Redução do consumo de energia em conjunto industrial

O projeto de eficiência energética relatado neste artigo consistiu na substituição dos sistemas de iluminação e ar condicionado e melhorias no de ar comprimido de um complexo fabril. O investimento, de cerca de R$ 960 mil, proporcionou economia de energia de 671,5 MWh por ano, com redução da demanda no horário de ponta. A iniciativa inclui substituição de lâmpadas e sistemas de condução da luz natural, entre outras soluções.

Ana Maria Maranho dos Santos e Rubens Leme Filho, da AES Eletropaulo

Data: 20/02/2017

Edição: EM Fevereiro 2017 - Ano - 45 N^o 515

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Fig. 1 – Polo industrial da Polimold

Em 2014, a AES Eletropaulo publicou a primeira chamada pública para a seleção de projetos de eficiência energética, disponibilizado R$ 6,8 milhões para a iniciativa. O projeto de eficiência energética apresentado à concessionária pela Polimold, maior fabricante de porta moldes da América Latina, foi aprovado e focou na modernização do sistema de iluminação e de ar condicionado e reparos no sistema de ar comprimido no polo fabril da companhia.

A iluminação ineficiente foi substituída por luminárias de elevada eficiência com lâmpadas fluorescentes tubulares do tipo T5. Em quatro unidades fabris, além da eficientização da iluminação artificial, foi instalado um sistema de iluminação natural, denominado Solar Tube, que conduz a luz do dia para os ambientes através de tubos. Os 16 equipamentos de ar condicionado existentes foram trocados por aparelhos novos com Selo Procel de economia de energia. Já os equipamentos de ar comprimido foram considerados eficientes, não sendo viável sua substituição. No entanto, foram identificados vazamentos na linha de distribuição, cuja eliminação garantiria o alívio do sistema e a economia de energia.

A implantação do projeto demandou R$ 956 544,55. Desse total, R$ 728 479,93 foram provenientes do PEE Programa de Efi ciência Energética e o restante, R$ 228 064,62, foi investido pela Polimold.

Desenvolvimento

Sistema de iluminação Iluminação artificial – O polo industrial da Polimold é formado por cinco fábricas um prédio administrativo. Cada uma das fábricas tem características específicas, com ambientes planejados de acordo com seu modelo de produção. Por exemplo: a fábrica 5 possui um laboratório de precisão climatizado destinado às peças de alta precisão.

Fig. 2 – Iluminação natural e artificial fábrica 4

Fig. 3 – Iluminação natural Solar Tube fábrica 4

No sistema de iluminação, as lâmpadas ineficientes foram substituídas por fluorescentes tubulares tipo T5 de 25 W, para os escritórios e áreas administrativas, e de 50 W, para áreas de produção, todas com reatores eletrônicos. Houve a padronização dos tipos de luminárias e lâmpadas, a fim de facilitar o estoque e proporcionar redução dos custos de manutenção.

Fig. 4 – Iluminação natural Telhado da fábrica 3

No estudo luminotécnico, foi identificado que os níveis de iluminamento nas fábricas eram, em média, de 80 lux — valor inferior aos requisitos mínimos da norma ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013 [1], que prescreve de 200 a 300 lux. Sendo assim, foi necessário um novo layout para as luminárias existentes, aproveitando a infraestrutura da fábrica. Por fim, foi realizada a troca de toda a iluminação dos setores de produção, com a substituição das lâmpadas de 105 W e HO de 2 x 110 W por luminárias de alta eficiência de 2 x 50 W, adequando a iluminância às normas ABNT. Nas áreas administrativas e de estoque, que contavam com lâmpadas variadas de 2 x 32 W, 2 x 40 W e 4 x 40 W, foram instaladas luminárias de alta eficiência de 2 x 25 W.

Para o cálculo das economias, foi realizada a correção da linha de base. A modernização do sistema de iluminação, a nova distribuição das luminárias e o aproveitamento da luz solar reduziram em 8,9% o número de luminárias instaladas. Além disso, foi realizada a padronização dos modelos de lâmpadas existentes.

A tabela I apresenta o número de luminárias modernizadas. Já a tabela II mostra o novo sistema de iluminação.

Fig. 5 – Novos equipamentos de ar condicionado

Iluminação Natural A Polimold já utilizava os benefícios da iluminação natural em uma de suas fábricas, por meio de telhas transparentes. No entanto, o sistema era ineficiente por diversos fatores, como necessidade de limpeza constante, perda de translucidez com o passar do tempo e aquecimento do ambiente pela passagem direta da luz solar. Por meio do projeto, foram instaladas nas fábricas 53 luminárias Solar Tube, que transmitem a luz do sol através de tubos altamente reflexivos e filtram os raios UV e os comprimentos de onda infravermelhos, diminuindo a transmissão de calor para o ambiente e conduzindo a alto índices de eficiência energética.

