência e

demanda dos três transformadores que alimentam o estádio. As grandezas foram

medidas em intervalos de tempo de 5 minutos. Dessa forma, foi feita uma análise

165

ESTUDOS DE CASOS

individual dos transformadores, considerando a operação em plena carga (para simular

horário de jogos ) e a vazio (para simular outros horários).

A instalação conta com dois quadros de distribuição dos circuitos (QGBT 1 e

QGBT 2), , sendo o QGBT1 destinado a 1 transformador abaixador de 23kV - 380V e o

QGBT2 destinado a 1 transformador abaixador de 23kV - 380V e outro transformador

abaixador de 23kV - 220V.

QGBT 1 - Transformador de 380 V Na Figura 6-6 e Figura 6-7 são mostrados respectivamente a curva de demanda

e fator de potência deste transformador com carga respectivamente.

Figura 6-6 - Curva da Demanda do Transformador 380V do QGBT1

166

ESTUDOS DE CASOS

Figura 6-7 - Curva do Fator de Potência do Transformador 380V do

QGBT1

Através do banco de dados criado pelo aparelho instalado verificou-se que o

menor fator de potência encontrado com carga era de 0.85, onde a demanda neste

momento era de 125,4 kW.

( )[ ] ( )[ ]}coscos.{ atualnovocorr artgartgDkVAr θθ −=

( 6.2 )

Onde:

edição, ou demanda no mesmo

instant o

corrigido, ou fator de potência após a

instalaç

θatual = fator de potência a ser corrigido.

o valor de

mercado mais próximo do calculado adotado pra instalação foi de 30 kVAr.

kVArcorr = valor do banco de capacitor a ser instalado;

D = demanda máxima do ciclo de m

e d fator de potência a ser corrigido;

θnovo = fator de potência

ão do banco de capacitor;

Usando a Equação ( 6.2 ), pode-se calcular o banco de capacitor necessário

para a correção do fator de potência para o valor de 0,93, ficando assim acima do valor

especificado pela norma. A valor encontrado foi de 28,24 kVAr, sendo que

167

ESTUDOS DE CASOS

Nos momentos de funcionamento a vazio, o menor fator de potência foi de 0,4.

Nesta situação, segundo o fabricante do transformador, seria necessária a instalação de

um banco de 5 kVar.

QGBT 2 - Transformador de 380 V Este transformador possui valores de cargas instaladas, curvas de carga e fator

de potência simulares ao de 380 V do QGBT 1. Sendo assim, sua análise pode ser feita

da mesma forma descrita no QGBT 1.

QGBT 2 - Transformador de 220 V Na figura SSS3 e figura Ssa3 são mostradas respectivamente a curva de

demanda e fator de potência deste transformador com carga.

Figura 6-8 - Curva da Demanda do Transformador 220V do QGBT2

168

ESTUDOS DE CASOS

Figura 6-9 - Curva do Fator de Potência do Transformador 220V do

QGBT2

Através do banco de dados criado pelo aparelho instalado verificou-se que o

menor fator de potência encontrado com carga era de 0.83, onde a demanda neste

momento era de 27,5 kW.

Usando a Equação ( 6.2 ), podemos calcular o banco de capacitor necessário

para a correção do fator de potência para o valor de 0,93, ficando assim acima do valor

especificado pela norma. A valor encontrado foi de 7,6 kVAr, sendo que o valor de

mercado mais próximo do calculado adotado pra instalação foi de 7,5 kVAr.

Nos momentos de funcionamento a vazio, o menor fator de potência foi de 0,4.

Nesta situação, segundo o fabricante do transformador, seria necessária a instalação de

um banco de 2,5 kVar.

Ação Proposta

Avaliando os resultados das análises, foi proposto a CEMIG o re-

enquadramento tarifário e a solicitação de um prazo de três meses para implementação

da correção do fator de potência. A instalação passou a ser tarifada como Grupo B3

sem a cobrança de excedente de reativos durante este período.

