Auditoria energética a uma empresa do setor têxtil

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UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO

Auditoria Energética a uma Empresa do setor Têxtil

Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica

Diana Portela Granja

Professor Doutor Amadeu Duarte da Silva Borges

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ii Dissertação apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica, realizada sob a orientação do Professor Doutor Amadeu Duarte da Silva Borges do Departamento de Engenharias da Escola de Ciências e Tecnologia da Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro.

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iii A ti, Rui.

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Agradecimentos

Aos meus pais que sempre se mostraram disponíveis para ajudar, pelo investimento que fizeram comigo a nível profissional.

Ao Professor Doutor Amadeu Duarte da Silva Borges, agradeço a disponibilidade para comigo e a oportunidade que me deu para trabalhar com ele num tema pretendido.

Aos meus irmãos que sempre me deram força e coragem para continuar em frente.

Ao meu namorado que sempre me apoiou nos melhores e piores momentos da vida académica e durante a realização da dissertação bem como pela paciência e carinho que demonstrou para comigo.

À empresa Sidónios Íntimo S.A., em especial ao Doutor Bruno Sidónio pela oportunidade dada e por toda a disponibilidade prestada sempre que solicitado.

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v

Resumo

A necessidade do consumo de energia pela população tem aumentado substancialmente devido ao desenvolvimento ocorrido na sociedade ao longo dos tempos. Este aumento do consumo tem degradado o país e o planeta, tanto a nível económico como ambiental, devido aos custos que a energia acarreta e aos gases libertados para a atmosfera na queima de combustível para a sua produção. Para combater esta degradação foram propostas metas nacionais e europeias para a diminuição dos consumos energéticos e a adoção do uso de energias renováveis e limpas.

Os consumos intensivos de energia verificam-se, maioritariamente, nos setores da indústria e dos transportes, daí a necessidade de adotar novas medidas que farão com que o consumo de energia das instalações diminua substancialmente. A adoção de equipamentos mais eficientes é uma das medidas que fará baixar os consumos. A instalação de sistemas de produção de energia através de fontes renováveis é também uma das formas mais utilizadas para diminuir os gastos mensais com energia elétrica e térmica. Com a adoção de algumas medidas nos setores mais afetados, a melhoria da economia e do meio ambiente é possível.

O presente trabalho tem como objetivo principal a elaboração de uma auditoria energética à empresa Sidónios Íntimo Confeções S.A., inserida no ramo da indústria têxtil. Esta auditoria tem como finalidade analisar a instalação a nível energético. Com a análise dos consumos anuais dos diferentes tipos de energia, pretende-se torná-la mais eficiente energeticamente.

Na primeira fase da auditoria energética foram recolhidas todas as informações necessárias à execução da mesma, como consumos de energia e eficiência de cada equipamento, fontes de desperdício, como também a recolha das faturas de energia da instalação referentes ao período de um ano de funcionamento da empresa.

Seguidamente foram tratadas todas as informações recolhidas anteriormente e foi apresentado à empresa um plano de racionalização, onde constam algumas medidas que se pretende que a empresa ponha em prática. Estas medidas têm como finalidade a

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vi diminuição dos consumos e da fatura de energia anuais. A alteração da iluminação existente para sistemas mais eficientes, e a utilização de equipamentos mais eficientes energeticamente, são algumas das soluções resultantes da auditoria energética e que foram propostas à empresa. Cada medida proposta é analisada não só energeticamente, mas também a nível económico e ambiental, o que nos dará informação sobre as poupanças obtidas na adoção de cada medida.

Para a conclusão da auditoria é realizada uma análise económica global, que informa o auditor e a empresa os custos de investimento totais e o tempo de retorno do investimento no caso das medidas de eficiência serem aplicadas em simultâneo. Analisando as medidas de eficiência separadamente pode concluir-se que a medida que visa a alteração da iluminação é a mais viável e a mais vantajosa pois possui um menor investimento, o investimento é retornado em poucos anos e a taxa interna de rentabilidade é superior a qualquer uma das restantes medidas.

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vii

Abstract

The population’s energy consumption needs increased substantially due to the development society faced in the last few decades. The large energy needs degrade the country’s and World’s economy as well as the environment, given the monetary costs of energy production and the greenhouse gases released to the atmosphere. To address this problems, national and european goals were proposed to lower energy consumption and to adopt clean and renewable energies.

The intensive use of energy occurs mainly in the sectors of industry and transport, hence the need to adopt new measures to significantly decrease energy waste. One of the steps that will lower costs is the adoption of more efficient equipment. On the other hand, installation of power generation systems using renewable sources is also one of the most frequently ways to reduce monthly expenses with electric and thermal energy. So, with the implementation of some measures in the most affected sectors, the improvement of the economy and the environment becomes possible.

This work has as main objective the development of an energy audit of the company Sidónios Íntimo Confeções SA., inserted in the branch of the textile industry. This audit aims to analyze the installation the energy level. With the analysis of the anual consumption of diferente types of energy, we intend to make it more energy eficiente.

At the first stage of the energy audit were collect all the information necessary for the implementation thereof as energy consumption and efficiency of each equipment, waste sources, but also the collection of installing energy bills for period of one year of the company's operation.

Then they were trated all the information previously collected and presentedto the company a rationalization plan, which contains some measures that i tis intented that the company put in pratice. These measures are aimed at the reduction of consumption and the anual energy bill. Changing the existing lighting to more eficiente systems and the use of more efficient equipment energy are some of the solutions resulting from the energy audit and wich have been propose to the company. Each proposed measure is

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viii considered not only energy, but also economic and enviromental level, which will give us information on the savings from the adoption of each measure.

For the completion of the audit is carried out a comprehensive economic analysis, which informs the auditor and the company total investment costs and the payback time of the investment in the case of efficiency measures are applied simultaneously. Analyzing the efficiency measures it can separately be concluded that the measure aimed at changing the lighting is the most feasible and the most advantageous because it has a smaller investment, the investment is returned in a few years and the internal rate of return is higher than any one of the remaining measures.

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ix

Résumé

La nécessité de la consommation d'énergie de la population a considérablement augmenté en raison de l'évolution de la société au fil du temps. Cette augmentation de la consommation a dégradé le pays et de la planeté à la fois économique et environnemental, en raison des coûts que cela entraine l’energie et les gaz libérés dans l'atmosphère par la combustion produite lors de leur production. Pour lutter contre cette dégradation ont été proposés objectifs nationaux et européens pour la réduction de la consommation d'énergie et l'adoption de l’utilisation d'énergie propre et renouvelable.

La consommation d'énergie check-up intensive, principalement dans les secteurs de l'industrie et des transports, d'où la nécessité d'adopter de nouvelles mesures qui feront que la consommation d'énergie des installations diminue sensiblement. L'adoption d'équipements plus efficaces est l'une des mesures qui permettront de réduire la consommation. L'installation de systèmes de production d'énergie à partir de sources renouvelables est également l'un des moyens les plus utilisés pour réduire les dépenses mensuelles de l'energie életrique et thermique. Avec l'adoption de certaines mesures dans les secteurs les plus touchés, l'amélioration de l'économie et de l'environnement est possible.

Ce travail a pour principal objectif le développement d'un audit énergétique de la société Sidónios íntimo Confeções SA, inséré dans la branche de l'industrie textile. Cette vérification a pour but à d’analyser l'installation le niveau energie. Avec l'analyse de la consommation annuel de différents types d'énergie, nous avons l’intention de le reudre plus économe en énergie.

Dans la première étape de la vérification de l'énergie out été collectées toutes les informations nécessaires pour la mise en œuvre de celle-ci, comme la consommation d'énergie de chaque equipement, des sources de dechets, mais aussi la collecte de l’installation pour la periode d’un an de fonctionnement entreprise.

Ensuite sont traitées toutes les renseignements déja recuellis et remis à l’entreprise un plan de rationalisation, qui contient des mesures qu’il est prévu que la société a mis en

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x pratique. Ces mesures visent à la réduction de la consommation et de la facture énergétique annuelle. Modification de l'éclairage existant à des systéms plus efficaces et l'utilisation l’energie d'équipement plus efficace sont quelques-unes des solutions résultant de l’audit énergétique et qui ont été proposées à la société. Chaque mesure proposée est considérée comme non seulement l’energie, mais aussi sur le plan économique et environnemental, ce qui nous donnera des informations sur les économies réalisées grâce à l'adoption de chaque mesure.

