UNIJUÍ – UNIVERSIDADE REGIONAL DO NOROESTE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO SUL
DCEEng – DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
DANIEL SCHWEIGERT
ESTUDAR E APLICAR TÉCNICAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA, AVALIADAS POR ENGENHARIA ECONÔMICA, DE MODO A REDUZIR A
CONTA DE ENERGIA ELÉTRICA DE UMA INDÚSTRIA
Ijuí (RS) 2019
DANIEL SCHWEIGERT
ESTUDAR E APLICAR TÉCNICAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA, AVALIADAS POR ENGENHARIA ECONÔMICA, DE MODO A REDUZIR A
CONTA DE ENERGIA ELÉTRICA DE UMA INDÚSTRIA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Elétrica da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Elétrica.
Orientador: Prof. Me. Mauro Fonseca Rodrigues
Ijuí (RS) 2019
Aos meus familiares e amigos, em especial a minha noiva, minha mãe e minha vó, que sempre me apoiaram nessa caminha de estudos.
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AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, por minha vida e saúde. Ao meu professor orientador, Mestre Mauro Rodrigues Fonseca pelo auxílio na escolha do tema da presente Monografia, por todo apoio, ensinamentos e disponibilidade durante o desenvolvimento desta.
Aos demais professores do curso de Engenharia Elétrica pela sabedoria e todas as contribuições passadas ao longo da graduação.
A minha mãe (in memoriam), Shirlei Fátima Schweigert, ao meu pai Vanderlei Schweigert e aos meus avós maternos pelo auxílio e paciência constante ao longo do curso e da elaboração deste trabalho.
A minha noiva, Bianca Maturana, pelo companheirismo, palavras de conforto e motivação sempre que necessário.
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“Tenha em mente que tudo que você aprende na escola é trabalho de muitas gerações. Tudo isso é posto em sua mão como sua herança para que você a receba, honre-a, acrescente a ela e, um dia, fielmente, deposite-a nas mãos de seus filhos”.
RESUMO
A escassez de recursos naturais, processo competitivo global e o quadro econômico de instabilidade, tem exigido a diminuição de custos, melhorando os investimentos, levando inevitavelmente à conservação de energia nos setores industrial. O presente trabalho trata-se de uma análise realizada em uma unidade de beneficiamento de sementes, localizada na indústria CRAT, da cidade de Ajuricaba – RS, que tem como principal objetivo contribuir com a redução das perdas no processo industrial, consequentemente na redução do consumo de energia, sem alterar no nível de produção. O método comparativo utilizado na pesquisa, foi aplicado através do levantamento de dados e realizado avaliações teóricas e técnicas, onde foi apresentado possíveis modificações, tanto no contrato de energia como nos equipamentos e colaboradores. Os resultados foram satisfatórios, pois com o estudo em apenas uma fatia da carga instalada na indústria CRAT, foi possível reduzir consideravelmente a conta de energia elétrica. Com a nova demanda contratada e as alterações realizadas a indústria terá uma economia de R$ 2.168,08 mensal, sendo uma economia de 10% com gastos de demanda e uma redução também de 10% do consumo de energia elétrica da unidade de beneficiamento de sementes.
ABSTRACT
The scarcity of natural resources, the global competitive process and the economic environment of instability, has demanded cost reduction, improving investments, inevitably leading to energy conservation in the industrial sectors. The present work is an analysis carried out in a seed processing unit, located in the CRAT industry of Ajuricaba – RS, whose main objective is to contribute to the reduction of losses in the industrial process, consequently reducing consumption. without changing the production level. The comparative method used in the research was applied through data collection and carried out theoretical and technical evaluations, where possible modifications were presented, both in the energy contract and in equipment and collaborators. The results were satisfactory, since the study of only one slice of the installed load in the CRAT industry made it possible to considerably reduce the electricity bill. With the new demand contracted and the changes made, the industry will save R$ 2,168.08 per month, saving 10% on demand expenses and reducing the energy consumption of the seed processing unit by 10%.
LISTA DE SIGLAS
CRAT Cerealista Amigos da Terra
Cv Cavalos
EPIS Equipamento de Proteção Individual
FP Fator de Potência
IRC Índice de Reprodução de Cor
KV Kilo Volts
LRA Corrente com Rotor Bloqueado MCC Máxima Corrente de Operação
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Composição do custo médio da energia elétrica para a indústria no Brasil em
2016... 19
Figura 2 – Composição do custo médio da energia elétrica industrial por Estado com tributos (2016) ... 20
Figura 3 – Percentual de consumo da energia elétrica em força motriz em relação ao consumo total de energia elétrica para cada segmento industrial ... 32
Figura 4 – Imagem área CRAT ... 35
Figura 5 – Layout UBS ... 36
Figura 6 – Moegas ... 37
Figura 7 – Subsolo moegas ... 38
Figura 8 – Motor 5 CV fita transportadora... 38
Figura 9 – Elevador principal ... 39
Figura 10 – Pés do elevador ... 39
Figura 11 – Motor do elevador ... 40
Figura 12 – Motor exaustor ... 40
Figura 13 – Pré-limpeza ... 41
Figura 14 – Motor principal pré-limpeza ... 41
Figura 15 – Exaustor pré-limpeza ... 42
Figura 16 – Motor 6 CV elevador ... 42
Figura 17 – Fita transportadora superior dos silos ... 43
Figura 18 – Motor da fita superior silos ... 43
Figura 19 – Ventilador silos ... 44
Figura 20 – Fita transportadora inferior dos silos ... 44
Figura 21 – Motor da fita de transporte inferior silos ... 45
Figura 22 – Elevador da segunda pré-limpeza ... 45
Figura 23 – Motor principal da segunda pré-limpeza ... 46
Figura 24 – Motor do exaustor da segunda pré-limpeza ... 47
Figura 25 – Mesa de gravidade ... 47
Figura 26 – Motor mesa de gravidade ... 48
Figura 27 – Elevador aberto ... 49
Figura 28 – Motor elevador aberto ... 49
Figura 29 – Separado em espiras ... 50
Figura 30 – Motor separador em espiras ... 50
Figura 31 – Elevador final ... 50
Figura 32 – Motor elevador final ... 51
Figura 33 – Ensacador de sementes ... 51
Figura 35 – Compressores Cool Seed ... 53
Figura 36 – Ventiladores Cool Seed... 53
Figura 37 – Exaustor 60 CV ... 54
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Tipo de carga instalada ... 55
Gráfico 2 – Demanda contratada versus demanda medida ... 64
Gráfico 3 – Consumo de energia elétrica ... 66
Gráfico 4 – Consumo de energia em R$ ... 67
Gráfico 5 – Demanda atual ... 75
Gráfico 6 – Caso 1... 76
Gráfico 7 – Caso 2... 77
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Dimensões da UBS ... 36
Tabela 2 – Cargas elétricas ... 55
Tabela 3 – Tipos de lâmpadas... 56
Tabela 4 – Tipos de exaustores ... 58
Tabela 5 – Tipos de aquecedores ... 59
Tabela 6 – Ventiladores ... 59
Tabela 7 – Motores elétricos ... 60
Tabela 8 – Compressor de ar ... 62
Tabela 9 – Cool Seed ... 62
Tabela 10 – Tarifa de energia elétrica horossazonal verde ... 63
Tabela 11 – Valor de energia mês de fevereiro de 2019 ... 64
Tabela 12 – Demanda últimos 12 meses ... 65
Tabela 13 – Consumo de energia em kWh ... 66
Tabela 14 – Valores de energia gastos na UBS ... 67
Tabela 15 – Recomendações do setor de iluminação para a indústria ... 69
Tabela 16 – Custo para implementar as recomendações na iluminação... 70
Tabela 17 – Recomendações para o sistema de exaustores na indústria CRAT... 71
Tabela 18 – Custo para implementar as recomendações nos exaustores ... 71