Para a correção do fator de potência, sabendo-se que todas as cargas eram

ligadas de uma só vez e o problema de diferença de consumo de reativo observado para

a situação de carga e a vazio, foi verificada a possibilidade da instalação de:

169

ESTUDOS DE CASOS

• Instalação de um conjunto de capacitores, num valor total de 25 kVAr, que

seria instalado após as chaves de acionamento das cargas e um banco de 5

kVAr, fixo, junto ao transformador (antes da chave de acionamento), situação

que aconteceria nos QGBT 1 e 2 nos transformadores de 380 V;

• Instalação de um capacitor de 5 kVAr, que seria instalado após as chaves de

acionamento das cargas e um banco de 2,5 kVAr, fixo, junto ao transformador

(antes da chave de acionamento), situação que aconteceria nos QGBT 2 no

transformador de 220 V.

Porém, o sistema que efetivamente foi instalado conta com 3 jogos de bancos de

capacitores, sendo 2 jogos compostos por capacitores de diferentes valores, que juntos

perfazem um total de 30kVAr e 1 outro com total de 7,5 kVAr. Estes jogos são

controlados por um sistema eletrônico que monitora em tempo real o fator de potência e

aciona os bancos de acordo com o necessário, evitando-se assim valores fora dos

especificados na REN 456. A opção por estes conjuntos, baseou-se na possibilidade de

maior flexibilidade de se enfrentar futuras eventualidades: a queimada de um banco

acarretaria pouco ou quase nenhum acréscimo na conta e, maior facilidade caso seja

necessário expandir o sistema.

O preço total das ações propostas foi de R$ 17.000,00. Após o término das

implementações e da análise das contas pagas nos 4 meses subseqüentes a

implementação, constatou-se uma redução no valor pago de aproximadamente R$

5000,00 por mês, o que demonstrou que os investimentos foram pagos com a

economia obtida em apenas 4 meses.

6.3 Projeto de Combate ao Desperdício de Energia em Uma Igreja

Este projeto teve como objetivo, propor um novo sistema de iluminação para a

área central de uma Igreja, localizada na cidade de Juiz de Fora. Por área central deve-

se entender o ambiente onde são realizadas as missas, bem como os três pontos

principais de acesso ao interior da Igreja e o local onde fica o coral. Estão excluídos,

desta forma, os demais setores localizados da Igreja. Excluiu-se também do novo

projeto, a iluminação específica para o altar, visto que ela pode ser considerada

170

ESTUDOS DE CASOS

adequada (conjuntos de refletores com lâmpadas halógenas e multivapores metálicos).

Por determinação da administração da Igreja, o projeto de iluminação deveria

propor um sistema moderno, mais atraente, que resultasse num posicionamento de

luminárias em um plano de altura superior a 5m, que atendesse as normas da ABNT

vigentes e que fosse concebido segundo os conceitos de combate ao desperdício de

energia.

Situação Antes das Implementações A Figura 6-10 mostra detalhes da iluminação anteriormente implantada na Igreja

(área central). Excluindo a iluminação do coral (superior e inferior), Hall de entrada

principal e portais de acesso lateral, estavam instaladas 16 luminárias que pendiam do

teto por meio de eletrodutos a uma altura de cerca de 3,5m do solo. Cada luminária

comportava 4 lâmpadas fluorescentes convencionais (T12) de 40W. Por outro lado, as

luminárias do coral (superior e inferior), apesar de não serem instaladas à mesma altura

das demais, somavam 4 calhas com 4 lâmpadas fluorescentes convencionais (T12) de

40W, cada. As áreas de acesso, que também eram do tipo fluorescente, comportavam

cada uma apenas duas lâmpadas fluorescentes T12 de 40W, resultando em 7 conjuntos.