Para garantir os níveis de iluminamento previstos na norma NBR 8995-1, o sistema de iluminação artificial projetado considerou o uso de dimerização automática nas áreas atendidas pelas Solar Tube. Esta medida possibilitou redução complementar de energia, mantendo pelo menos 95% das luminárias da produção desligadas durante o dia.

Condicionamento Ambiental A Polimold conta com diversos equipamentos de ar condicionado em seu polo industrial. Grande parte deles estavam obsoletos, não resfriando o ambiente adequadamente (tabela III). O projeto de eficiência energética para o sistema de ar condicionado foi baseado na troca dos equipamentos existentes por outros com tecnologia inverter, que têm maior eficiência. O sistema de velocidade variável faz com que os compressores variem de acordo com a carga térmica exigida. Entre os benefícios dessa tecnologia estão:

temperatura desejada atingida mais rapidamente;
redução em até 40% do consumo de energia elétrica;
sem picos de correntes e afundamentos de tensão;
temperatura do ambiente mandita sem oscilações;
função da secagem de serpentina, evitando formação de mofo e odor;
gás refrigerante ecológico R-410 A; e
filto de íons desodorizantes

A tabela IV apresenta as características dos novos equipamentos instalados.

Ar comprimido – O ar comprimido é fornecido por três compressores: dois de 45 kW instalados na fábrica 1 e um de 65 kW implantado na fábrica 4. A pressão de operação dos compressores é de até 10 bar, e a distribuição do ar comprimido para as fábricas é executada por linhas aéreas externas e internas. O ar comprimido alimenta os tornos e os terminais de montagem e limpeza em pressão de utilização de 8 bar. Os vazamentos nas linhas de ar comprimido são responsáveis pelo aumento do consumo de energia em relação às necessidades nominais. As perdas de energia em sistemas de ar comprimido são associadas à pressão de operação e ao diâmetro do furo.

A verificação dos pontos de vazamento foi realizada através de um equipamento específico de ultrassom. Foram identificados 21 pontos de vazamento, os quais exigiam maior trabalho do compressor, ocasionando maior consumo de energia. lux — valor inferior aos requisitos mínimos da norma ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013 [1], que prescreve de 200 a 300 lux. Sendo assim, foi necessário um novo layout para as luminárias existentes, aproveitando a infraestrutura da fábrica. Por fim, foi realizada a troca de toda a iluminação dos setores de produção, com a substituição das lâmpadas de 105 W e HO de 2 x 110 W por luminárias de alta eficiência de 2 x 50 W, adequando a iluminância às normas ABNT. Nas áreas administrativas e de estoque, que contavam com lâmpadas variadas de 2 x 32 W, 2 x 40 W e 4 x 40 W, foram instaladas luminárias de alta eficiência de 2 x 25 W.

Na maior parte dos casos, foram encontrados vazamentos nos pontos terminais de utilização e nos pontos de conexão dos dispositivos, devido ao desgaste pela vibração dos equipamentos e componentes. De uma forma geral, as linhas de ar comprimido não apresentaram vazamentos nos trajetos. Devido ao bom estado de conservação dos compressores, não foi necessário substituí-los.

Com base nos vazamentos encontrados com o ultrassom, foi possível determinar a energia desperdiçada. Os serviços de reparo envolveram principalmente a adequação dos pontos de conexão, com baixo grau de complexidade. A tabela V apresenta as perdas de vazão e a energia equivalente.

Com a troca das peças com vazamentos, um dos compressores de 45 kW deixou de ser utilizado para suprir a necessidade de ar da linha, gerando maior eficiência energética. Após a implementação, verificou-se que, em comparação com a primeira medição, não houve modificação significativa na operação do sistema sob a produção.

Conclusões

Sustentabilidade

Com a utilização da luz solar no ambiente fabril, a Polimold investiu em sustentabilidade. As luminárias Solar Tube garantiram o aproveitamento da luz solar de forma direcionada, com bloqueio dos raios UV e IV e sem aumento da temperatura na fábrica, além da redução do consumo de energia elétrica.

Correção dos níveis de iluminamento

Após o estudo luminotécnico, verifi cou-se que os níveis de iluminamento das fábricas estavam abaixo dos índices recomendados pela NBR 8995. Com a implementação do projeto e a correção dos níveis de iluminamento, as fábricas ficaram mais claras, gerando conforto ergonômico para os funcionários.

Economia de energia

O projeto realizado na Polimold proporcionou economia de energia de 671,5 MWh por ano, com redução da demanda no horário de ponta de 95,9 kW (veja tabela VI).

Referências

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas: ABNT NBR ISO/CIE 8995-1:2013: Iluminação de ambientes de trabalho. 2013.

Aneel Agência Nacional de Energia Elétrica: Manual para elaboração do programa de eficiência energética, Brasília, 2008.

Ministério do Trabalho e Emprego: Norma Re gu la mentadora 10: Segurança em instalações e ser viços em eletricidade. Brasília, 2004.

Este artigo é uma adaptação/resumo de trabalho apresentado no XXII Sendi - Seminário Nacional de Distribuição de Energia Elétrica (novembro de 2016, em Curitiba, PR).