Tabela 19 – Recomendações para uso correto dos aquecedores ... 72
Tabela 20 – Custo para implementar as recomendações nos aquecedores ... 72
Tabela 21 – Recomendações para os ventiladores... 73
Tabela 22 – Recomendações para os motores ... 73
Tabela 23 – Custos para implementar as recomendações nos motores ... 74
Tabela 24 – Recomendações para compressor de ar ... 74
Tabela 25 – Recomendações para o equipamento de resfriamento de sementes ... 74
Tabela 26 – Valores gastos com demanda utilizada e multa por ultrapassagem nos últimos 12 meses ... 76
Tabela 27 – Valores gastos com demanda e multas no caso 1 ... 77
Tabela 28 – Valores gastos com demanda e multas no caso 2 ... 78
Tabela 29 – Valores gastos com demanda e multas no caso 3 ... 79
Tabela 30 – Valores dos diferentes casos ... 79
Tabela 31 – Viabilidade econômica iluminação ... 80
Tabela 32 – Viabilidade econômica aquecedores ... 80
Tabela 33 – Viabilidade econômica compressor de ar ... 81
Tabela 34 – Viabilidade econômica Cool Seed ... 81
Tabela 35 – Viabilidade econômica final ... 82
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 15 1.1 OBJETIVOS ... 16 1.1.1 Objetivo geral ... 16 1.1.2 Objetivos específicos... 16 2 EMBASAMENTO TEÓRICO ... 18 2.1 CONSUMO DE ENERGIA ... 18
2.2 ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL ... 18
2.3 ENERGIA NA INDÚSTRIA ... 19
2.4 ANÁLISE TARIFÁRIA... 21
2.4.1 Estrutura tarifária convencional ... 23
2.5 ILUMINAÇÃO INDUSTRIAL ... 24
2.5.1 Componentes do sistema de iluminação ... 26
2.5.1.1 Lâmpadas ... 27
2.5.1.2 Luminárias... 29
2.5.1.3 Reatores ... 29
2.5.1.4 Sensor de presença ... 30
2.5.1.5 Relé fotoelétrico ... 30
2.5.2 Projeto eficiente de iluminação ... 30
2.6 MOTORES ... 31
2.7 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA ... 32
3 METODOLOGIA ... 34
3.1 MÉTODO DE ABORDAGEM ... 34
3.2 A EMPRESA ... 34
3.2.1 Descrição do ambiente de pesquisa ... 35
3.2.1.1 Funcionamento da empresa ... 37 3.3 DADOS ENERGÉTICOS ... 56 3.3.1 Iluminação ... 56 3.3.2 Exaustores ... 58 3.3.3 Aquecedores ... 59 3.3.4 Ventiladores ... 59 3.3.5 Motores elétricos... 60 3.3.6 Compressor de ar ... 61
3.3.7 Cool Seed – resfriador de sementes ... 62
3.3.8 Faturamento de energia elétrica ... 63
4 RESULTADOS ... 69 4.1 ILUMINAÇÃO ... 69 4.2 EXAUSTORES ... 71 4.3 AQUECEDORES ... 71 4.4 VENTILADORES... 72 4.5 MOTORES ... 73 4.6 COMPRESSOR DE AR ... 74
4.7 COOL SEED – RESFRIADOR DE SEMENTES ... 74
4.8 CONTRATO DE ENERGIA ELÉTRICA ... 75
4.9.1 Iluminação industrial ... 79
4.9.2 Aquecedores ... 80
4.9.3 Compressor de ar ... 81
4.9.4 Cool Seed – resfriamento de sementes ... 81
4.9.5 Resultado viabilidade econômica final ... 82
5 DISCUSSÕES ... 83
6 CONCLUSÃO ... 84
1 INTRODUÇÃO
“A energia elétrica possui grande importância para humanidade, podendo ser considerado seu consumo um dos indicadores de desenvolvimento da população mundial.” (TEIXEIRA, 2002). A energia elétrica transformou-se em fator decisivo no crescimento econômico de um país, seu consumo está relacionado ao PIB. Porem para munir a demanda requerida em vista do crescimento econômico, a oferta de energia dever ser igual ou superior a demanda.
Em 2001 a falta de planejamento no setor elétrico e a ausência em investimentos na geração e distribuição de energia levaram a crise energética que ficou conhecida como “apagão”, proveniente principalmente por falta de chuvas em Minas Gerais. Assim a população foi obrigada a mudar hábitos no consumo, pois o risco era imediato de corte de energia elétrica em todo o país. Os efeitos de racionamento não ficaram somente restringido ao consumo, mas também influenciaram na economia, na política e no país de modo geral.
Segundo Naturesa (2011), a energia elétrica é uma das energias mais consumida no país. O crescente consumo, aliado à falta de investimentos vêm encurtando a distância entre a demanda e oferta, tornando o fornecimento de energia elétrica cada vez mais crítico.
Se usado com eficiência a energia elétrica do ponto de vista do setor elétrico, automaticamente diminui a necessidade de expansão do setor, retardando investimentos necessários ao mercado de energia. As vantagens se aplicam aos consumidores, gerando: redução do gasto com energia elétrica, aperfeiçoamento dos sistemas presentes nas instalações e marketing associado às ideias de preservação ambiental.
Silva (2005) fala que a energia é um elemento essencial para que haja o desenvolvimento econômico e social de um país. O uso consciente apresenta-se como opção de baixo custo e de curto prazo de implantação. Uma consequência importante da racionalização é a valorização da imagem e visão estratégica da empresa, o mercado está direcionado a dar preferência a produtos de empresas comprometidas com ações que protegem o meio ambiente. Para uma empresa alcançar uma estrutura de custos racionalizada e tornar-se mais competitiva no mercado, não pode haver o desperdício. Se deve incentivar os colaboradores a obter o mesmo produto ou serviço com o menor consumo de energia, proporcionando a redução dos custos. Muitas empresas não se dão conta que desperdiçam energia em suas atividades no dia a dia. Segundo o Procel (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica), todo o ano os brasileiros desperdiçam o equivalente a 22 milhões de kW, uma quantia de energia que se fosse convertido em dinheiro renderia US$ 1,54 bilhões.
A gestão energética de uma instalação existente aborda as seguintes medidas: 1. conhecimento das informações relacionadas com os fluxos de energia, as ações que influenciam estes fluxos, os processos e atividades que utilizam a energia e relacionam com um produto ou serviço;
2. acompanhamento dos índices de controle como, por exemplo, consumo de energia, custos específicos, fator de utilização e os valores médios, contratados, faturados e registrados de energia;
3. atuação nos índices com vista a reduzir o consumo energético através da implementação de ações que buscam a utilização racional de energia. (HADDAD, 2007).
A escassez de recursos naturais, processo competitivo global e o quadro econômico de instabilidade, tem exigido a diminuição de custos, melhorando os investimentos, levando inevitavelmente à conservação de energia nos setores industrial, residencial e comercial. Na indústria, isto vem sendo feito diminuindo as perdas de energia no processo produtivo, especificando equipamentos com máxima eficiência.
“A energia é um dos principais insumos da indústria. A qualidade de suprimento e os custos são decisivos para a competitividade do produto nacional” (PORTAL DA INDÚSTRIA).
Segundo a Confederação Nacional da indústria (CNI), 41% do consumo de energia elétrica do Brasil está direcionado para o setor industrial, assim percebe-se que a relação intensa entre as indústrias e o consumo da energia elétrica é evidente.
No momento atual, nas indústrias do Brasil, cerca de 20% dos motores instalados possuem mais de 25 anos, sendo que estes são as cargas que consomem maior quantidade de energia no setor fabril, ainda há casos em que, por exemplo, os motores já foram rebobinados cerca de 7 a 10 vezes, ocasionando uma grande perda de energia elétrica.
A implantação de programas, projetos e atividades de conservação e uso eficiente de energia no setor fabril, deve ser continuamente estimulada, considerando-se os desafios que o setor energético vem enfrentando para atender a demanda em todas regiões do país.
1.1 OBJETIVOS
1.1.1 Objetivo geral
Desenvolver um estudo de eficiência energética em uma indústria de grãos. 1.1.2 Objetivos específicos
- Realizar a leitura bibliográfica.