Pour l' achèvement de la vérification est effectuée une analyse économique globale, qui informe l'auditeur et l'entreprise total des coûts d'investissement et le temps de récupération de l'investissement dans le cas de mesures d'efficacité sont appliquées simultanément. L'analyse des mesures d'efficacité, il peut séparément être conclu que la mesure visant à modifier l'éclairage est le plus possible et le plus avantageux car il a un petit investissement, l'investissement est retourné dans quelques années, et le taux de rendement interne est plus élevé que tout l'une des mesures reste.

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xi

Índice

Agradecimentos ... iv Resumo ... v Abstract ... vii Résumé ... ix Nomenclatura... xix Abreviaturas... xxi 1. Introdução... 1 1.1. Eficiência Energética ... 2 1.2. Auditoria Energética ... 6

1.2.1. Objetivos de uma Auditoria Energética... 7

1.2.2. Como se realiza uma Auditoria Energética ... 8

1.3. Apresentação da Empresa em estudo ... 9

1.4. Objetivos do Trabalho ... 11 1.5. Conteúdo do Trabalho ... 11 2. Caraterização da Empresa ... 13 2.1. Processo Produtivo ... 13 2.2. Consumos energéticos ... 16 2.2.1. Energia Elétrica ... 16 2.2.2. Energia Térmica ... 19

2.3. Equipamentos existentes na empresa ... 20

3. Medidas de Eficiência Energética ... 22

3.1. Fornecimento de Energia Elétrica ... 22

3.2. Iluminação ... 22

3.3. Caldeira ... 22

3.4. Sistema solar Fotovoltaico ... 23

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3.6. Análise Ambiental ... 31

4. Análise das Medidas de Eficiência Energética ... 32

4.1. Fornecimento de Energia Elétrica ... 32

4.1.1. Enon, Energy Management ... 33

4.1.2. EDP, Energia de Portugal ... 34

4.2. Sistemas de Iluminação ... 36

4.2.1. Alteração dos Sistemas de Iluminação ... 37

4.2.2. Análise Económica da alteração da iluminação ... 40

4.3. Caldeira ... 40

4.3.1. Caldeira Principal ... 42

4.3.1.1. Substituição da Caldeira Principal ... 43

4.3.1.2. Análise Económica da substituição da Caldeira Principal ... 44

4.3.2. Caldeira Secundária ... 46

4.3.2.1. Substituição da Caldeira Secundária ... 47

4.3.2.2. Análise Económica da substituição da Caldeira Secundária ... 47

4.4. Sistema Solar Fotovoltaico ... 49

4.4.1. Dimensionamento do Sistema Fotovoltaico ... 49

4.4.2. Poupança estimada com a instalação do Sistema Fotovoltaico ... 58

4.4.3. Análise Económica da implementação do Sistema Fotovoltaico ... 63

4.5. Análise Ambiental ... 65

4.6. Análise de Resultados ... 66

4.7. Viabilidade Económica Global ... 67

5. Conclusões e Trabalhos Futuros ... 68

5.1. Conclusões ... 68

5.2. Trabalho Futuro ... 70 A. Apêndice A _ Proposta de fornecimento de Energia

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xiii C. Apêndice C _ Análise Económica da Altaração das Caldeiras

D. Apêndice D _ Energia Produzida pelo Painel Anualmente E. Apêndice E _ Poupança Anual dos painéis Fotovoltaicos

F. Apêndice F _ Análise Económico da implementação do Sistema Fotovoltaico G. Apêndice G _ Viabilidade Económica Global

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xiv

Í

NDICE DE

F

IGURAS

FIGURA 1.1CONSUMO DE ENERGIA FINAL POR SETOR.(DGEG,2012) ... 2

FIGURA 1.2FASES DE UMA AUDITORIA ENERGÉTICA ... 8

FIGURA 1.3PROCESSO DE PRODUÇÃO EM MASSA ... 10

FIGURA 2.1MAQUINARIA DE TUBOS ... 13

FIGURA 2.2EXEMPLO DE PEÇA DE ROUPA SEAMLESS ... 14

FIGURA 2.3PROCESSO PRODUTIVO DA EMPRESA ... 15

FIGURA 2.4CONSUMO DE ENERGIA ATIVA NO ANO DE 2014 ... 18

FIGURA 2.5CONSUMO DE GASÓLEO DO ANO DE 2014... 20

FIGURA 3.1DISTÂNCIA MÍNIMA ENTRE PAINÉIS (EFEITO DO SOMBREAMENTO NOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS,2013)... 27

FIGURA 3.2EXEMPLO DE SOMBREAMENTO POR OBSTÁCULOS (EFEITO DO SOMBREAMENTO NOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS,2013) ... 28

FIGURA 3.3 FATOR DE ESPAÇAMENTO (EFEITO DO SOMBREAMENTO NOS PAINÉIS FOTOVOLTAICOS,2013)... 29

FIGURA 4.1LÂMPADA FLUORESCENTE TUBULAR USADA NA INSTALAÇÃO ... 38

FIGURA 4.2CALDEIRAS EXISTENTES NA INSTALAÇÃO ... 40

FIGURA 4.3CALDEIRA HERGÓM THT SUBSTITUTA ... 44

FIGURA 4.4NÚMERO DE HORAS DE SOL MENSAL NO LOCAL EM ESTUDO ... 52

FIGURA 4.5RADIAÇÃO INCIDENTE MENSALMENTE NO LOCAL EM ESTUDO ... 52

FIGURA 4.6TEMPERATURA MÉDIA MENSAL NO LOCAL EM ESTUDO ... 53

FIGURA 4.7INSTALAÇÕES E DIMENSÕES DA EMPRESA ... 54

FIGURA 4.8TRAJETÓRIA DO SOL DURANTE O ANO ... 55

FIGURA 4.9ALTURA MÍNIMA DO SOL [PVGIS] ... 56

FIGURA 4.10INSTALAÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO NO TELHADO DA EMPRESA ... 57