Todos os reatores utilizados para o funcionamento das lâmpadas eram eletromagnéticos

Assim, a iluminação destas áreas possuíam uma potência total instalada mostrada na

Tabela 6-8:

Tabela 6-8 - Carga Instalada

Área interna: 20 luminárias com 4 lâmpadas de 40W 3200 W

Áreas de acesso: 4 luminárias com 2 lâmpadas de 40W 320 W

Reatores eletromagnéticos: 23 com potência em torno de 30W 690 W

Total 4210 W

171

ESTUDOS DE CASOS

l

i

c

a

R

i

á

l

n

Entrada Lateral

Hall de E

Figura 6-10 - Representação d

As Figura 6-11 e Figura 6-12 a

mplementações, a uma altura de 80 c

onsiderando as lâmpadas novas, descons

s áreas de acesso frontal e laterais. O

elux. Percebe-se que a área mais c

luminadas entre 100 lx e 150 lx e outras

reas, próximas à entrada principal da igr

x. Vale salientar que, em medições feitas

a verdade, pontos com iluminância inf

Coral

Altar

ntrada Principal

a Iluminação Antes das Imp

presentam a distribuição lum

m do solo, no interior do c

iderando os holofotes do alta

gráfico foi obtido com o us

entral da igreja apresenta

entre 150 lx e 200 lx. Apena

eja, apresentam iluminância e

no local, através do luxímetr

erior a 70 lx e não superior

Entrada Latera

lementações

inosa antes das

orpo da Igreja,

r e não incluindo

o do “software”

grandes regiões

s duas pequenas

ntre 200 lx e 250

o, foi encontrado

a 170 lx. Estes

172

ESTUDOS DE CASOS

resultados confirmam a situação teórica prevista na simulação computacional. A melhor

iluminação, encontrada em poucas áreas simuladas, deve-se a uma configuração ideal,

com luminárias e lâmpadas novas. Isto, contudo, não se verifica na prática onde, por

inspeção, observou-se a existência de lâmpadas queimadas e luminárias envelhecidas.

Iluminância (lux)

Figura 6-11 - Curvas de Isoluminância para o Sistema de Iluminação Antes

das Implementações em escalas de cinza

173

ESTUDOS DE CASOS

Iluminância (lux)

Figura 6-12 - Curvas de Isoluminância para o Sistema de Iluminação

Proposto em Números

Iluminação Proposta A norma brasileira que determina as condições recomendadas de iluminação

para diversos ambientes é a NBR 5413 da ABNT. De acordo com esta norma, o

ambiente da Igreja se enquadra na categoria ABNT B (IESNA D), onde se prevê que as

tarefas principais sejam relacionadas com a leitura de textos com bom contraste, sem a

exigência de elevada precisão ou rapidez para execução das atividades. A idade média

dos usuários pode ser considerada entre 40 e 55 anos. Desta forma, aplicando os

critérios da norma, pode-se concluir que os requisitos de iluminância do ambiente

situam-se na faixa de 200 lx a 300 lx. Com base nesta premissa, foi proposto um novo

projeto de iluminação para o ambiente interno da Igreja. Os equipamentos e

174

ESTUDOS DE CASOS

componentes, bem como o posicionamento e altura das luminárias do projeto proposto,

foram associados ao ambiente como mostra a Figura 6-13.

Figura 6-13 - Representação do Projeto de Iluminação Proposto.

Nesta representação tem-se que:

• Todas as luminárias (representadas por círculos) abrigam lâmpadas

multivapores metálicos, HQI 250W, à exceção das que se encontram nos

corredores laterais (área Z, seis no total), que receberam lâmpadas HQI 70W

(estas são posicionadas nos centros dos vãos a 40cm do teto);

• As luminárias do vão central (área X, seis no total) foram posicionadas a 6m

do piso. As luminárias das áreas laterais dianteiras (área Y, duas no total)

foram posicionadas a 5m do piso;

175

ESTUDOS DE CASOS

• As luminárias do coral (superior e inferior) são fluorescentes de 32W, alta

eficiência, dotadas de reator eletrônico.

Além destes dados, deve-se ressaltar as seguintes informações adicionais:

• Na Figura 6-13 não foram mostradas as luminárias instaladas nos vãos de

acesso (frontal e laterais). O acesso principal conta, depois da realização do

projeto, com duas luminárias de duas lâmpadas fluorescentes T8 de 32W, cada.