- Quantificar dados dos equipamentos e do processo produtivo da indústria. - Coletar informações sobre o uso de energia elétrica.
- Verificar o contrato de fornecimento de energia elétrica. - Executar um projeto apresentando soluções técnicas. - Propor o uso de fontes renováveis de energia.
2 EMBASAMENTO TEÓRICO
2.1 CONSUMO DE ENERGIA
A energia é um insumo fundamental para a atividade humana, seja para garantir suas necessidades básicas ou para promover conforto e desenvolvimento. O consumo de energia ao longo da história da humanidade vem crescendo em taxas cada vez maiores (HOFFMANN, 2013).
Nos países industrializados, grande parte da energia é originário de combustíveis fósseis como: petróleo, carvão mineral e gás natural. Ao ligar máquinas, equipamentos e lâmpadas, dificilmente associamos a eletricidade com as consequências descendentes de sua geração, semelhante ao encher o tanque de um automóvel com combustível, não nos importamos com a procedência do combustível. A energia afeta nossas vidas de outras formas além do uso direto da energia, inclusive as relações entre países, interferindo em suas economias e na distribuição de renda do planeta (CAMACHO, 2009).
A possibilidade de esgotamento de reservas de petróleo e o aumento do custo de extração fizeram inevitáveis aumentos na tendência evolutiva dos preços do petróleo. Com a crise energética deslanchada na década de 70 levou a energia a receber um tratamento direto como elemento de essencial importância à vida econômica, assim o tema conservação de energia e eficiência energética começou a ser discutido seriamente.
Segundo Melo (1981), com a existência do cartel formado pela Organização dos Países Exportadores de Petróleo (OPEP) e o aumento do preço do petróleo, em 1983, houve mudanças significativas na economia mundial. Os países importadores, principalmente os subdesenvolvidos foram afetados significativamente por esse novo cenário. Praticamente todos os países perceberam a necessidade de mudar a maneira de utilização da energia que produziam, incentivando as empresas a tomarem medidas de eficientização de energia.
2.2 ENERGIA ELÉTRICA NO BRASIL
Com a crise financeira na década de 90 no Brasil, levou o governo a acelerar o processo de privatização das empresas públicas. Nos anos de 60 e 70, o valor do investimento no setor elétrico foi 2% do PIB (Produto Interno Bruto); enquanto que nos anos 80 foi apenas 0,8%. A estrutura do setor passou a ser, após a privatização, composta por: Agência Nacional de Águas (ANA), responsável pega gestão dos recursos hídricos, Ministério de Minas e Energia (MME),
responsável pela elaboração das políticas globais referentes ao setor energético; Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), responsável pela fiscalização das empresas concessionárias, definição da estrutura tarifária etc., o Mercado Atacadista de Energia elétrica (MAE), no qual deveria ser negociada livremente a energia do sistema interligado o Operador Nacional do Sistema (NOS), com as funções de planejamento, programação e execução da operação das usinas (PINTO JUNIOR, 2007; ROSA, 1998).
Conforme a pesquisadora Rousseff (2003), com a privatização do setor, arrecadou-se US$ 30,05 bilhões. Ao invés de estes recursos serem investidos na ampliação da oferta de energia elétrica, foram utilizados para cumprir metas do programa de ajuste fiscal acertado com os organismos internacionais, sendo transferido para o setor privado parte considerável das empresas geradoras de receita do setor elétrico.
Após a crise energética de 1973, as preocupações e pesquisas intensificaram-se por novas fontes de energia, assim diversificando a matriz energética nacional e, consequentemente, a independência energética. Passou a ser discutida a questão energética em diferentes meios, por se tratar de uma parte importante do processo de desenvolvimento de qualquer nação (BARBOSA, 2004).
2.3 ENERGIA NA INDÚSTRIA
Para a pequena e média indústria nacional, o custo da energia elétrica no mercado regulado atingiu R$ 504,00 por (MWh) em 2016, de acordo com o estudo Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro (FIRJAN). O resultado mostra uma queda de 10,7% em comparação a 2015, quando a energia custava para a indústria do país R$ 564,34 por MWh (ANEEL, 2016).
Figura 1 – Composição do custo médio da energia elétrica para a indústria no Brasil em 2016
Consta-se na figura 1 que a tarifa de energia somada aos tributos ainda é um dos custos mais elevados presentes nas empresas, onde a geração, transmissão e distribuição (GTD) apresenta o maior percentual 59,2% do total do custo médio da energia elétrica.
Figura 2 – Composição do custo médio da energia elétrica industrial por Estado com tributos (2016)
Fonte: Sistema FIRJAN. Sazonalidade/bandeira tarifárias.
Observa-se na figura 2 que o estado com maior custo do MWh é Rio de Janeiro com R$ 628,83, já o menor é Amapá com 271,45 e a média de todo o país fica em R$ 504,00 MWh. Segundo a Empresa de Pesquisas Energéticas – EPE BEN (2007), no ano de 2006 as indústrias brasileiras consumiram 37,85% de toda energia utilizada no Brasil deste ano. A energia elétrica representou 16,53% do consumo energético nacional em 2006, sendo as indústrias responsáveis por 47,11% deste consumo, o segmento industrial continua representando uma parcela expressiva do consumo energético do país mesmo com a redução da parcela de consumo desde o ano 200, com a determinação do racionamento. A grande perspectiva de aumento no preço dos energéticos contribuíram para que muitos grupos industriais investissem em medidas de eficiência energética, objetivando a disponibilidade de energia para seus processos, tais aplicações contribuíram para diversificação da matriz energética brasileira com o aumento do uso de gás natural, biomassa, urânio e hidráulica, principalmente para geração de energia elétrica através de termelétricas e pequenas centrais hidrelétricas – PCH (BEN, 2007).
Dentre os custos que uma empresa deve gerenciar, sejam eles industriais ou comerciais, a energia vem assumindo, cada vez mais, uma crescente importância, motivada pela
redução de custos decorrentes do mercado competitivo, pelas incertezas da disponibilidade de custos decorrentes do mercado competitivo, pelas incertezas da disponibilidade energética ou por restrições ambientais. Promover a eficiência energética é essencialmente usar o conhecimento de forma aplicada, utilizando os conceitos da economia, da administração e da engenharia aos sistemas energéticos, é interessante apresentar métodos e técnicas para definir ações e objetivos para melhorar o desempenho energético e reduzir as perdas nos processos de transporte, armazenamento e distribuição de energia (HADDAD, 2007).
Segundo Sola (2006), a matriz energética de um país, é representada pela estratificação da oferta interna de energia, é obtida pela soma das perdas e do consumo final. Estas três variáveis são importantes para grandeza de um país, que o Governo brasileiro criou a Empresa de Pesquisas Energéticas – EPE, com intuito de promover estudos e pesquisa de forma a custear o planejamento energético do país, onde estes estudos são realizados em um relatório anual chamado de Balanço Energético Nacional – BEN, que relata a oferta interna, reservas, produção, consumo final e centros de transformação. O BEN a partir de 1970 vem registrando aumento das perdas na geração, transmissão, distribuição e no uso final da energia.
Conforme disposto em sua lei de criação, a EPE tem por finalidade realizar estudos e pesquisas destinadas a subsidiar o planejamento do setor energético. Isto envolve uma gama bastante ampla de trabalhos. Podemos destacar a elaboração e publicação do Balanço Energético Nacional – BEN, que apresenta os dados relativos ao ciclo anual de produção e consumo, transformação, importação e exportação dos diversos energéticos que compõem a matriz nacional... (EPE – BEN, 2007).
2.4 ANÁLISE TARIFÁRIA
Compreender como é tarifada a conta de energia é vital para efetuar um contrato favorável, evitando multas por ultrapassagem de demanda ou má qualidade de energia, pois, o valor gasto com energia elétrica nas indústrias, representa um percentual alto dos gastos totais. Também se faz necessário cobrar da concessionária uma tensão adequada conforme recomendam as normas (FROZZA, 2013).