FIGURA 4.11EXEMPLE DEMONSTRATIVO DA COLOCAÇÃO DOS INVERSORES ... 64

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xv

Í

NDICE DE

T

ABELAS

TABELA 1.1PROGRAMAS REFERENTES AO PNAEE ... 4

TABELA 1.2PROGRAMAS REFERENTES AO PNAER ... 5

TABELA 2.1ENERGIA ATIVA CONSUMIDA PELA EMPRESA NO ANO EM ESTUDO ... 17

TABELA 2.2CICLO SEMANA PARA MT UTILIZADA NA EMPRESA (ERSE) ... 19

TABELA 2.3EQUIPAMENTOS CONSUMIDORES DE ENERGIA ... 21

TABELA 3.1EMISSÕES DE CO2(DESPACHO N.º 15793-D/2013) ... 31

TABELA 4.1TARIFA DE ACESSO ÀS REDES EM MT(ERSE2014) ... 33

TABELA 4.2PREÇOS PRATICADOS PELA ENON PARA O FORNECIMENTO DE ENERGIA EM MT ... 34

TABELA 4.3PROPOSTA DE FORNECIMENTO DA EDPCOMERCIAL EM MT ... 35

TABELA 4.4ILUMINAÇÃO EXISTENTE NA INSTALAÇÃO ... 36

TABELA 4.5ENERGIA CONSUMIDA NUM DIA DE FUNCIONAMENTO DA INSTALAÇÃO ... 37

TABELA 4.6CARACTERÍSTICAS DAS LÂMPADAS OSRAM L36W/865 ... 37

TABELA 4.7CARATERÍSTICAS DA LÂMPADA LED SUBSTITUTA ... 39

TABELA 4.8 ENERGIA CONSUMIDA PELA INSTALAÇÃO UTILIZANDO A ILUMINAÇÃO MAIS EFICIENTE ... 39

TABELA 4.9CARACTERÍSTICAS DAS CALDEIRAS EXISTENTES ... 41

TABELA 4.10CONSUMO DE GASÓLEO DA CALDEIRA PRINCIPAL ... 41

TABELA 4.11DADOS DE FUNCIONAMENTO DA CALDEIRA PRINCIPAL ... 42

TABELA 4.12CARACTERÍSTICAS DA CALDEIRA PRINCIPAL A BIOMASSA ... 43

TABELA 4.13CARACTERÍSTICAS DOS PELLETS A SER USADOS PELA CALDEIRA A BIOMASSA ... 44

TABELA 4.14 POUPANÇA ANUAL EM COMBUSTÍVEL COM A UTILIZAÇÃO DA CALDEIRA A BIOMASSA ... 45

TABELA 4.15COMPONENTES DA CALDEIRA PRINCIPAL A BIOMASSA ... 45

TABELA 4.16DADOS DE FUNCIONAMENTO DA CALDEIRA SECUNDÁRIA ... 46

TABELA 4.17CARACTERÍSTICAS DA CALDEIRA SECUNDÁRIA A BIOMASSA ... 47

TABELA 4.18 POUPANÇA ANUAL EM COMBUSTÍVEL COM A UTILIZAÇÃO DA CALDEIRA A BIOMASSA ... 48

TABELA 4.19COMPONENTES DA CALDEIRA SECUNDÁRIA A BIOMASSA ... 48

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TABELA 4.21CARACTERÍSTICAS DO PAINEL SELECIONADO ... 51

TABELA 4.22ENERGIA PRODUZIDA MENSALMENTE PELO PAINEL JC255M DA RENESOLA EM ALHEIRA,BARCELOS ... 53

TABELA 4.23ENERGIA PRODUZIDA PELO SISTEMA FOTOVOLTAICO ANUALMENTE ... 58

TABELA 4.24CONSUMOS DIÁRIOS DA INSTALAÇÃO ... 59

TABELA 4.25ENERGIA PRODUZIDA PELO SISTEMA FOTOVOLTAICO ... 60

TABELA 4.26ENERGIA PRODUZIDA PELO SISTEMA FOTOVOLTAICO A CADA HORA DE SOL DO MÊS DE JANEIRO ... 60

TABELA 4.27POUPANÇA DIÁRIA REFERENTE AO MÊS DE JANEIRO UTILIZANDO O SISTEMA FOTOVOLTAICO ... 61

TABELA 4.28POUPANÇA ANUAL OBTIDA ATRAVÉS DO SISTEMA FOTOVOLTAICO... 63

TABELA 4.29INVESTIMENTO INICIAL ... 63

TABELA 4.30POUPANÇA ENERGÉTICA OBTIDA COM AS MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ... 65

TABELA 4.31EMISSÕES DE CO2 ATUALMENTE ... 65

TABELA 4.32EMISSÕES FUTURAS DE CO2 ... 66

TABELA 4.33ANÁLISE DA REDUÇÃO DO CONSUMO DE KWH, DA POUPANÇA FINANCEIRA E DO RETORNO DO INVESTIMENTO DAS MEDIDAS DE EFICIÊNCIA NA ENERGIA ELÉTRICA ... 66

TABELA 4.34ANÁLISE DA POUPANÇA FINANCEIRA E DO RETORNO DO INVESTIMENTO DA MEDIDA DE EFICIÊNCIA NA ENERGIA TÉRMICA ... 66

TABELA 4.35INVESTIMENTO E POUPANÇA ANUAL DAS MEDIDAS DE EFICIÊNCIA ... 67

TABELA A.1CUSTOS COM ENERGIA ADOTANDO A PROPOSTA DE FORNECIMENTO DA ENON ... 73

TABELA A.2CONTINUAÇÃO DA TABELA A.1 ... 74

TABELA A.3CUSTOS COM ENERGIA ADOTANDO A PROPOSTA DE FORNECIMENTO DA EDP COMERCIAL ... 75

TABELA A.4CONTINUAÇÃO DA TABELA A.3 ... 76

TABELA B.1CONSUMOS E GASTOS MENSAIS COM A ILUMINAÇÃO REFERENTE AO SETOR DA MAQUINARIA DE TUBOS ... 77

TABELA B.2CONSUMOS E GASTOS MENSAIS COM A ILUMINAÇÃO DO SETOR DE CONFEÇÃO E ARMAZÉM ... 79

TABELA B.3 ESTUDO DOS GASTOS MENSAIS EM ILUMINAÇÃO UTILIZANDO LÂMPADAS FLORESCENTES LED NO SETOR DA MAQUINARIA DE TUBOS ... 81

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xvii TABELA B.4 ESTUDOS DOS GASTOS MENSAIS EM ILUMINAÇÃO UTILIZANDO LÂMPADAS

FLORESCENTES LED NO SETOR DE CONFEÇÃO E ARMAZÉM ... 83

TABELA B.5ANÁLISE ECONÓMICA DA ALTERAÇÃO DA ILUMINAÇÃO PARA LED ... 86

TABELA B.6RESULTADOS OBTIDAS ATRAVÉS DA ANÁLISE ECONÓMICA ... 86

TABELA C.1CARACTERÍSTICAS DOS EQUIPAMENTOS EXISTENTES E DOS A ADQUIRIR ... 87

TABELA C.2ANÁLISE ECONÓMICA DA CALDEIRA PRINCIPAL ... 88

TABELA C.3ANÁLISE ECONÓMICA DA SUBSTITUIÇÃO DA CALDEIRA SECUNDÁRIA ... 89

TABELA D.1DADOS DO PAINEL EM ESTUDO ... 90

TABELA D.2VALORES DE CONSTANTES E PARÂMETROS DETERMINADOS ... 90

TABELA D.3 CÁLCULO DOS PARÂMETROS ESPECÍFICOS À DETERMINAÇÃO DA ENERGIA PRODUZIDA ... 91

TABELA D.4ESTIMATIVA DA ENERGIA PRODUZIDA AO LONGO DE UM ANO ... 91

TABELA E.1_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE JANEIRO ... 92

TABELA E.2_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE FEVEREIRO ... 93

TABELA E.3_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE MARÇO ... 94

TABELA E.4_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE ABRIL ... 95

TABELA E.5_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE MAIO ... 96

TABELA E.6_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE JUNHO ... 97

TABELA E.7_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE JULHO ... 98

TABELA E.8_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE AGOSTO ... 100

TABELA E.9_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE SETEMBRO ... 101

TABELA E.10_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE OUTUBRO ... 102

TABELA E.11_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE SETEMBRO ... 103

TABELA E.12_POUPANÇA REFERENTE AO MÊS DE DEZEMBRO ... 104

TABELA E.13POUPANÇA ANUAL COM O SISTEMA FOTOVOLTAICO ... 106

TABELA F.1SITUAÇÃO ATUAL DOS GASTOS COM ENERGIA ELÉTRICA ... 107

TABELA F.2 SITUAÇÃO FUTURA DOS GASTOS COM A IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO ... 108

TABELA G.1SITUAÇÃO ECONÓMICA GLOBAL ATUAL ... 110

TABELA G.2ANÁLISE ECONÓMICA DA SITUAÇÃO GLOBAL FUTURA ... 111

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xix

Nomenclatura

Designação Unidades η Rendimento % Qu Potência Útil W Qa Potência Aparente W mc Caudal mássico kg/s θc Temperatura da Célula ºC θa Temperatura Ambiente ºC G Radiação Incidente W/m2