As entradas laterais receberam luminárias de duas lâmpadas fluorescentes de

32W, cada. Os acessos somam, assim, um total de 8 lâmpadas de 32W;

• Sabe-se que as lâmpadas HQI exigem reatores e ignitores necessários ao seu

funcionamento. Para a potência de 250W, o conjunto reator/ignitor consome

uma potência adicional de 30W. Para a potência de 70W, o consumo adicional

é de 11W. As lâmpadas fluorescentes usam reatores eletrônicos eficientes, de

elevado fator de potência. Este produto consome cerca de 8W quando

alimentando um conjunto de duas lâmpadas fluorescentes T8 de 32W.

Desta forma, a potência instalada relativa ao projeto proposto é mostrada na Tabela 6-9:

Tabela 6-9 - Carga Instalada do Projeto Proposto

Área interna (X +Y): 8 luminárias com 1 lâmpada HQI de 250W 2000 W

Área interna (Z): 6 luminárias com 1 lâmpada HQI de 70W 420 W

Coral (superior e inferior): 6 luminárias com 2 lâmpadas de 32W 384 W

Áreas de acesso: 4 luminárias com 2 lâmpadas de 32W 256 W

Reatores/Ignitores para lâmpadas HQI de 250W: 8 com potência de 30W 240 W

Reatores/Ignitores para lâmpadas HQI de 70W: 6 com potência de 15W 90 W

Reatores eletrônicos para lâmpadas T8 de 32W: 10 com potência de 8W 80 W

Total 3470 W

Deste modo, o projeto proposto representa uma redução na potência instalada de

740W. Esta nova configuração de luminárias e nova tecnologia foi simulada no

“software” Relux. Além da evidente economia resultante desta configuração, previu-se

que a maior parte do corpo da Igreja estará iluminada com uma iluminância média de

250lx, sendo que importantes áreas estarão com mais de 300lx. Estes dados podem ser

confirmados por meio da curva de distribuição luminosa simuladas, apresentadas nas

Figura 6-14 e Figura 6-15.

176

ESTUDOS DE CASOS

Vale ressaltar que tanto as simulações das Figura 6-14 e Figura 6-15 quanto a que foi

apresentada nas Figura 6-11 e Figura 6-12 não levaram em consideração a iluminação dos

refletores especiais já existentes no altar da Igreja.

Iluminância (lux)


Proposto em Escalas de Cinza

177

ESTUDOS DE CASOS

Iluminância (lux)


Proposto em Números

Componentes do Sistema de Iluminação Proposto Os equipamentos utilizados na elaboração das implementações foram do

fabricante Lumicenter, devido um acordo entre a igreja e a empresa responsável pela

execução da obra. As luminárias empregadas para as lâmpadas HQI foram do tipo

holofote com refletores de acrílico opalino importado modelo RN10P10250, como


178

ESTUDOS DE CASOS

(a) Figura 6-16 - Luminária Modelo RN10P10250 da Marca Lumicenter.

As luminárias utilizadas para as lâmpadas fluorescentes T8 de 32W são do

modelo AN03S232, como mostra a Figura 6-17.

Figura 6-17 - Luminária Modelo AN03S232 da Marca Lumicenter

A Fig. 10 mostra as curvas de distribuição luminosa das luminárias utilizadas no

projeto

179

ESTUDOS DE CASOS

(a)

(b)

Figura 6-18 - Curvas de Distribuição Luminosa Típicas Para as Luminárias

(cd/1000lm) - (a) Luminária RN10P1250; (b) Luminária AN03S232

O custo dos componentes e materiais do sistema de iluminação proposto,

segundo cotações junto aos revendedores levantados na primeira semana de Junho de

2004, foi de R$ 8422,28 (oito mil, quatrocentos e vinte e dois reais e vinte e oito

centavos). Porém, ainda que seja prevista uma redução no consumo de energia da

instalação, e uma melhoria mínima de 160% dos valores em lux, é importante ressaltar

que não faz sentido, para este caso, realizar uma análise de retorno de investimento. Isto

ocorre porque a essência do projeto é a atualização tecnológica dos materiais e

equipamentos empregados na iluminação da Igreja, de forma a implantar um projeto

adequado às normas da ABNT, concebido segundo os critérios de combate ao

desperdício de energia. Neste sentido é possível citar ainda, como principais vantagens

da nova concepção, o ganho de vida útil dos equipamentos, materiais e redução nos

gastos com manutenção.