A conta de energia é uma síntese dos parâmetros de consumo, refletindo a forma como a mesma é utilizada. Fazendo uma análise histórica dos 12 últimos meses, apresenta um quadro rico de informações e torna-se a base de comparação para futuras mudanças, visando mensurar potencias de economia, o resultado da análise que o meio contratual entre a concessionaria e o consumidor torne-se adequado às necessidades deste, podendo implicar em redução de despesas com a eletricidade (HADDAD, 2007).
Segundo Haddad (2007) são um conjunto de normas e regulamentos o sistema tarifário de energia elétrica, que tem por finalidade estabelecer o valor monetário da eletricidade para as diferentes classes e subclasses de unidades consumidoras. O órgão regulamentador do sistema tarifário vigente é a Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL.
As unidades consumidoras no Brasil são classificadas em dois grupos tarifários: Grupo A onde possui tarifa binômia e Grupo B, que tem tarifa monômia. O que define a classificação dos grupos é o nível de tensão e como consequência, em função da demanda (kW).
O grupo B (baixa tensão) são os consumidores onde o nível de tensão está abaixo dos 2300 volts. Via de regra, nesta classe estão as lojas, residências, pequenas empresas, edifícios residências, maioria dos prédios públicos federais e grande parte dos edifícios comerciais, por sua maioria, ser atendido nas tensões 127 ou 220 volts.
Cada grupo A ou B, é divido em subgrupos. O Grupo B é dividido conforme exposto a seguir (ELETROBRAS, 2011):
a) subgrupo B1 – residencial e residencial baixa renda; b) subgrupo B2 – rural e cooperativa de eletrificação rural; c) subgrupo B3 – demais classes;
d) subgrupo B4 – iluminação pública.
O Grupo A (alta tensão) são os consumidores que estão acima dos 2300 volts, como industrias, shopping e alguns edifícios comerciais. O Grupo A é divido conforme exposto a seguir:
a) subgrupo A1 – nível de tensão de 230 kV ou mais; b) subgrupo A2 – nível de tensão de 88 a 138 kV; c) subgrupo A3 – nível de tensão de 69 kV; d) subgrupo A3a – nível de tensão 30 a 44 kV; e) subgrupo A4 – nível de tensão 2,3 a 25 kV; f) subgrupo AS – para sistema subterrâneo.
A ANEEL determina as condições gerais para o fornecimento de energia elétrica, os direitos e deveres dos consumidores são estabelecidos pela resolução nº 414 (2010). Para melhor compreender a estrutura tarifaria é necessário conhecer alguns conceitos e definições (ELETROBRAS, 2011):
- consumo de energia elétrica: é a quantidade de potência elétrica (kW) consumida em um certo intervalo de tempo, apresentado em quilowatt-hora (kWh);
- demanda: média das potências elétricas ativas ou reativas, requeridas aos sistemas elétricos por uma parte da carga instalada, durante um intervalo de tempo;
- demanda contratada: demanda de potência ativa a ser obrigatória e continuamente disponibilizada pela distribuidora, no ponto de entrega, conforme valor e período de vigência fixados em contrato;
- demanda de ultrapassagem: uma parte medida da demanda que supera o valor da demanda contratada;
- demanda faturável: valor da demanda de potência ativa, reconhecida de acordo com os critérios estabelecidos e considerada para fins de faturamento, com aplicação da respectiva tarifa;
- demanda medida: maior demanda de potência ativa, conferida por medição, globalizada no intervalor de 15 minutos, durante o período de faturamento;
- horário de ponta: é o intervalo de 3 horas consecutivas, excluindo sábados, domingos e feriados nacionais, onde este período é definido pera concessionária, em função das características de seu sistema elétrico;
- horário fora de ponta: equivale as demais 21 horas do dia, que não sejam as pertencentes ao horário de ponta;
- período seco: período com poucas chuvas, compreendido entre os meses de maio a novembro (7 meses);
- período úmido: período com mais chuvas, compreendido pelos meses de dezembro a abril (5 meses).
Enquanto a energia é cobrada pelo valor efetivamente consumido, a demanda possui uma regra de cobrança diferenciada, através do contrato entre consumidor e concessionária será estabelecido um valor contratado de demanda, onde será a referência de cobrança. A concessionaria deve ser capaz de fornecer essa demanda a qualquer horário do dia e o consumidor paga por essa disponibilidade (ANEEL, 2011).
O consumidor onde sua demanda máxima registrada for inferior a demanda contratada, a fatura será em base do valor contratado multiplicado pela tarifa, é permitido que ultrapasse 5% do valor. Já se a demanda máxima registrada for superior a demanda contratada e essa ultrapassar os 5% do valor, a multa cobrada corresponde à 2 vezes o ultrapassado, acima dos 5% (ANEEL, 2011).
É um composto de tarifas aplicáveis aos partícipes de consumo de energia elétrica e/ou demanda de potência ativa, de acordo com a modalidade de fornecimento. As tarifas do grupo A são constituídas em três modalidades de fornecimento:
a) estrutura tarifária convencional: é atribuído através de um contrato especifico com a concessionaria um único valor da demanda pretendida pelo consumidor, independente da hora (ponta ou fora de ponta) ou período do ano (seco ou úmido); b) estrutura tarifária horo-sazonal verde: somente unidades consumidoras do Grupo A, subgrupos A3a, A4 e As podem se enquadram nessa modalidade. No contrato com a concessionária é estabelecido a demanda pretendida pelo consumidor, independente da hora do dia (ponta ou fora de ponta), a resolução 456 permite que sejam contratados dois valores diferentes de demanda, um para o período seco e outro para o período úmido;
c) estrutura tarifária horo-sazonal azul: é obrigatório para os consumidores dos sus subgrupos A1, A2 ou A3 esta tarifa, já para os subgrupos A3a, A4 e AS é opcional. No contrato com a concessionária é estabelecido tanto o valor da demanda pretendida pelo consumidor no horário de ponta quanto fora de ponta, a resolução 456 permite também que sejam contratados valores diferentes para o período seco e úmido.
2.5 ILUMINAÇÃO INDUSTRIAL
Conforme Costa (2006), economia em iluminação não significa não ter iluminação ou que esta seja deficiente, nada mais é do que a correta utilização das tecnológicas disponíveis produzindo mais luz com menor consumo de energia.
A iluminação na indústria é muito importante para que todas as atividades sejam efetuadas com eficiência, rapidez, qualidade e melhor rendimento possível. É imprescindível que haja um bom conhecimento das normas técnicas com relação às normas regulamentadoras para se obter uma melhor eficiência energética (OLIVEIRA, 2015).
É necessário que o projeto de luminotécnica seja realizado de acordo com os modelos matemáticos, regras e uso correto do sistema de iluminação.
Para o desenvolvimento de um projeto de iluminação adequado é necessário o estudo de um nível de iluminação para cada tipo de tarefa ao qual o usuário estará submetido. No Brasil a norma ABNT NBRISO CIE8995-1 é que definem esses níveis, outros fatores também são
importantes a serem analisados como: conforto visual, estética e índice de proteção do equipamento adequado para o ambiente (FROZZA, 2013).
Geralmente nas indústrias a iluminação participa com uma pequena parte do consumo de energia elétrica, são grandes as possibilidades para obter uma redução de consumo de energia.
Nas residências a iluminação é responsável por 23% da energia consumida, no setor comercial e serviços públicos esta percentagem é maior, chega a 44%, no setor industrial é de apenas 1%. Dentre os gastos em serviços públicos, dois terços é direcionado para iluminação de ruas. Os sistemas mais modernos conseguem produzir a mesma quantidade de luz utilizando menos energia, tal feito é conseguido através da diminuição das perdas nos reatores, redução da potência das lâmpadas e com o aumento do rendimento das luminárias (HADDAD, 2007).
Os problemas mais frequentes relacionados a sistemas de iluminação conforme Barros (2013) são:
a) utilização de equipamentos com baixa eficiência luminosa; b) falta de comandos para acionamento de grupo de luminárias; c) comportamento dos usuários;
d) aproveitamento inadequado da iluminação natural;
e) utilização de equipamentos e lâmpadas inadequados em função da atividade e do local;
f) fatores relacionados com o ambiente, tais como layout e disposição e cor das divisórias, cor do piso, teto e paredes e mobiliário etc.;
g) ausência de manutenção preventiva, o que leva a comprometer a eficiência do sistema;
h) desconhecimento de conceitos luminotécnicos; i) ausência de manutenção preventiva.