NOCT Temperatura Nominal de Funcionamento da Célula ºC

VT Tensão Equivalente da Temperatura V

k Constante de Boltzman J/K

T Temperatura absoluta da célula K

q Carga Elétrica do Eletrão C

m Fator de idealidade

Ircc Corrente de curto-circuito A

Irmax Corrente no ponto de potência máxima A

Gr Radiação Incidente em condições STC W/m2

I0 Corrente Inversa de Saturação A

Tr Temperatura da Célula em condições STC K

ε Hiato de Silício eV

VrT Tensão Equivalente da Temperatura em condições STC V

VrCA Tensão em circuito aberto V

m' Fator de idealidade equivalente

Ir0 Corrente Inversa de Saturação em condições STC A

Imax Corrente Máxima A

Pmax Potência Máxima W

Vmax Tensão Máxima V

E Energia Produzida Wh

d Distância mínima entre painéis m

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xx

α Ângulo do painel com a horizontal Graus

β Altura mínima do Sol Graus

D Distância mínima entre painéis e obstáculos m Fe Fator de Espaçamento

H0 Altura do obstáculo m

Hm Altura em relação ao solo em que os painéis estão

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xxi

Abreviaturas

GEE Gases de Efeito de Estufa

DGEG Direção Geral da Energia e Geologia

PNAEE Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética PNAER Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis SGCIE Sistema de Gestão de Consumos Intensivos de Energia PNBEPH Plano Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hídrico IAPMEI Instituto de Apoio às Pequenas e Médias Empresas e à Inovação CASP Área de Serviço das Portas do Cávado

EDP Energia de Portugal

ERSE Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos MT Média Tensão

LED Light Emitting Diode VAL Valor Atualizado Líquido TIR Taxa Interna de Rentabilidade PCI Poder Calorífico Inferior STC Standart Test Conditions NSM Número de Células em Série NDM Número de Dias do Mês NHS Número de Horas de Sol

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Auditoria Energética a uma Empresa do Setor Têxtil Introdução

1

1. Introdução

Vivemos numa época em que o acesso à energia é fundamental para que haja desenvolvimento na sociedade. Contudo a utilização irracional da mesma está a degradar o planeta e consequentemente a qualidade de vida das pessoas, tanto a nível económico como ambiental.

A maioria da energia produzida no nosso planeta provém de combustíveis fósseis como o carvão, petróleo, gás, etc. Para além destes combustíveis emitirem dióxido de carbono em grande quantidade para a atmosfera na altura da sua utilização, provocando o chamado efeito de estufa, as reservas dos mesmos têm diminuído cada vez mais e a uma velocidade excessiva.

A União Europeia propôs metas a nível energético e climático para o ano 2030, como a redução de pelo menos 40% dos Gases de Efeito de Estufa (GEE) comparativamente a 1990, a diminuição do consumo de energia em 27%, um aumento de 27% no consumo de energias renováveis e 15% de aumento nas interligações elétricas (Comissão Europeia, 2014).

Em Portugal, a dependência de energia é de 79,4% (DGEG, 2012), o que faz com que importemos mais de metade da energia consumida no país, sendo essa proveniente de combustíveis fosseis. Assim, Portugal sentiu a necessidade de começar a produzir ainda mais energia proveniente de fontes renováveis, para que o país crescesse economicamente e que contribuíssemos para as metas impostas pela União Europeia para a diminuição dos GEE e aumento do consumo de Energia Renovável.

A Indústria e os Transportes são os setores que consomem mais energia em Portugal, como verificado na Figura 1.1. Por esta razão devemos começar por agir nestes setores para reduzir os consumos intensivos de energia. A indústria é o setor que mais tem contribuído para a sensibilização do consumo racional de energia, implementando nas empresas medidas de eficiência energética como alteração dos processos de fabrico, implementação de tecnologias com maior eficiência e uma manutenção regular dos

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2 equipamentos. Também a sensibilização dos trabalhadores para algumas mudanças de comportamentos durante o horário de trabalho contribuem para uma diminuição dos consumos energéticos das empresas.

Figura 1.1 Consumo de Energia Final por Setor. (DGEG, 2012)

Assim, a implementação de medidas de eficiência energética na indústria tem contribuído para a melhoria económica da mesma. Para que esta implementação seja feita corretamente e à medida da empresa em questão são realizadas as auditorias energéticas, que começam com uma análise energética detalhada à empresa e ao processo industrial desta de forma a torná-la mais eficiente.

1.1. Eficiência Energética

Eficiência energética é um conceito cada vez mais presente nos dias de hoje. Com uma sociedade cada vez mais desenvolvida e dependente, as necessidades energéticas tendem a aumentar substancialmente e com isto o aumento do consumo de energia tem-se verificado mais acentuado.

Devido aos gastos que estes consumos excessivos acarretam, cada vez mais o conceito de eficiência energética tem importância no dia-a-dia das pessoas, pois estas

36% 32% 17% 12% 3% Transportes Indústria Doméstico Serviços Agricultura e Pesca

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3 procuram com isto a diminuição do consumo de energia não diminuindo a sua qualidade de vida. Consequentemente esta diminuição do consumo de energia vai permitir diminuir os gastos com a mesma e diminuir as emissões de GEE que este consumo indevido transmite ao meio ambiente.

A população tem de ser consciencializada para os efeitos negativos que o consumo de energia provoca no nosso planeta. A emissão cada vez mais elevada de gases de efeito de estufa para a atmosfera degrada-a e consequentemente provoca alterações climáticas que podem ser prejudiciais.

Para travar estes efeitos pretende-se a adoção de medidas de eficiência energética e a utilização de energias provenientes de fontes renováveis, energias limpas, entre outras.

A nível europeu a criação das metas “20-20-20” propõem, até 2020, o cumprimento de três objetivos, são eles:

 20% de redução das emissões de gases de efeito de estufa relativamente aos níveis de 1990;

 20% da quota de energia proveniente de fontes renováveis no consumo final bruto;

 20% de redução do consumo de energia primária relativamente à projeção do consumo para 2010 (Comissão Europeia, Europa 2020, 2014).

Já a nível nacional foi estabelecida, para o ano de 2020, um objetivo geral que pretende a redução de 25% do consumo de energia primária. A nível da utilização de energias renováveis pretende-se que 31% do consumo final bruto de energia e 10% de energia utilizada em transportes seja proveniente de fontes renováveis (Resolução do Conselho de Ministros nº 20/2013, 2013).

Para as metas propostas serem atingidas foram criados planeamentos energéticos que facilitam o cumprimento destas. O Plano Nacional de Ação para a Eficiência Energética (PNAEE) e o Plano Nacional de Ação para as Energias Renováveis (PNAER) são dois planos responsáveis por ajudar a cumprir os objetivos nacionais.

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4 O PNAEE abrange seis áreas específicas de atuação, Transportes, Residencial e Serviços, Indústria, Estado, Comportamentos e Agricultura, onde são definidas metas para cada setor em específico. A Tabela 1.1 mostra-nos alguns programas pretendidos por cada setor até ao ano de 2016 (PNAEE 2016, 2013).

Tabela 1.1 Programas referentes ao PNAEE Setores P ro g ra ma s Transportes Residencial e

Serviços Indústria Estado

Comportamento s Agricultura Eco Carro: melhoria da eficiência energética nos veículos. Renove casa e escritório: potenciar a eficiência energética na iluminação, eletrodomésticas, etc. Sistema de eficiência energética na Indústria definida com o Sistema de Gestão dos Consumos Intensivos de Energia (SGCIE): programa criado para a eficiência no processo industrial. Definido por um programa, Eficiência Energética no estado. Contém medidas como certificaçã o energética dos edifícios do estado. Visa também a melhoria das frotas de transportes do estado e a Iluminação pública. Pretende-se a dinamização de ações para que os

indivíduos mudem os seus comportamentos em casa, no trabalho e nas deslocações a partir da adoção de práticas de eficiência energética. Redução dos consumos de combustívei s usados nas estufas para aquecimento . Mobilidade Urbana: incentivar a utilização de transportes coletivos. Solar Térmico: integração de Fontes de energia renovável térmica. Redução da utilização de químicos, incentivando à agricultura biológica. Sistema de Eficiência Energética nos Transportes: medidas que visam dinamizar a utilização de redes ferroviárias, bem como a gestão energética de frotas de transportes. Sistemas de eficiência energética nos Edifícios: medidas para a certificação energética dos edifícios. Redução do consumo de energia como calor e iluminação usados em estábulos, aviários, entre outros.

A estimativa de poupança com a adoção do PNAEE para o ano de 2016 é de 1501 ktep, o que corresponde a uma redução do consumo energético aproximadamente de 8,2% relativamente à média verificada entre 2001 e 2005.