As Figura 6-19 e Figura 6-20 mostram as fotos da igreja antes e depois das

implementações respectivamente.

180

ESTUDOS DE CASOS

Figura 6-19 - Foto da Igreja Antes das Implementações

Figura 6-20 - Foto da Igreja Depois das Implementações

181

CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS

Capítulo 7

Conclusão e Trabalhos Futuros

7.1 Conclusão

Atualmente, graças ao avanço socioeconômico e o desenvolvimento tecnológico

e industrial brasileiro, aliados aos novos programas de universalização do acesso à

energia elétrica, como o programa Luz para Todos, a taxa de crescimento anual

(estimada) de consumo de energia elétrica do país tende a ultrapassar os 4.6% a.a.

Para suprir esta demanda crescente, o Brasil deverá implementar ouras formas

de geração de energia, sempre pensado na qualidade de vida de sua população e

respeitando o meio ambiente. Uma destas formas de geração muito eficiente, nada

poluente e bem mais barata que a construção de novas usinas é o combate ao

desperdício de energia.

Combater o desperdício de energia significa usufruir do conforto e das

vantagens proporcionados pela energia elétrica, da melhor maneira possível,

diminuindo o máximo possível os custos, sem abrir mão da qualidade dos serviços e

equipamentos.

Além da economia obtida na fatura de energia, o combate ao desperdício trás

vantagens para o consumidor, para a concessionária e para o país. Dentre elas, pode-se

citar:

182


• Cria a consciência contra o desperdício, cultura do uso racional dos

energéticos;

• Reduz custos para o setor elétrico, para os consumidores e para o país;

• Posterga ou reduz os investimentos na expansão do sistema elétrico;

• Melhora o controle do processo de produção e equipamentos;

• Minimiza o impacto ambiental causado pelas instalações de geração,

transmissão e distribuição de energia.

Verifica-se uma crescente consciência com o meio ambiente. Além disso,

observa-se que as organizações e cidadãos devem contribuir na busca da qualidade total

dos processos de produção, na melhoria contínua dos processos, materiais e nas

mudanças de hábitos de consumo.

Em todo projeto de combate ao desperdício de energia, uma etapa importante é a

avaliação do histórico de contas e análise tarifária, devido à possibilidade de obtenção

de recursos financeiros necessários para os investimentos futuros, através da possível

eliminação de multas indesejáveis. Desde modo, a análise tarifária e a avaliação do

histórico de contas podem ser consideradas como um possível fundo virtual de recursos.

O trabalho de combate ao desperdício de energia tem como principal objetivo a

mudança dos paradigmas atuais da sociedade, buscando desenvolver uma nova cultura,

através da formação de cidadãos conscientes com as necessidades de preservação

ambiental. Para tanto, é importante a utilização de equipamentos e processos de

produção mais eficientes. Para a disseminação desta nova cultura, deve-se atuar em dois

focos principais: Vertente Humana e Vertente Tecnológica.

A vertente humana trata da mudança de hábitos de consumo, formação e

qualificação profissional.

A vertente tecnológica refere-se a aplicação de novas tecnologias na produção e

manutenção de equipamentos e ambientes. Com isso, promove-se a redução dos custos,

mudanças no processo produtivo e de manutenção, na arquitetura das edificações, nas

relações concessionária consumidor e perspectivas de cogeração e geração própria.

Para que um programa de combate ao desperdício tenha êxito é necessário um

acompanhamento rigoroso de todas as atividades desenvolvidas, estabelecer metas de

redução de consumo e avaliar periodicamente os resultados obtidos. A importância do

estabelecimento destes “programas” se deve ao fato de que, por melhores resultados

183


que apresente, as ações isoladas tendem a perder seu efeito ao longo do tempo.