Para que haja uma melhor compreensão do tema é necessário que se tenha um domínio dos termos e das grandezas do sistema de iluminação, onde os principais são:
a) fluxo luminoso (ɸ): quantidade de luz emitida por uma fonte luminosa. A unidade é o lúmen (lm);
b) intensidade luminosa (I): é o fluxo luminoso irradiado na direção de um determinado ponto. A unidade é a candela (cd);
c) iluminância ou iluminamento (E): é a quantidade de luz dentro de um ambiente, define-se como o fluxo luminoso incidindo sobre uma superfície considerando a área (m²). A unidade é o lux;
d) eficiência luminosa ou eficiência energética (K): é a relação entre fluxo luminoso gerado e a potência consumida, é representada pela unidade lúmen por watt (lm/w). Quanto maior for essa relação, em uma lâmpada, maior será sua eficiência;
e) índice de reprodução de cor (IRC): é a correspondência entre a cor real de um objeto e sua aparência diante de uma determinada fonte de luz, o parâmetro de comparação é a luz do sol. O IRC varia de 0 a 100, onde o sol possui o IRC igual a 100.
Porto, Silverio e Silva (2009) enfatizam onde a adoção de um projeto adequado às condições climáticas, locais e as necessidades inerentes da atividade exercida pelo operário, destinam-se a melhoria dos elementos que compõe a envoltória da edificação e que participam diretamente na melhoria da qualidade de vida do usuário no espaço.
A iluminação natural em projetos acrescenta que a utilização de sistemas de iluminação natural ou zenital e o redirecionamento do fluxo luminoso nominal é um passo determinante na iluminação ambiental, onde as proporções do ambiente, os materiais de revestimento e o posicionamento das células de trabalho em relação à abertura da iluminação natural definem a quantidade de luz que atinge os planos de operações, devendo esta ser complementada por fontes artificiais.
Segundo Costa (2006), “conservar energia é preservar o meio ambiente” onde se estabelece quatro ações de economia de energia para sistemas de iluminação:
1. redução das perdas provoca em melhorias que contribuem para o melhor desempenho do sistema como exemplo a redução na altura de instalação das lâmpadas;
2. médias zeladoras, ligadas essencialmente a manutenção e a operação dos equipamentos, podendo ser: a utilização da iluminação natural sempre que possível, limpeza periódica do sistema;
3. substituição em equipamentos obsoletos;
4. divisão dos circuitos de iluminação para uma melhor atuação do equipamento, com a utilização de interruptores individualizados, aplicação de sistemas automatizados.
2.5.1 Componentes do sistema de iluminação
Encontram-se vários tipos de lâmpadas, algumas mais eficientes que outras, porém, a escolha correta é determinada pela atividade, local e custos a serem atendidos.
É de extrema importância a avaliação do sistema de iluminação no gerenciamento de energia e no uso racional de energia elétrica. A seguir serão mostrados alguns componentes do sistema de iluminação:
2.5.1.1 Lâmpadas
As lâmpadas elétricas, estas podem ser classificadas da seguinte maneira (MAMEDE FILHO, 2017):
a) Quanto ao processo de emissão de luz: - lâmpadas incandescentes; - lâmpadas de descarga; - lâmpadas LED. b) Quanto ao desempenho: - vida útil; - rendimento luminoso;
- índice de reprodução de cores.
Lâmpadas incandescentes. São feitas de um filamento de tungstênio enrolado que atinge a incandescência com a passagem de uma corrente elétrica e de um bulbo de vidro cheio de gás quimicamente inerte, como o nitrogênio, que evita a oxidação do filamento. Mamede Filho (2017) apresenta as principais características das lâmpadas incandescentes:
- vida útil: entre 600 e 1000 horas;
- eficiência luminosa média: 15 lumens/watts; - índice de reprodução de cor: 100;
- a vida útil depende da tensão de alimentação;
- as lâmpadas de tensão mais baixa apresentam maior rendimento.
Seu emprego em instalações industriais fica restrito a banheiros sociais, instalações decorativas e aplicações onde o consumo de energia seja pequeno.
Lâmpadas de luz mista. São formadas de um tubo de descarga a vapor de mercúrio, conectado em série com um filamento de tungstênio, onde são encapsulados por um bulbo, da qual as paredes internas são recobertas por uma camada de fosfato de ítrio vanadato.
Sua comercialização se apresenta nas potências de 160 a 500 W. Possuem elevada eficiência das lâmpadas de descarga com as vantagens da sublime reprodução de cor das lâmpadas de filamento de tungstênio (MAMEDE FILHO, 2017).
- Eficiência luminosa média: 22 lumens/watts. - Índice de reprodução de cor (IRC): 0,61 a 0,63.
Lâmpadas fluorescentes. Possuem um longo cilindro de vidro, onde o interior é revestido por uma camada de fósforo. Nas extremidades da lâmpada possui um eletrodo de filamento de tungstênio revestido de óxido, que através do aquecimento por uma corrente elétrica circulante, libera uma nuvem de elétrons que se chocam com os átomos do gás argônio de mercúrio, assim ativa a camada de fósforo, transformando-se em luz (MAMEDE FILHO, 2017).
Sua utilização é indicada principalmente para iluminação de interiores, como lojas, escritórios, indústrias, lojas, etc., pois possuem um bom desempenho e uma boa eficiência energética.
- Vida útil: 7.500 e 12.000 horas.
- Eficiência luminosa média: entre 40 e 80 lumens/watt.
Lâmpadas a vapor de mercúrio. Em seu interior possui um pequeno tubo de quartzo, onde, nesse tubo são colocadas algumas gotas de mercúrio, juntamente com o gás inerte, como o argônio, da qual finalidade é auxiliar a formação da descarga inicial (MAMEDE FILHO, 2017).
Este tipo de lâmpada tem possui uma elevada eficiência luminosa, porém ao longo de sua vida útil média, sua eficiência cai para um nível de aproximadamente 35 lumens/watt. Uma característica presente neste tipo de lâmpada se da ao fato de que quando se desliga é necessário um tempo de 5 a 10 minutos para que se possa reacendê-la.
Barros (2013) explica que quando há queda de tensão de 1% no circuito correspondente das lâmpadas a vapor de mercúrio, o fluxo luminoso cai para 3% aproximadamente. Quedas de tensão com apenas 5% já são o suficiente para comprometer a ignição das lâmpadas.
- Vida útil: 18.000 horas.
- Eficiência luminosa média: 55 lumens/watt. - Índice de reprodução de cor (IRC): 40.
Lâmpadas a vapor de sódio a alta pressão. E seu interior possui um tubo de descarga onde contém um excesso de sódio que se vaporiza durante o acendimento em condição de saturação. Está presente um gás inerte, o xenônio, em alta pressão, para se obter uma baixa tensão de ignição (MAMEDE FILHO, 2017).
É muito utilizada para iluminação de locais onde a reprodução de cor não é um fator muito importante, está presente principalmente na iluminação pública e interior de instalações
industriais cujas tarefas não necessitem de uma fidelidade de cor, este tipo de lâmpada apresenta um tom amarelado (BARROS, 2013).
- Vida útil: 18.000 a 24.000 horas.
- Eficiência luminosa média: 130 lumens/watts. - Índice de reprodução de cor: 30.
Lâmpadas a vapor metálico. Possui uma fonte de luz com excelente reprodução de cores, é muito utilizada na indústria, pois, é uma das fontes de luz branca de maior eficiência disponível no mercado (BARROS, 2013).
Sua temperatura de cor é de 4.000 K, possui vida longa alta e baixa depreciação. As potências fornecidas deste tipo de lâmpada variam de 400 a 2.000 W. São utilizadas em áreas de pátios de estacionamento, quadras esportivas, campos de futebol e armazéns.