(27)

5 Relativamente ao PNAER, este fixa objetivos de consumo de energia proveniente de fontes renováveis, até 2020, em três setores: eletricidade, aquecimento e arrefecimento e transportes (PNAER 2020, 2013). Os planos estabelecidos no PNAER são apresentados na Tabela 1.2.

Tabela 1.2 Programas referentes ao PNAER Setores P ro g ra ma s

Eletricidade Aquecimento e Arrefecimento Transportes

Investir em tecnologias maduras, e introduzir um regime remuneratório que possibilite o produtor de eletricidade a partir de fontes

de energias renováveis, a atuação em regime de

mercado.

Solar Térmico: incentivar a instalação de sistemas solares térmicas em residências, piscinas e

recintos desportivos. Biocombustíveis: promoção e utilização de recursos endógenos e resíduos para a produção de biocombustíveis. Contribuir para a viabilidade

económica de projetos referentes à produção de eletricidade proveniente de fontes de energias renováveis.

Reforçar a potência instalada em centrais de Biomassa,

melhorando a gestão dos sistemas electroprodutor e da

segurança de abastecimento.

Miniprodução: fusão dos programas de miniprodução e

microprodução.

Calor Verde: Instalação de sistemas energéticos mais eficientes, alimentados a biomassa para

aquecimento. Agilizar os procedimentos de licenciamento de centrais renováveis de eletricidade. Mobilidade Elétrica: aumento das infraestruturas de carregamento de acordo com as necessidades atuais, aumentando assim a facilidade de utilização de veículos elétricos. Desenvolvimento do PNBEPH

(Plano Nacional de Barragens com Elevado Potencial Hídrico), promovendo a melhoria da gestão do sistema.

Offshore: Operacionalização

da zona piloto (S. Pedro de Moel), criando condições para

desenvolvimento de projetos de estudo.

Registo de instaladores de pequenos sistemas renováveis, com

o objetivo de melhorar a qualidade da instalação e melhorar a informação facultada aos clientes.

(28)

6

Parques Eólicos: aumentar a capacidade de produção

instalada de forma economicamente eficiente e a melhoria de gestão do sistema electroprodutor e da segurança

de abastecimento.

Biomassa: atribuir incentivos às centrais de biomassa

florestal.

1.2. Auditoria Energética

Com o aumento do consumo de energia e dos preços dos combustíveis, que são das principais despesas, há uma enorme necessidade de gestão de energia das grandes indústrias, para que os resultados destas sejam cada vez mais positivos.

O interesse relativamente à diminuição dos consumos de energia no setor industrial tem vindo a aumentar, não só devido à diminuição dos custos de produção como também pelo facto do impacto do setor industrial no meio ambiente. Assim a realização de Auditorias Energéticas na indústria tem vindo a ser cada vez mais eficientes.

Uma auditoria tem como finalidade analisar a eficiência energética de uma empresa/edifício, a nível do comportamento térmico, iluminação, climatização, entre outros, para que com posterior análise, se possa tentar reduzir as necessidades de energia e os custos com a mesma, diminuindo assim o custo de fabrico do produto final.

Na realização de uma auditoria energética, o auditor elabora um exame pormenorizado das instalações, com o objetivo de recolher o maior número de informação sobre os consumos energéticos de cada equipamento em particular, se estes são energeticamente eficientes em relação a outros, se existem fontes de desperdício de

(29)

7 energia, conseguindo com esta análise caracterizar a empresa energeticamente e economicamente.

Com a conclusão e a análise do exame realizado à empresa, há a realização de um plano de racionalização de energia. Este plano pretende-se que seja posto em prática pela empresa e tem como finalidade a redução do consumo de energia, reduzindo assim as despesas, tornando os processos de fabrico mais eficientes energeticamente e economicamente, sem que o tempo de produção e a qualidade dos produtos se altere.

Posteriormente à realização do plano de racionalização de energia é conveniente a elaboração de uma análise económica das soluções encontradas, para que a empresa mesmo antes de as pôr em prática, perceba quais as poupanças e os ganhos que obterá com a adoção destas.

1.2.1. Objetivos de uma Auditoria Energética

Uma auditoria energética tem como principais objetivos: (Gestão de Energia, 2008)

 Quantificar os consumos e os gastos com a energia;  Analisar a utilização da energia na instalação em estudo;  Quantificar os consumos de energia por equipamento;

 Examinar detalhadamente o modo como a energia é usada na instalação;

 Identificar fontes de desperdício de energia;  Encontrar medidas de forma a corrigir erros;

 Analisar técnica e economicamente as soluções encontradas;  Realizar um sistema organizado de gestão de energia;

 Propor a substituição de equipamento existente, por outros mais eficientes;

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8  Diminuir os custos de energia, mantendo a qualidade e o tempo de

produção do produto.

1.2.2. Como se realiza uma Auditoria Energética

Para a realização de uma boa auditoria energética é indispensável a realização de um plano de ações a desenvolver durante a auditoria. Só assim será possível conseguir concretizar todos os objetivos da melhor forma e obter um conhecimento profundo da instalação. A auditoria energética divide-se em quatro fases destintas e apresentadas na Figura 1.2.

Figura 1.2 Fases de uma Auditoria Energética

A primeira fase denominada Preparação da Intervenção, pretende uma análise o mais detalhada possível da empresa, de modo a conseguir-se perceber o funcionamento da mesma. Esta fase inicia-se com uma visita prévia à empresa para tentar perceber o seu funcionamento. A realização de perguntas e o contacto com os trabalhadores será a melhor forma de identificar o funcionamento da empresa. A realização de um plano de intervenção e a definição dos objetivos pretendidos pela auditoria também são um passo importante para que mais tarde a auditoria esteja bem estruturada e vá de encontro aos objetivos pretendidos. Nesta mesma fase deverão ser solicitadas todas as faturas relativas

Preparação da Intervenção Intervenção no Local Tratamento da Informação Relatório da Auditoria Energética

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9 aos diferentes tipos de energia utilizados pela empresa referentes, no mínimo, a um ano de atividade.

Na segunda fase, denominada Intervenção no Local, deve recolher-se a informação energética da empresa, como consumos energéticos, caraterização dos equipamentos consumidores e produtores de energia; realizar medições e registos de balanços energéticos, rendimentos energéticos dos equipamentos. A realização de esquemas com os processos e consumos pode facilitar a compreensão do funcionamento da instalação.

Na terceira fase, Tratamento da Informação, realizada após o trabalho de campo, o auditor terá de tratar toda a informação recolhida. Com o tratamento da informação recolhida irão conhecer-se os consumos globais da instalação e por equipamento e consequentemente propor modificações a introduzir que visam o aumento da eficiência energética com a respetiva análise técnica e económica da solução encontrada.

Na quarta e última fase, dá-se a Realização do Relatório da auditoria energética, onde são apresentados todos os resultados obtidos na elaboração da auditoria. Neste relatório consta a informação básica da empresa, a contabilidade energética e o exame da instalação (Gestão de Energia, 2008).

1.3. Apresentação da Empresa em estudo

A empresa escolhida para o estudo foi criada no ano de 2002 e resultou da atividade de Seamless (sem costura) da empresa Sidónios Malhas, S.A.. Localiza-se na freguesia de Alheira no concelho de Barcelos, distrito de Braga e tem o nome de Sidónios Íntimo Confeções S.A..

A Sidónios Íntimo Confeções S.A., produz apenas materiais em malha Seamless. Esta é uma malha sem costura produzida por uma maquinaria própria criada para o efeito. Os teares Seamless são compostos por um cilindro único, com um diâmetro variável e com uma grande quantidade de agulhas. Estes são programados por computador onde cada tear poderá fazer uma malha diferente, possuindo alta capacidade de produção. A

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10 tecnologia Seamless é muito versátil, pois consegue-se produzir vários artigos através de malhas tubulares com os tamanhos, as formas, os desenhos e as cores pretendidos pelo cliente. É possível também a realização de diferentes estruturas de malha e de diferentes graus de aperto da malha em diferentes pontos da peça, para que esta se molde ao corpo.

