Estudos de casos (E3AC)

Estes estudos de casos foram realizados com dados coletados em indústrias participantes do projeto EFICIND (projeto financiado pela FINEP com a finalidade de prospecção de potenciais para eficiência energética de segmentos dos setores industrial e de serviços) em coautoria entre o autor dessa dissertação de mestrado (Rafael Rodrigues da Silva) e:

 Planta A: Paulo Cesar Silva (aluno de mestrado do programa de Planejamento de Sistemas Energéticos da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP e Engenheiro de Projetos da instalação em que um dos sistemas de ar comprimido analisado está instalado).

1º passo - Scorecard (DOE)

2º passo - E3AC (PROCEL)

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 Planta B: Leandro Cesini (aluno de mestrado do programa de Planejamento de Sistemas Energéticos da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP e Engenheiro da instalação em que um dos sistemas de ar comprimido analisado está instalado).

 Planta C: Everson Odilson de Morais (aluno de mestrado do programa de Planejamento de Sistemas Energéticos da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP e Engenheiro do departamento de Energia Corporativa da empresa, cuja planta possui um dos sistemas aqui analisados).

Para ter-se uma ideia do tamanho dos sistemas, os mesmos têm parâmetros básicos dos compressores sintetizados na tabela 5.2.

Tabela 5.2: Lista de compressores das três plantas com sistemas de ar comprimido analisados

Planta A

Compressores (Pressão nominal = 6,9 bar) Tipo Quantidade Potência [kW] Capacidade [Nm³/h]

1 2 250 2500

2 1 180 1600

3 3 160 1500

Total 6 1160 11100

Planta B

Compressores (Pressão nominal = 7,1 bar) Tipo Quantidade Potência [kW] Capacidade [Nm³/h]

1 4 74,6 760

Total 4 298,4 3040

Planta C

Compressores (Pressão nominal = 7,1 bar) Tipo Quantidade Potência [kW] Capacidade [Nm³/h]

1 1 257,3 2614

Total 1 257,3 2614

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Adicionalmente foram considerados para as simulações dos três sistemas os seguintes parâmetros de entrada para o programa e que precisam ser investigados quanto à precisão e factibilidade em estudos futuros nas plantas:

 Horas de funcionamento em carga: 4928 horas/ano;  Horas de funcionamento em alívio: 1643 horas/ano;  Potência em vazio: 35% da vazão em carga;

 Redução de temperatura de ar na admissão do sistema: 5 ºC;  Redução projetada de pressão no sistema: 1 bar;

 Vazamentos: 20% da capacidade do sistema (nos dados de entrada esses 20% foram forçados através dos tempos de teste conforme descritos em 0);

 Custo da energia: R$180/MWh.

Os anexos B1, B2 e B3 apresentam os relatórios completos do E3AC para as análises aqui descritas para as plantas A, B e C, respectivamente.

5.2.2.1 Resultados e discussão

A tabela 5.3 sintetiza os resultados das análises descritas para os três sistemas de ar comprimido distintos. Pode-se notar que as perdas por temperatura ficaram percentualmente iguais, assim como os dados de entrada das análises (queda de 5ºC). As perdas por pressão ficaram percentualmente próximas e refletem a entrada das análises (queda de 1 bar, sendo que no sistema da planta A pressão atual é de 6,9 bar, enquanto nas demais essa pressão é de 7,1 bar). As perdas por vazamentos ficaram percentualmente também iguais e refletem a entrada das análises (20% da capacidade total do sistema e não do ar comprimido gerado).

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Tabela 5.3: Síntese dos resultados das análises para os três sistemas de ar comprimido com o E3AC (valores absolutos em base anual).

Resumo das perdas Planta A Planta B _{Planta C}

Temperatura

Perda percentual: 1,66 1,66 1,66 % Consumo excedente: 94.894 24.411 21.048 kWh/a Custo excedente: 17.080,84 4.393,90 3.788,71 R$/a

Pressão

Perda percentual: 7,75 7,37 7,37 % Consumo excedente: 443.027 108.377 93.450 kWh/a Custo excedente: 79.744,90 19.507,85 16.820,94 R$/a

Vazamentos

Perda percentual: 20,00 20,00 20,00 % Consumo excedente: 1.143.296 294.103 253.595 kWh/a Custo excedente: 205.793,28 52.938,54 45.647,06 R$/a

Total

Consumo excedente: 1.681.217 426.891 368.093 kWh/a

Custo excedente: 302.619,02 76.840,29 66.256,71 R$/a

Fonte: Elaboração própria com dados do E3AC.

Os números totais de perdas acompanham, como era de se esperar, a dimensão dos sistemas analisados, sendo que o maior dos sistemas (planta A) apresentou o maior potencial de racionalização e assim por diante. Para ter-se uma ideia, tal análise apresentou um potencial de racionalização de aproximadamente R$ 300 Mil anuais para a planta A.

Os valores percentuais de perdas no E3AC se referem ao percentual da energia gasta com os compressores em carga, desprezando a energia gasta com os compressores em alívio e, para o autor deste trabalho esta é uma falha, já que o sistema como um todo consome mais energia e o valor percentual não se refere a todo o consumo.

141 5.2.2.2 Informações adicionais

A simplicidade de análises do programa chama atenção, mas também expõe fragilidades. Considerando o módulo de entrada de dados dos compressores, não há opções de compressores e tipos de controle sobre os mesmos. Os dados de entrada são potências em carga e em vazio, capacidades, tempos de operação em carga e em vazio e número de estágios apenas. A falta de parâmetros sobre o controle do compressor e o comportamento do rendimento em situações de demanda intermediárias (com o uso de dampers, válvulas de alívio sem operar o compressor em vazio, inversores de frequência, escalonamento de pressões em diferentes máquinas, etc.) dificulta a análise e força o analista a usar a criatividade de forma um pouco exagerada para não modelar o sistema de forma muito distante da real.

No entanto, a simplicidade das análises pode ser muito bem vinda para análises preliminares, mesmo com a necessidade de grande simplificação do modelo perante a realidade.

A não abordagem do tema de recuperação de calor é visto como uma falha pelo autor deste trabalho, já que grandes sistemas possuem um grande potencial de uso do calor desperdiçado em outros sistemas da instalação que requeiram calor (como por exemplo, aquecimento de água de alimentação de caldeiras, vestiários, etc.)

O autor recomenda o uso do E3AC considerando-se suas limitações e exigências por parte do analista, aqui discutidas, e partindo-se do pressuposto que análises mais profundas são necessárias para uma possível análise econômica de modernização de um sistema existente.

O valor percentual de perdas deve estar bem esclarecido para os interessados nas análises desenvolvidas com o programa.

A análise apresentada nesta seção tem grande parte das informações equalizadas entre as plantas com o intuito de se entender o comportamento do programa frente a certas variações de parâmetros. Isto é, apesar de os modelos terem dados reais das plantas, algumas informações são iguais entre os mesmos, no modelo.

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