- Vida útil: 24.000 horas.
- Eficiência luminosa média: 98 lumens/watts. - Índice de reprodução de cor (IRC): 80 a 90.
2.5.1.2 Luminárias
Conforme Barros (2013), as luminárias têm como principal função direcionar o fluxo luminoso gerado pelas lâmpadas através de superfícies refletoras, difusoras, aletas etc.
Para uma luminária ser eficiente ela precisa otimizar o desempenho do sistema de iluminação, controlar o fluxo luminoso e reduzir o ofuscamento. Também é importante o tipo e qualidade das superfícies reflexivas, onde podem ser esmaltadas, anodizadas ou peliculares. Os requisitos básicos de uma luminária são:
a) ser adequada ao ambiente, considerando a aparência e as influências externas; b) proporcionar suporte e conexão elétrica para as lâmpadas;
c) manter a temperatura de operação das lâmpadas dentro de limites prefixados; d) controlar e distribuir o fluxo luminoso;
e) possibilitar a fácil manutenção;
f) refletir para o plano de trabalho o máximo possível do fluxo luminoso emitido pela lâmpada.
Tem como função aumentar a tensão durante a ignição da lâmpada e reduzir a intensidade da corrente elétrica. Podem ser eletrônicos ou eletromagnéticos. Nada mais é do que uma bobina com núcleo de ferro ligada em série (CREDER, 2009).
Atualmente é mais utilizado o reator eletrônico devido ao fato de ser mais eficiente, menor, mais econômico e mais leve que os eletromagnéticos, porém é de extrema importância que seja avaliado a qualidade do produto, principalmente com relação ao fator de potência FP (BARROS, 2016).
Seu uso é empregado em lâmpadas fluorescentes, lâmpadas a vapor de mercúrio, vapor de sódio e vapor metálico. Em geral, para seu funcionamento correto as lâmpadas de descarga funcionam conectadas com reatores (MAMEDE FILHO, 2017).
2.5.1.4 Sensor de presença
É empregado principalmente nos ambientes onde não há circulação continua. Sua instalação é feita em pontos estratégicos, onde, são acionados quando ocorre presença de pessoas ou automóveis. Sua utilização em algumas situações resulta na redução do consumo de energia elétrica (BARROS, 2016).
2.5.1.5 Relé fotoelétrico
É composto por um dispositivo sensível a luz natural. Sua utilização é atribuída principalmente em estacionamentos e faixadas. Na ausência da luz solar, o sistema de iluminação é acionado (BARROS, 2016).
2.5.2 Projeto eficiente de iluminação
A eficiência dos sistemas de iluminação está relacionada com as características construtivas da edificação, pois, a meio de exemplo, a iluminação dos ambientes pode ser uma combinação harmoniosa entre a iluminação natural e iluminação artificial. Para ser ter um projeto luminotécnico bem elaborado e eficiente se deve considerar os seguintes aspectos em função das atividades desenvolvidas (BARROS, 2016).
2.6 MOTORES
É expressiva a participação de motores elétricos no consumo industrial no Brasil, onde, exige atenção especial em qualquer programa de conservação de energia elétrica.
Dentro de uma indústria a maior carga está direcionada a motores de indução trifásico e monofásicos síncronos e os de corrente contínua, onde sua representação chega a 90% da eletricidade convertida em energia mecânica, e aproximadamente 44% da energia do total consumido (NATURESA, 2011).
Com qualquer carga, os motores elétricos apresentam perdas fixas, como as no ferro e as devido à ventilação e ao atrito. Além das perdas mencionadas, há outras perdas variáveis com o carregamento do motor, como as perdas no cobre, que crescem com o quadrado da corrente de carga. Com pequenas cargas, em relação a sua potência nominal, o rendimento do motor é baixo, tendo em vista serem grandes as perdas fixas em comparação com a potência fornecida (COPEL, 2005).
Por trás do desempenho da indústria brasileira, os motores escondem uma marca nada invejável: a idade média dos motores é de 17 anos de uso onde sua tecnologia se encontra ultrapassada, pois ocorreram avanços fundamentais para a melhoria do rendimento dos motores atuais.
Para os equipamentos em geral e especialmente para os motores elétricos, quanto mais antigo é um maquinário, pior é seu desempenho, o que compromete seu desempenho da indústria (WEG, 2016).
Segundo estudos realizados pela Indústria WEG a substituição de motores elétricos dos modelos antigos por outros de maior rendimento pode trazer resultados muito positivos, proporcionando em média 9,3% de economia de energia. Quando comparados com outros equipamentos de uma planta industrial, os motores possuem bons rendimentos, ou seja, tem um bom aproveitamento da energia recebida para a realização da tarefa.
Conforme a norma ABNT NBR 17094-1 publicada no dia 30 de agosto de 2017 no Diário Oficial a Portaria Interministerial nº 01, de 29 de junho de 2017, que eleva o nível mínimo de rendimento a ser atendido por motores elétricos de indução trifásicos comercializados no Brasil para IR3, onde as principais alterações da nova regulamentação são:
a) elevação do nível de rendimento de IR2 para IR3;
b) inclusão dos motores fracionários, abaixo de 1cv, com potências a partir de 0,16cv; c) extensão da potência máxima para 500cv em 2, 4, 6 e 8 polos;
d) motores recuperados/recondicionados a serem comercializados no Brasil estão cobertos por esta portaria e deverão atender o nível mínimo de rendimento IR3 (IMPRENSA NACIONAL, 2017).
Santos et al. (2003), através do balanço de Energia Útil de 1995, realizaram uma tabela que representa a relação de consumo de força motriz para cada segmento industrial.
Figura 3 – Percentual de consumo da energia elétrica em força motriz em relação ao consumo total de energia elétrica para cada segmento industrial
Fonte: Santos et al. (2003).
Observa-se, através da figura 3 que, o consumo de energia elétrica em força motriz tem uma representatividade muito alta em praticamente todos os segmentos industriais. Levando em consideração o setor Alimentos e Bebidas, englobado pelo presente estudo, apresenta 69,78% do consumo de energia elétrica através de força motriz.
2.7 GERAÇÃO DISTRIBUÍDA
Segundo o Instituto Nacional de Eficiência Energética – INEE (2013) traz o princípio básico da geração distribuída (GD) significa em acrescentar geração de pequeno ou médio porte, a partir da utilização de fontes alternativas de energia, baseada em diferentes tecnologias, em sistema de transmissão e distribuição.
Toledo et al. (2012) salientam que são inúmeras vantagens através do uso da GD, uma vez que, a disposição da unidade de geração próxima a carga permite a redução das perdas associadas ao transporte de energia elétrica, além de uma maior diversificação das tecnologias empregadas para produção de energia, com isso sua escolha pode ser realizada em função dos requerimentos específicos da carga ou da disponibilidade dos recursos energéticos locais.
Olade (2011), também cita que a geração distribuída (GD) é geração e armazenamento de energia elétrica em pequena escala, quanto mais próximo da carga consumidora, com a possibilidade de comprar ou vender com a distribuidora.
Cogen (2013) fala que GD é a denominação genérica de um tipo de geração elétrica que se diferencia da geração centralizada pelo fato de ocorrer em locais que não seja possível a instalação uma usina geradora convencional, contribuindo assim para aumentar a distribuição geográfica da geração de energia elétrica em determinada região.
No Brasil a partir de 2012 o consumidor adquiriu o aumento de poder de escolha em relação a energia através da popularização das tecnologias de micro e minigeração distribuída, onde o consumidor pode gerar sua própria energia. Este tipo de modalidade de geração foi regulamentado pela ANEEL, através da Resolução Normativa nº 482. Já em 2015 o regulamento foi aprimorado, de modo a tonar o processo de conexão, mas acelerado e ampliar o acesso GD para um número maior de unidades consumidoras (EPE, 2019).
Foi em 2016 que os sistemas de geração próprio, começou a se popularizar, tendo um salto de mais de quatro vezes no número de instalações, terminando o ano com 81MW instalados, distribuídos em 7,7 mil unidades (ANEEL, 2017).