Para a construção da peça, são utilizados programas próprios em computadores, onde a peça é desenhada com as dimensões pretendidas e com o tipo de malha desejado em cada parte da peça, etc. Posteriormente programa-se o tear com o modelo da peça e faz-se uma amostra da peça, seguidamente a peça é analisada e são feitos ajustes no modelo eletrónico. Quando a peça está como o cliente deseja, esta é enviada para o tear e dá-se a produção em massa (Figura 1.3).

Figura 1.3 Processo de Produção em Massa

A empresa em questão, primariamente apenas desenvolvia o fabrico de roupa interior, evoluindo posteriormente para produtos de desporto e exteriores de senhora. Esta procura sempre focar-se nas necessidades e preferências dos clientes para conseguirem obter o melhor produto com materiais de vanguarda. Neste momento 70% do produto final da empresa é exportado.

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11 Em 2009, a empresa Sidónios Íntimo Confeções S.A., foi considerada Pequena e Média Empresa líder do ano, e posteriormente em 2010, como Pequena e Média Empresa de Excelência, atribuído pelo IAPMEI (Instituto de Apoio às Pequena e Médias Empresas e à Inovação).

1.4. Objetivos do Trabalho

O consumo de energia a nível mundial tem aumentado substancialmente e este aumento verifica-se na economia das empresas. Torna-se assim cada vez mais difícil suportar os custos de energia e manter o nível de produção e de atividade de uma grande instalação industrial.

Assim o objetivo principal deste trabalho é a realização de uma auditoria energética, com objetivo de propor medidas de eficiência energética, que resultarão na redução dos consumos da energia elétrica e térmica da empresa Sidónios Íntimo Confeções S.A.. O estudo é realizado com base nos consumos de energia verificados durante o ano de 2014.

1.5. Conteúdo do Trabalho

Esta dissertação é constituída por cinco capítulos mais Apêndices. Em que o presente, e primeiro Capítulo, corresponde à introdução onde são enquadrados alguns aspetos importantes para a realização e compreensão deste trabalho. No quinto, e último Capítulo, Conclusão e Trabalhos Futuros, são descritas as principais conclusões que se obterão com a realização da análise às medidas propostas e outros trabalhos que poderão ser realizados na empresa futuramente.

No segundo Capítulo, Caraterização da Empresa, são apresentados os processos produtivos e os consumos da instalação, tanto a nível elétrico como térmico. Neste Capítulo pode encontrar-se a lista de equipamentos consumidores de energia da empresa.

As propostas de eficiência energética são apresentadas no terceiro Capítulo, onde será descrito o procedimento que deverá ser realizado aquando da análise de cada medida

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12 de eficiência energética, e como se realiza uma análise económica e ambiental em medidas de eficiência energética

O quarto Capítulo apresenta os estudos e análises de todas as propostas estudadas para atingir os objetivos pretendidos pela dissertação. São analisadas quatro propostas de eficiência energética que, caso viáveis, farão diminuir a fatura energética da empresa anualmente. A análise económica e ambiental de cada proposta também será apresentada. O Capítulo termina com a análise de todas as propostas e apresentação dos benefícios que a implementação das propostas trará à empresa.

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Auditoria Energética a uma Empresa do Setor Têxtil Caraterização da Empresa

13

2. Caraterização da Empresa

A empresa em estudo, Sidónios Íntimo Confeções S.A., fabrica peças de roupa seamless. O presente Capítulo irá fornecer a caraterização da mesma a nível produtivo e a nível de consumos de energia.

2.1. Processo Produtivo

Seamless designa o conceito de roupas sem costura, e a empresa em estudo é fabricante de peças em que as costuras são eliminadas, por completo, ou reduzidas ao máximo.

A principal maquinaria utilizada na confeção destas peças são compostas por tubos cilíndricos (Figura 2.1), o que faz com que as peças seamless sejam preferencialmente de forma cilíndrica. A principal vantagem da maquinaria usada na produção de peças seamless é a sua alta capacidade produtiva, o que faz com que se use menos quantidade de maquinaria para a produção do mesmo número de peças no mesmo espaço de tempo, proveniente de outro material que não seamless. Estas máquinas também fazem com que não seja necessário a existência de uma fase de corte no processo produtivo, diminuindo ainda mais o tempo de produção.

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14 A maquinaria utilizada produz as peças seamless através do entrançamento de diferentes tipos de fio, ao longo de um tubo, o que faz com que a peça tenha um formato cilíndrico. Com a utilização desta maquinaria consegue-se produzir uma peça com diferentes estruturas e diferentes matérias-primas em áreas pré-definidas. A inserção de diferentes tipos de fio também é possível, como por exemplo a aplicação de fios com elastómero em áreas específicas que vão proporcionar compressão e/ou suporte do corpo em diferentes locais (Figura 2.2).

Figura 2.2 Exemplo de peça de roupa seamless

Para a elaboração das peças desejadas é necessário a criação de desenhos onde estarão especificados todos os componentes que a peça possui. Depois de saber como o cliente deseja a peça, esta tem que ser desenhada num software de desenho técnico onde, através de cores e padrões será possível decifrar a matéria-prima a utilizar em cada área da peça, o grau de aperto dos fios, as medidas, entre outros. Quando a imagem estiver perfeitamente desenhada no software é enviada para a maquinaria tubular onde é fabricada uma única peça, para que seja testada e estudada.

Posteriormente à produção em massa, a empresa envia as peças, caso seja pretendido, para uma empresa de tinturaria onde serão tingidas com a cor pretendida pelo cliente final. Seguidamente à tinturaria as peças voltam à empresa para passarem para a

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15 fase de costura/confeção onde são realizados todos os acabamentos que a peça necessita, recorrendo por vezes à costura de componentes da peça.

Quando as peças fabricadas possuem fios de elastómero, antes da fase de costura/confeção, estas são submetidas a uma máquina de termofixação onde se requer a estabilidade da peça. Esta máquina submete as peças a temperaturas pré-definidas, onde se dará a configuração e dimensão desejada à peça. Posteriormente, passa à fase de costura.

Com a peça finalizada, caso seja necessário, esta é passada a ferro, e posteriormente é enviada para a fase de embalamento, onde é etiquetada e embalada.

Terminadas todas as fases do processo, as peças estão prontas para serem entregues ao cliente nas melhores condições. Na Figura 2.3 pode verificar-se todo o processo produtivo de uma forma sintetizada.

Desenho da peça Produção da Peça na Maquinari a de Tubos Envio das peças para Tintutaria Passagem pela Termofixa ção Costura /Confeção Passagem da peça a ferro Embalame nto Envio da peça ao cliente

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16

2.2. Consumos energéticos

A fatura energética numa empresa têxtil é uma parcela importante na economia da mesma, e que cada vez mais se procura reduzir, tanto para minimizar os custos de produção como para minimizar os efeitos no meio ambiente.

A análise da quantidade de energia e do uso da mesma numa empresa, é um dos pontos fundamentais para perceber o funcionamento desta e também o que se poderá adotar para diminuir substancialmente, em alguns casos, os consumos anuais de energia.

A empresa em estudo utiliza duas formas de energia, energia elétrica e energia térmica. A energia elétrica é utilizada na iluminação e para alimentação de equipamentos usados na produção, a energia térmica é usada em forma de gasóleo para a produção de vapor utilizado na termofixação.

2.2.1. Energia Elétrica

A energia elétrica é uma parcela elevada na fatura energética da empresa. Esta forma de energia é usada para a iluminação de toda a empresa, alimentação dos equipamentos utilizados na produção e para alimentação dos computadores usados em escritório e em desenho das peças a produzir.

A instalação encontra-se a ser fornecida neste momento pela empresa AXPO. O contrato de fornecimento é em Média Tensão, com tarifário em Ciclo Semanal Opcional e com uma Potência contratada de 103,3 kW (Tabela 2.1).

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17 Tabela 2.1 Energia Ativa consumida pela empresa no ano em estudo

Na Tabela 2.1 pode verificar-se que no período em estudo, janeiro de 2014 a dezembro de 2014, foram gastos 47453,68 € em eletricidade, a que corresponde um consumo de 431643,25 kWh, equivalente a 92,8 tep. Através destes valores, podemos concluir que a empresa em estudo não é um consumidor intensivo de energia.