Na etapa do diagnóstico energético deve-se identificar as oportunidades de

redução das perdas, avaliar alternativas, implementar soluções para reduzir o consumo

de energia e/ou, se possível, deslocá-lo para horários adequados, de acordo com o

modelo tarifário adotado.

Para que seja feito de forma organizada, torna-se necessário um roteiro de

atividades com etapas bem estruturadas.

Este trabalho apresenta uma metodologia para a realização de diagnósticos

energéticos, que tem sido utilizada com êxito em diversos trabalhos já implementados.

A descrição das etapas detalhadas no texto, mostra como é importante estruturar bem

cada uma das atividades a serem desenvolvidas. As etapas básicas de um diagnóstico

são: visita as instalações; levantamento de dados; vistoria dos ambientes; entrevista com

os usuários; análise dos dados; alternativas para redução do consumo; análise de

viabilidade econômica.

O desenvolvimento de programas de GLD, estruturados e avaliados

adequadamente, são fundamentais para a redução da demanda máxima de determinada

região, levando os circuitos e equipamentos de geração, transmissão e distribuição a

operarem mais distantes de suas capacidades máximas, com redução de perdas,

melhorias no fator de carga e economia na geração de energia.

Deve-se lembrar que, como conseqüência dos programas de GLD, pode-se

chegar a ter tarifas mais justas e que a energia não desperdiçada e a demanda reduzida

poderão ser disponibilizadas a setores mais rentáveis, melhorando a distribuição no

consumo, retardando os investimentos e aumentando a confiabilidade do sistema.

A partir das investigações teóricas, consultorias prestadas e desenvolvimento de

projetos executados, ao longo do todo o processo de elaboração deste trabalho, conclui-

se que os benefícios propiciados com o combate ao desperdício de energia são pouco

conhecidos e muitos ainda não se conscientizaram de sua da importância. Esta área,

ainda incipiente, possui um grande campo de desenvolvimento a ser explorado, podendo

ser expandida para outros insumos, como: água, matéria-prima, mão-de-obra e outros

energéticos.

Fica como resultado adicional, a necessidade de ações contínuas de formação e

de atualização tecnológica, sendo de suma importância a divulgação dos conteúdos

abordados neste trabalho junto às escolas e aos profissionais que atuam nas instalações

184


elétricas, pois estes são agentes das mudanças atuais, na idealização de projetos, e

futuras. Denotou-se, então, a necessidade de se investir na elaboração de documentação

que subsidiasse os estudos de combate ao desperdício, principalmente para orientação

de equipes que tem o papel de decidir sobre a escolha das alternativas dentro de um

processo de diagnóstico energético, fato que motivou a elaboração desta dissertação.

7.2 Trabalhos Futuros

Objetivando a continuidade dos estudos realizados ao longo de todo o processo

de elaboração deste trabalho sugere-se novos temas a serem aprofundados:

• Estudo de novas tecnologias para os diferentes usos finais, visando à

redução no consumo de energia elétrica;

• Desenvolvimento de um projeto de disseminação do uso de fontes

alternativas de energia, focado para pequenos produtores rurais de agricultura

familiar e população de baixa renda, visando a melhoria da qualidade de vida.

• Desenvolvimento de um projeto de uso de fontes alternativas de energia

como uma solução para o suprimento de sistemas isolados e artifícios nos

programas de Gerenciamento pelo Lado da Demanda;

• Estudos de caso em diversas instalações industriais, visando identificar casos

de sucesso no Combate ao Desperdício de Energia, principalmente em sistemas

motrizes e suas aplicações;

• Realização de projetos de Combate ao Desperdício de Energia em pequeno e

médios consumidores do setor comercial, público, rural e industrial, visando

consolidar ainda mais a metodologia proposta neste trabalho;

• Estudo de novos materiais e novas tecnologias, tais como célula

combustível.

185

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Capítulo No. 1 - Versão 3