3 METODOLOGIA
3.1 MÉTODO DE ABORDAGEM
O método de abordagem de pesquisa utilizada no trabalho caracteriza-se como método comparativo. Este método consiste na conferência entre elementos, levando em consideração suas características. Objetiva o exame dos dados com o intuito de obter diferenças ou semelhanças que possam ser examinadas, e as devidas relações entre as duas, comparando os dados do presente com o do passado (GIL, 2008).
Foi exercido um estudo de caso, no tocante a eficiência energética em uma indústria de grãos, localizada no município de Ajuricaba – RS. Nessa continuidade, com um englobamento entre visitas técnicas, levantamento de dados, observações de funcionamento e uma comparação destes dados com a bibliografia pertinente, consegue obter uma melhor alternativa para aplicar no presente trabalho, no caso, diminuir a conta de energia elétrica, afim de ter uma melhor eficiência energética.
Para o desenvolvimento do trabalho foi necessário coletar os seguintes dados: - as condições físicas das instalações elétricas;
- contrato de energia elétrica;
- relação das condições dos equipamentos elétricos; - as rotinas referentes ao consumo de energia elétrica.
3.2 A EMPRESA
Trata-se de uma indústria que trabalha com as culturas de soja, milho, trigo, azevém, aveia-branca, aveia-preta, cevada, triticale, centeio, canola e girassol. A empresa hoje é multiplicadora de sementes para Brasmax, Fundacep, Bio Trigo, OR Sementes, UFRGS e EMBRAPA. realiza a comercialização de defensivos agrícolas, adubos, fertilizantes e corretivos do solo. Atua com a produção de sementes certificadas de soja, trigo, azevém, aveia-preta, aveia branca e azevém.
Esta indústria possui três filiais; duas delas estão localizadas em Pinhal - Nova Ramada e outra na Linha 24 – Ajuricaba. O presente trabalho foi realizado na matriz situada na cidade de Ajuricaba – RS, a seguir será listado a identificação e localização da mesma:
- Razão Social: CEREALISTA AMIGOS DA TERRA LTDA. - Nome Fantasia: C.R.A.T.
- CNPJ: 05.158.128/0001-00. - Endereço: Linha 15 Norte. - Bairro: Interior.
- Telefone: (55) 3387-1289. - CEP: 98750-000.
- Cidade: Ajuricaba.
- Estado: Rio Grande do Sul.
- Número de Funcionários: 50 (cinquenta).
3.2.1 Descrição do ambiente de pesquisa
A figura 4 apresenta a vista aérea da indústria CRAT.
Figura 4 – Imagem área CRAT
1 – escritório, balança; 2 – moegas de recebimento de grãos, pré-limpeza, secador; 3 – silos de armazenamento de grãos; 4 – unidade de beneficiamento de sementes (UBS);
5 – armazém; 6 – moegas, armazém; 7 – campo. Fonte: Google Maps.
Este trabalho tratara do descritivo do item 4, unidade de beneficiamento de sementes (UBS) e o item 7, campo de futebol, pelo motivo de sua maior carga estar concentrada nestas duas edificações. Na repartição da UBS é feita a eliminação de contaminantes indesejáveis, tais
como as sementes imaturas, rachadas e partidas; as sementes de plantas daninhas, o material inerte e os fragmentos de plantas.
Figura 5 – Layout UBS
Fonte: Autor.
A figura 5 mostra mais detalhadamente o item 4 da figura 4, onde é dividido em etapas para realizar o beneficiamento da semente. A seguir a tabela 1 mostra as dimensões de cada espaço.
Tabela 1 – Dimensões da UBS
Local Comprimento (m) Largura (m) Área (m²)
Moegas 4 25 100 Pré-limpeza 10 25 250 Silos 85 25 2.125 Processamento 10 25 250 Armazenamento 100 25 2.500 Carregamento 14 25 350 Banheiro 5 6 30 Fonte: Autor.
Para a realização do trabalho nesta área, a empresa conta com 6 colaboradores, o expediente é realizado basicamente em um único turno. Durante o ano, apenas duas vezes é preciso a realização de dois turnos, quando ocorre a safra da soja e do trigo, respectivamente nos meses de março e outubro.
3.2.1.1 Funcionamento da empresa
A indústria trabalha praticamente com o recebimento de grãos e o beneficiamento de sementes que será descrito as etapas, o passo a passo do processo realizado na UBS.
Quando ocorre a safra, tanto da soja quanto do trigo, o produtor rural realiza o processo da colheita dos grãos. Quando a semente chega até a cooperativa, é realizado uma análise visual e técnica da semente, se esta análise está de acordo com os padrões desejáveis, este produto então é transferido até a unidade de beneficiamento de sementes (UBS), onde começa todo um processo para a obtenção de um produto de qualidade.
Todo o processo dentro desta unidade é duplicado, ou seja, desde o início no descarregamento até a embalagem do produto final, o “caminho” é duplicado.
Dentro da UBS a primeira etapa ocorre com a descarga do produto, a unidade contém 3 moegas, onde estas possuem duas saídas cada, podendo escolher qual dos dois caminhos será realizado o percurso. A figura 6 mostra estas moegas.
Figura 6 – Moegas
Figura 7 – Subsolo moegas
Fonte: Autor.
A figura 7 mostra como é debaixo das moegas, cada moega possui duas saídas, onde cada saída pode ser selecionada para em qual fita o produto escoará até a próxima etapa. Cada fita possui um motor de 5 CV que realiza o trabalho de transporte das sementes, conforme a figura 8.
Figura 8 – Motor 5 CV fita transportadora
Fonte: Autor.
A seguir o produto é inserido em um elevador que tem como função elevar a semente do subsolo até uma altura que possa ser inserido no primeiro processo de limpeza, os
classificadores ou pré-limpeza, cada elevador possui 2 motores, um para elevar a semente e outro para remover o pó. A figura 9 e 10 mostram os dois elevadores, onde cada fita transporta o produto para seu respectivo elevador.
Figura 9 – Elevador principal
Fonte: Autor.
Figura 10 – Pés do elevador
Figura 11 – Motor do elevador
Fonte: Autor.
A figura 11 mostra o motor de 6 CV de cada elevador, ele possui uma caixa de redução acoplada ao eixo para diminuir a rotação e aumentar o torque. Dentro de cada elevador possui uma fita com conchas fixadas, ao elevar os grãos é demandado um torque elevado do motor.
Figura 12 – Motor exaustor
Fonte: Autor.
No processo de transporte da semente, devido a presença de terra nos grãos, ocorre a expansão do pó. A função do exaustor acoplado na lateral do elevador, mostrado na figura 12, é retirar esse pó e transporta-lo para fora do local, este motor tem uma potência de 2 CV.
A pré-limpeza é composta por dois classificadores, que tem como sua principal função retirar as impurezas da semente, cascas, sementes imaturas, galhos dentre outros, cada classificador possui 2 motores. A figura 13 mostra um dos classificadores.
Figura 13 – Pré-limpeza
Fonte: Autor.
Figura 14 – Motor principal pré-limpeza
O motor de 4 CV da figura 14 tem como sua função realizar a movimentação das peneiras que removem as impurezas. O motor de 5 CV da figura 15 realiza a remoção do pó.
Figura 15 – Exaustor pré-limpeza
Fonte: Autor.
Após está etapa a semente passa por um outro elevador para ser novamente elevada e em seguida é transportada por uma fita, onde está fita tem como função transportar o produto até seu o armazenamento nos silos. A figura 16 mostra o motor de 6 CV do elevador.
Figura 16 – Motor 6 CV elevador
Esta parte do UBS contém 12 silos onde ficam armazenado toda matéria prima, sendo cada um com capacidade para armazenar 5 mil sacas. A figura 17 mostra a fita transportadora, onde percorre por cima de 6 silos.
Figura 17 – Fita transportadora superior dos silos
Fonte: Autor.
Cada fita possui um motor de 5 CV juntamente com um acoplamento para aumentar o torque, devido ao longo caminho de percurso desta fita. A figura 18 mostra o motor de 5 CV.