Na Figura 2.4 pode verificar-se o consumo de energia ativa da instalação durante o ano em estudo e comparar o consumo por período de horas de ponta, cheias, vazio e super vazio.

Mês Energia Ativa (kWh) Potência (kW) Total (kWh)

Fatura Energética

(€)

Ponta Cheias Vazio Super Vazio Contratada Horas de ponta

Janeiro 9109,25 23624,5 9810,75 7306,75 103,3 82,8 49851,25 4683,38 Fevereiro 7481,25 19091 7170,75 5973,25 103,3 74,8 39716,25 2987 Março 6239,25 15174,5 3124,75 3680,25 99 60,6 28218,75 2852,11 Abril 4075,25 16842,8 3284,25 3998,25 103,3 67,9 28200,5 2786,03 Maio 4892,25 20031,8 4351,75 5206,75 103,3 77,7 34482,5 3895,76 Junho 4809,75 21192,8 5249,25 5598,75 103,3 80,2 36850,5 4500,39 Julho 5709,25 25353,3 5641,25 6257,25 103,3 82,7 42961 4957,44 Agosto 2500,75 10763,5 3111,5 2906,25 103,3 41,7 19282 2318,89 Setembro 5100,5 22848,8 4875 5325 103,3 77,3 38149,25 4859,09 Outubro 6246,5 24239,5 5576,25 5859,25 103,3 79,1 41921,5 5182,38 Novembro 7616,25 19576,3 6513,5 5848,75 103,3 76,2 39554,75 4582,87 Dezembro 6263,75 16057,3 5448,75 4685,25 103,3 59,7 32455 3848,34 431643,25 47453,68

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18 Figura 2.4 Consumo de energia ativa no ano de 2014

Analisando a Figura 2.4 é possível chegar a várias conclusões. A primeira conclusão que resulta da observação é que os maiores consumos, em todos os meses, são em horas de cheias. Analisando a Tabela 2.2 verifica-se que as horas de cheias são as horas que coincidem com o horário de trabalho da maior parte dos funcionários da empresa, das 8:00h às 18:00h, com duas horas de almoço. Consegue-se concluir também que a empresa continua com alguma atividade nas horas seguintes ao horário de trabalho normal. Pois nas horas de vazio e super vazio, que são horas noturnas, a empresa tem um consumo significativo de energia. Este consumo verifica-se devido a uma fase de produção que está em funcionamento 24 horas por dia, fase referente à produção em massa na maquinaria de tubos.

No mês de agosto verifica-se uma redução acentuada do consumo de energia ativa. Esta redução é devida à pausa para férias, em que a empresa se encontra inativa em todos os setores. Relativamente aos outros meses em estudo, verificam-se diferenças no consumo de energia ativa, que é consequência do número de encomendas recebidas pela empresa em cada mês. 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 Co ns um o ( k Wh) Mês Ponta Cheias Vazio Super Vazio

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19 A Tabela 2.2 apresenta o ciclo semanal adotado pela empresa no consumo de energia. A Tabela 2.2 mostra como está dividido o ciclo semanal durante as 24 horas de um dia. Com a análise desta e comparando-a com o preço da energia ativa nos diferentes períodos consegue-se perceber em que horas o consumo de energia irá ter um custo mais reduzido ou mais elevado.

Tabela 2.2 Ciclo Semana para MT utilizada na empresa (ERSE) Ciclo Semanal opcional para MT em Portugal Continental Período de hora legal de Inverno Período de hora legal de Verão

Segunda a Sexta Segunda a Sexta Ponta _17:00/22:00h Ponta _14:00/17:00h Cheias 00:00/00:30h Cheias 00:00/00:30h 07:30/17:00h 07:30/14:00h 22:00/24:00h 17:00/24:00h

Vazio Normal 00:30/02:00h Vazio Normal 00:30/02:00h 06:00/07:30h 06:00/07:30h Super Vazio _02:00/06:00h Super Vazio _02:00/06:00h

Sábado Sábado Cheias 10:30/12:30h Cheias 10:00/13:30h 17:30/22:30h 19:30/23:00h Vazio Normal 00:00/03:00h Vazio Normal 00:00/03:30h 07:00/10:30h 07:30/10:00h 12:30/17:30h 13:30/19:30h 22:30/24:00h 23:00/24:00h Super Vazio _03:00/07:00h Super Vazio _03:30/07:30h

Domingo Domingo

Vazio Normal 00:00/04:00h Vazio Normal 00:00/04:00h 08:00/24:00h 08:00/24:00h Super Vazio _04:00/08:00h Super Vazio _04:00/08:00h

2.2.2. Energia Térmica

A energia térmica comparada com a energia elétrica, é uma parcela menor na fatura energética da empresa.

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20 A energia térmica utilizada na empresa, é proveniente do gasóleo. Este é usado no funcionamento de uma caldeira que produz vapor para o equipamento de Termofixação.

O gasóleo é fornecido pela empresa CASP, localizada na freguesia de Tamel São Veríssimo do concelho de Barcelos. O transporte é assegurado pela mesma empresa até ao cliente.

Figura 2.5 Consumo de gasóleo do ano de 2014

Relativamente aos consumos, durante o ano em estudo a empresa consumiu 8487 litros de gasóleo, o que equivale a 866 tep. A despesa da empresa com gasóleo representa 10437 € durante o ano em análise.

2.3. Equipamentos existentes na empresa

Na Tabela 2.3 apresentam-se os esquipamentos consumidores de energia existentes na instalação, bem como a respetiva potência.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Co n su m o (L) Mês Gasóleo

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21 Tabela 2.3 Equipamentos consumidores de energia

Designação Quantidade Potência p/uni (W) Potência Total (W) Horas de Funcionamento (h)

Máquina de Tubos SM8-TOP-2 15 3800 57000 24 Máquina de Tubos SM8-EV04 3 3268 9804 24 Fluorescentes (Maq. Tubos) 88 36 3168 24 Fluorescentes (Confeção/Armazém) 236 36 8496 8 Lâmpadas (Escritório) 34 13 442 8 Micro-ondas 1 700 700 0,5 Máquina de Lavar 1 1200 1200 0,5 Máquina de Secar 1 1200 1200 0,5 Computadores 5 300 1500 24 Portáteis 8 120 960 8 Mini-frigorífico 1 500 500 24 Termofixação 1 9000 9000 8 Motores 1 14510 14510 8 Caldeira 1 100000 100000 8 Caldeira 1 195000 195000 - Mesa de passar 1 1600 1600 8

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Auditoria Energética a uma Empresa do Setor Têxtil Medidas de Eficiência Energética

22

3. Medidas de Eficiência Energética

No presente Capítulo serão apresentadas algumas medidas que poderão fazer com que a empresa se torne energeticamente eficiente e como se deve proceder à análise de cada medida em particular para concluir a sua viabilidade quando implementada pela empresa. O procedimento de realização da análise económica e ambiental também será apresentado.

3.1. Fornecimento de Energia Elétrica

Com a alteração do fornecedor, pretende-se que os custos com a energia elétrica baixem, devido aos diferentes preços praticados pelos diferentes fornecedores.

Para a análise desta medida, deverá contactar-se algumas empresas fornecedoras de energia distintas da atual. Deverá ter-se especial atenção na informação fornecida e em particular as diferentes propostas devem ser comparadas usando as mesmas condições de serviço.

3.2. Iluminação

A substituição da iluminação existente para iluminação mais eficiente pode ser uma medida com viabilidade para a empresa, tendo em conta a longa utilização diária.

O sistema a adotar deverá resultar num menor consumo de energia, mantendo as mesmas condições de luminosidade locais.

3.3. Caldeira

A substituição da caldeira é selecionada como medida de eficiência energética, tendo em conta a substituição de tecnologia ou de combustível, pode resultar em menos custos de funcionamento.

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23 Para a análise desta medida deve começar-se pelo estudo das propriedades da caldeira a substituir. A determinação do caudal de combustível mássico, mc, pode ser obtida através das equações seguintes:

a u Q Q   (1) Q_a  m_cPCI (2)

Concluído o estudo de funcionamento da caldeira, pode ocorrer a seleção de uma nova caldeira. Para determinar a poupança que se obterá com a substituição da caldeira, deve fazer-se o estudo de funcionamento da nova caldeira utilizando as expressões (1) e (2). Determinado o caudal mássico da nova caldeira pode determinar-se a poupança obtida com a substituição.