Figura 18 – Motor da fita superior silos
Fonte: Autor.
Dentro da área de armazenamento, cada silo possui sensores que detectam a umidade e temperatura dos grãos. Para conseguir controlar essas grandezas é necessário que haja a
ventilação forçada. Cada silo tem acoplado na sua lateral inferior conforme a figura 19, um ventilador que realiza a secagem e consequentemente a diminuição da temperatura. Cada ventilador possui um motor com a potência de 10 CV.
Figura 19 – Ventilador silos
Fonte: Autor.
As sementes ficam armazenadas nos silos aproximadamente um ano, após decorrido o ciclo do cultivo de cada semente, praticamente soja e trigo, estes grãos passam pelo processo de beneficiamento que será descrito a seguir.
A parte de armazenamento como citado anteriormente, possui 12 silos. A sua disposição geográfica se dá por 2 fileiras com 6 silos cada. Por de baixo de cada fileira possui um túnel, onde ocorre o transporte do produto através de uma fita transportadora, conforme a figura 20.
Fonte: Autor.
O motor de cada fita é de 4 CV de potência, a figura 21 mostra o motor da fita da figura 20.
Figura 21 – Motor da fita de transporte inferior silos
Fonte: Autor.
A semente então passa para outra área da UBS, agora a semente já está na parte de processamento/beneficiamento, onde ocorre a separação, classificação e ensacamento das sementes.
A fita transportadora inferior dos silos, realiza o transporte até um elevador que eleva a semente para a segunda pré-limpeza, a figura 22 mostra o elevador e o motor de 4 CV.
Fonte: Autor.
Em seguida o produto chega em uma segunda pré-limpeza, é necessário que haja essa segunda limpeza, pois, pode ser que algo indesejável tenha passado pela primeira. Está máquina possui dois motores, o principal de 4 CV é que realiza a movimentação das peneiras e o segundo de 5 CV alimenta a turbina do exaustor, conforme as figuras 23 e 24.
Fonte: Autor.
Figura 24 – Motor do exaustor da segunda pré-limpeza
Fonte: Autor.
Esta máquina está a uma altura de 3 metros em relação ao chão de fábrica. Sua posição se dá ao fato de eliminar outro elevador, pois, a semente que passa pela limpeza “cai” diretamente na mesa de gravidade. A mesa tem como função separar as sementes mais leves das pesadas, a figura 25 mostra está mesa.
Fonte: Autor.
A função do motor da figura 26 é ventilar a semente de baixo para cima sobre a mesa, fazendo com que as sementes mais leves percorram um determinado caminho, tem como função também realizar vibrações. Trata-se de um motor de 6 CV.
Figura 26 – Motor mesa de gravidade
Fonte: Autor.
O próximo processo consiste em separar as sementes quebradas das sementes circulares perfeitas, para isso ocorrer é necessário que a semente seja elevada novamente por um elevador conforme a figura 27, trata-se de um elevador aberto. O motor deste elevador possui uma potência de 2 CV, conforme a figura 28.
Figura 27 – Elevador aberto
Fonte: Autor.
Figura 28 – Motor elevador aberto
Fonte: Autor.
Quando as sementes saem do elevador elas são inseridas em um separador em espiras, este equipamento tem como função eliminar as sementes achatadas e aquelas menos esféricas, assim, é finalizado o processo de limpeza e classificação da semente. A figura 29 mostra o
equipamento e a figura 30 o único motor presente nesta máquina, trata-se de um motor de 5 CV.
Figura 29 – Separado em espiras
Fonte: Autor.
Figura 30 – Motor separador em espiras
Fonte: Autor.
O último processo de elevação do produto se dá pelo elevador da figura 31, este elevador tem como finalidade elevar a semente até a máquina que pesa e embala o produto.
Fonte: Autor.
Este elevador possui um motor de 3CV conforme a figura 32.
Figura 32 – Motor elevador final
Fonte: Autor.
Após a descarga do elevador da figura 31, a semente então é inserida em um equipamento que tem capacidade de 500 sacas, este equipamento tem como função ensacar a semente e introduzir ar arrefecido. O peso da saca é definido pelo usuário e o ar resfriado é produzido por outro equipamento que será descrito no decorrer do trabalho. A figura 30 mostra o equipamento de ensacamento.
Fonte: Autor.
A seguir será mostrado outros equipamentos, “cargas elétricas”, que constituem o processo de beneficiamento de sementes.
No processo de ensacamento é necessário que a semente seja resfriada, para que durante seu armazenamento, ela não perca suas propriedades de germinação e consiga manter uma melhor conservação. O equipamento responsável pelo resfriamento da semente trata-se de um enorme “ar condicionado” produzido pela empresa Cool Seed, localizada em Santa Tereza do Oeste - PR.
Fonte: Autor.
A figura 34 mostra o equipamento responsável pelo resfriamento das sementes. Este dispositivo tem a possibilidade de ser transportado para outros lugares, para uma possível manutenção ou substituição de peças. Conforme a figura 35 mostra, este equipamento possui 2 compressores de cada lado, totalizando 4 e um total de 62 CV.
Figura 35 – Compressores Cool Seed
Fonte: Autor.
Além dos compressores, a figura 36 mostra os 4 ventiladores/exaustores presentes na parte superior, onde, cada um possui uma potência de 812W.
Fonte: Autor.
Durante o processo de transporte das sementes no beneficiamento, uma grande quantia de poeira é gerada. Existe uma turbina acoplada a um motor de 60 CV que tem como função retirar o pó para fora do armazém. A figura 37 mostra o exaustor.
Figura 37 – Exaustor 60 CV
O último equipamento trata-se de um compressor de ar comprimido, mostrado na figura 38, que tem a função de introduzir ar para inflar as sacas de soja para uma melhor inserção da semente. O compressor possui um motor de 7,5 CV.
Figura 38 – Compressor ar comprimido
Fonte: Autor.
Foi descrito todo o processo de beneficiamento de sementes, desde a sua chegada, até o ensacamento. A finalidade é entender como funciona a metodologia para posteriormente conseguir adequar da melhor forma possível o conjunto e mostrar as maiores cargas e seu estado físico, podendo aplicar técnicas e métodos que possam gerar uma melhor eficiência energética. A tabela 2 mostra todos os equipamentos elétricos apresentados acima e também outros dispositivos que fazem parte do funcionamento da indústria.
Tabela 2 – Cargas elétricas
Equipamento Emprego Potência (kW)
Motores elétricos Transporte 49,3
Exaustores Exaustão de pó 59,1
Ventilação Ventilador silos 90
Máquinas de limpeza Classificadores 21,7
Compressor de ar Inflar embalagens 5,5
Cool Seed Resfriamento de sementes 52
Chuveiro Aquecimento de água 6,8
Torneira elétrica Aquecimento de água 5,5
Iluminação Iluminação armazém 10,13
Iluminação Iluminação campo futebol 9,6
Balanças Pesagem das sacas 0,5
Fonte: Autor.
Fonte: Autor.
Observa-se pelo gráfico 1 que a maior carga instalada na indútria CRAT, corresponde ao uso de motores elétricos, onde representa 68 % do total. Já em segundo lugar 19%, se encontra o equipamento Cool Seed, que é responsavél pelo resfriamento das sementes. Os dados foram retirados da tabela 2.
3.3 DADOS ENERGÉTICOS
Os dados foram coletados nos meses de agosto e setembro de 2019 através de visitas técnicas. Alguns locais onde se localiza as cargas elétricas, são de difícil acesso: túneis subterrâneos, elevadores com alturas de até 15 m, dentre outros. Foi utilizado todos os EPIS de acordo com cada ambiente.
Durante este período de visitas, realizou-se entrevistas com os colaboradores da Unidade de Beneficiamento de Sementes (UBS), para entender o tempo de funcionamento de cada carga elétrica instalada.
Será apresentado em forma de tabelas os dados obtidos e calculados, podendo posteriormente compará-los.
3.3.1 Iluminação
A tabela 3 mostra o tipo de lâmpada, sua potência e seu devido tempo de utilização.