A realização de uma análise económica também é importante nesta fase pois ajudará a entender os ganhos que a empresa conseguirá e em quantos anos consegue o retorno do investimento.

3.4. Sistema Solar Fotovoltaico

Na instalação de painéis fotovoltaicos pretende-se a produção de energia elétrica como forma de diminuir a fatura anual desta forma de energia.

Para a implementação de um sistema solar fotovoltaico, inicialmente, deve começar-se por estudar os recursos solares no local de implementação. Este estudo dará ao auditor informação sobre a radiação solar incidente no local, qual o ângulo de incidência solar que fará aumentar a produção energética, entre outros.

Quando realizada a seleção do painel a utilizar pode dar-se a análise da produção mensal. Esta análise é realizada tendo em conta as características do painel e determinados parâmetros a apresentar posteriormente.

(46)

24 Assim para a proceder ao cálculo da energia produzida mensalmente pelo painel fotovoltaico em questão, deve determinar-se os parâmetros apresentados a seguir (Fundamentos de Energia Solar Fotovoltaico, 2010).

Parâmetros a determinar:

1. Determinação da temperatura da célula, θc:

800 ) 20 (    _a G NOCT c   (3)

em que: θc é a Temperatura da célula (ºC) θa é a Temperatura Ambiente (ºC), G é a Radiação Incidente (W/m2_{) e NOCT é a Temperatura normal de funcionamento da célula} (Valor fornecido pelo fabricante) (ºC).

2. Determinação da tensão equivalente da temperatura, VT:

q T k

V_T  . (4)

em que: k é a Constante de Boltzman (k=1,38×10-23 J/K), T é a Temperatura absoluta da célula (K) e q é a Carga elétrica do eletrão (q=1,6×10-9 C).

(47)

25 3. Determinação da tensão correspondente à potência máxima, Vmáx:

                                r _T T V V m r r r r r CC T e T T I G G I I mV V 1 1 3 0 max max ) ( ln _ (5)

em que: m é o Fator de idealidade, IrCC é a Corrente de curto-circuito (A), Irmax é a Corrente no ponto de potência máxima (A), Gr é a Radiação incidente em condições STC (W/m2), G é a Radiação incidente (W/m2), I0 é a Corrente inversa de Saturação (A), Tr é a Temperatura da célula em condições STC (K), T é a Temperatura da célula (K), ε é Hiato de Silício (ε=1,12 eV), VT é a Tensão equivalente da Temperatura (V) e VrT é a Tensão equivalente da temperatura em condições STC (V).

4. Determinação do fator de idealidade, m:

(6) SM N m m  (7)

em que: VrCA é a Tensão em circuito aberto (V), m’ é o Fator de idealidade equivalente e NSM é o Número de células em Série.

         r CC r r T r CA r I I V V V m max max 1 ln

(48)

26 5. Determinação da corrente inversa de saturação, Ir0:

1 0   r T r CA mV V r CC r e I I (8)

6. Determinação da corrente máxima, Imax: _r Ir

G G

I_max  _max (9)

7. Potência máxima do painel:

Pmax VmaxImax (10)

Assim a energia produzida pelo painel é dada por:

E_invP_maxNHSNDM (11)

em que: ηinv é o Rendimento do conjunto (η=90%), NDM é o Número de dias do mês em estudo e NHS é o Número de horas de Sol do mês em estudo.

Todos os parâmetros acima identificados devem ser calculados mensalmente.

Obtidos os resultados referentes à produção mensal do painel, pode continuar-se o dimensionamento do sistema determinando o número de painéis possível de instalar que vai depender do local da instalação, da área disponível, da inclinação e orientação, entre outros parâmetros.

 Área disponível

A área disponível representa a área do local de instalação dos painéis. Pretende-se que o local da instalação Pretende-seja amplo, para a implantação de um maior número de painéis, e livre de obstáculos que poderão causar sombreamento.

(49)

27  Inclinação e orientação dos painéis

Também a inclinação e orientação dos painéis é um fator importante para determinar o número de painéis possíveis de instalar na área disponível.

 Espaçamento entre painéis

Devido à inclinação dos painéis, o espaçamento entre eles deve ser devidamente calculado para que uns não provoquem sombreamento nos outros em determinadas horas do dia, impedindo-os de captar radiação diminuindo assim a produção anual de energia.

Para a determinação da distância entre painéis, um dos fatores a considerar é a altura mínima do sol, altura esta que varia com a época do ano. Em Portugal deve usar-se a altura mínima do sol para o mês mais desfavorável, dezembro.

A Figura 3.1 mostra como se deve proceder para a determinação da distância entre painéis.

Através da Expressão (12) podemos obter a distância d, a que os painéis se devem encontrar.

Figura 3.1 Distância mínima entre painéis (Efeito do sombreamento nos painéis fotovoltaicos, 2013)

(50)

28 _           tg sen L d cos (12)

em que: L é a Altura do painel (m), α é o Ângulo do painel com a horizontal (º) e β é a Altura mínima do Sol (º).

 Sombreamento por obstáculos

Através da Expressão 13, pode determinar-se a distância a que os painéis devem estar do obstáculo que provoca o sombreamento.

A Figura 3.2 ilustra um exemplo de sombreamento por parte de um obstáculo.

Figura 3.2 Exemplo de sombreamento por obstáculos (Efeito do sombreamento nos painéis fotovoltaicos, 2013)

(51)

29 em que: Fe é o Fator de espaçamento obtido através da Figura 3.3, H0 é a Altura do obstáculo (m) e Hm é a Altura em relação ao solo em que os painéis estão instalados (m).

Concluída a determinação de todos os fatores apresentados anteriormente, pode determinar-se o número de painéis possível de instalar na área disponível. Com a área de painéis a instalar pode determinar-se a energia que o sistema produzirá mensalmente e assim analisar as poupanças obtidas com a implementação do sistema.

3.5. Análise económica

A realização da análise económica é feita através das poupanças e do investimento que deve ser feito sempre que se pretende a implementação de medidas de eficiência energética. Começa-se por determinar a fatura atual da empresa, em relação ao que se pretende alterar, ao longo do tempo de vida do equipamento ou solução. Estes valores sofrem a influência da variação da taxa de inflação. Na Expressão 14 pode verificar-se como deve ser aplicada a taxa de inflação sendo n o número do ano em estudo e t o valor da taxa de inflação previsto.

Despesan  Despesan1 



Despesan1t



(14) Figura 3.3 Fator de Espaçamento (Efeito do sombreamento nos

(52)

30 Seguidamente, apresentam-se os encargos anuais que se terá com a medida que se pretende aplicar. Obtendo os valores dos encargos atuais e dos encargos futuros consegue-se obter o valor das poupanças que consegue-se obterá ao longo dos anos em estudo. É importante referir que o valor dos encargos atuais e dos futuros deve conter as despesas com manutenção de equipamento, caso possuam.

Determinada a poupança e o investimento que deve ser feito, pode calcular-se o cash-flow, que nos dará informação sobre os ganhos que a empresa conseguirá ao longo dos anos e consequentemente quando conseguirá o retorno do investimento. O cash-flow é determinado através da Expressão 15:

CashFlow_n 



PoupançaInvestimento



CashFlow_n_₁ (15) em que n é o ano referente ao cash-flow a calcular.

Com os resultados obtidos no cash-flow podem ser determinados mais parâmetros importantes na análise económica de uma medida como o Valor atual líquido (VAL), a Taxa interna de rentabilidade (TIR) e o Payback.

O Payback é calculado dividindo o investimento pela poupança referente ao primeiro ano, e fornece informação sobre o tempo que decorrerá até ser recuperado o investimento. Poupança to Investimen Payback  (16)

A TIR representa a taxa de retorno de um projeto e é calculada através das poupanças ao longo dos anos em estudo. Pode ser calculada através da seguinte expressão:



    i n n n TIR Flow Cash 0 0 ) 1 ( (17)