DISCIPLINA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM PROCESSOS PRODUTIVOS
A Eficiência Energética em Processos Produtivos contempla uma ampla gama de ações com a finalidade de reduzir o consumo de energia, em qualquer tipo, tendo como principal premissa a manutenção da qualidade e aumento da quantidade produzida de bens e/ou serviços.
Deve sempre considerar aspectos socioeconômicos, tecnológicos, inovação e ambientais. Além dos efeitos técnicos desejados, é importante desenvolver cultura voltada à racionalização no uso adequado de equipamentos e insumos aplicados na produção.
De acordo com Godoi e Oliveira Jr. (2009), a eficiência energética dos processos industriais encerra ações de racionalização de energia, que devem conduzir a:
• eficiência no uso final da energia;
• introdução de eficiente sistema de controle de processos para gestão das cargas, substituição de sistemas/equipamentos obsoletos e ineficientes, etc. • recuperação de energia;
• perspectiva econômico-financeira da energia, que forneça respaldo à tomada de decisão, esclarecendo acerca de maior aporte energético aos sistemas/ equipamentos existentes ou, se são estes que devem ser substituídos;
• visão da cadeia de valores de produção, com seus elos a montante e a jusante, em que se questione, por exemplo, se determinada embalagem (elo a montante) mais, ou menos, energo intensiva se compatibiliza ou não com os esforços aplicados em racionalização de energia dos sistemas produtivos; • compromisso dos órgãos de marketing, lançamento de novos produtos,
engenharia de projeto/produto, engenharia de produção e/ou engenharia industrial (incluindo manutenção), contabilidade e finanças, quanto à eficiência energética dos processos produtivos e de suporte à produção, e dos produtos finais quando utilizados pelos clientes;
• esclarecimento quanto às amplas implicações socioambientais da energia, com suas externalidades positivas e negativas;
OBJETIVO
No contexto do Curso de Especialização em Eficiência Energética, esta disciplina tem como principal objetivo promover a interação entre os diversos conceitos apresentados em todas as disciplinas.
CONTEÚDOS ABORDADOS NA DISCIPLINA
Definição de processos produtivos e arranjos produtivos; Análise do consumo de energia elétrica em processos produtivos; Estudo do arranjo produtivo em função da racionalização do uso e consumo de energia; Utilização de subprodutos de energia de processos produtivos para aumento de eficiência energética.
PERFIL DE APLICAÇÃO DA DISCIPLINA
Avaliar e propor melhorias em Processos Produtivos implica em uma abordagem multidisciplinar envolvendo expertises em diferentes áreas de conhecimento. Um processo ou sistema industrial é composto por diversos subsistemas com características distintas, como por exemplo, sistemas hidráulicos, de ar comprimido, aquecimento, resfriamento, refrigeração de conforto e industrial, etc.
A principal característica de um especialista na análise de processor produtivos é ter a visão sistêmica de processos e saber como interagem entre si no intuito de efetuar uma auditoria energética e um pré-diagnóstico energético que permita definir quais as expertises necessárias para realizar um diagnóstico energético completo.
AVALIAÇÃO
Desenvolver uma auditoria energética em uma empresa no intuito de exercitar os principais conceitos abordados ao longo do curso para capacitar o Especialista em Eficiência Energética a conhecer onde, como e quando a energia é utilizada, qual a eficiência dos equipamentos, identificar desperdícios de energia, etc, com o objetivo principal de prover soluções para as anomalias diagnosticadas envolvendo a Gestão, Tecnologia e Inovação.
Finalidade
A auditoria permite fornecer informações pontuais e identificar as possibilidades reais de economias de energia, consistindo basicamente num exame crítico da forma como é utilizada a energia com base em registros de consumo e custos. Este procedimento visa melhorar a eficiência energética da instalação, sem afetar a produção, mas sim aumentando a produtividade final do sistema produtivo.
O desenvolvimento de uma auditoria energética pauta-se em: (i) Quantificar os consumos e custos por tipo de energia; (ii) Avaliar o uso da energia; (iii); Identificar os consumos de energia por setor, processo e equipamento; (iv) Identificar e detalhar a utilização de energia; (v) Estabelecer um indicador energético (relação entre consumo de energia e produção); (vi) Verificar desperdícios; (vii) Propor medidas corretivas; (viii) Avaliar a aplicação de um sistema de Gestão Energética.
Para um bom resultado final é importante a definição da sequência de ações que permitam um profundo conhecimento da instalação analisada para detectar, quantificar e corrigir as perdas de energia. Neste sentido deve-se considerar o desenvolvimento de quatro fases elementares: Planejamento, Levantamento e coleta de informações no chão de fábrica, Análise dos dados obtidos e a Apresentação do relatório.
De acordo com Leite (2010) a simples aquisição de equipamentos mais eficientes não é garantia de eficiência. O que proporciona economia é o como utilizar a energia. De nada adianta produzir vapor a baixo custo se há desperdício no processo.
Cabe enfatizar que um engenheiro de processo para aferir a eficiência de uma medida de eficiência energética deve utilizar unidades de energia por unidade produzida, construir uma linha base para gerar um modelo de previsão de consumo que compreenda as diferentes formas de operação da indústria. Sem o conhecimento e investigação do processo produtivo é impossível definir uma linha base. Posteriormente os valões desta linha base devem ser comparados a valores reais medidos para aferir a energia economizada.
Energia economizada não pode ser medida, mas sim projetar quanto seria o consumo de energia sem a adoção de uma medida de eficiência energética. Deve-se lembrar que é de extrema importância a definição das variáveis que influenciam o
Procedimentos para a realização do trabalho de avaliação
1. IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DA EMPRESA: setor produtivo; dados comerciais; histórico; processo produtivo; fluxograma e descrição do processo produtivo; matérias primas; insumos energéticos e não energéticos; resíduos do processo; logística de transporte.
2. IDENTIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO ENERGÉTICA: histórico de consumo tão detalhado quanto possível (geral e por processos) dos últimos dois anos; histórico de faturas; consumos e custos; produtos finais; consumos específicos de energia.
3. DEFINIÇÃO DE CONSUMOS ESPECÍFICOS DE ENERGIA: definição dos consumos por tipo de energia; estabelecer relacionamento entre consumo de energia e a produção, definição de índices físicos de comparação para análise de desempenho energético.
4. ALOCAR OS CONSUMOS DE ENERGIA POR UNIDADE PRODUTIVA E SERVIÇOS AUXILIARES: estabelecer o consumo de energia em função das atividades produtivas desenvolvidas, como por exemplo: alimentação e distribuição de energia elétrica; iluminação; ar comprimido; ar condicionado de conforto e refrigeração; produção e distribuição de vapor; etc.
5. AVALIAR A INSTALAÇÃO, USOS E DADOS IDENTIFCADOS PARA PROPOR A GESTÃO DE ENERGIA.
6. ELABORAR TABELAS/RELATÓRIOS/GRÁFICOS INFORMANDO OS POTENCIAIS DE REDUÇÃO E ECONOMIA NO USO DE ENERGIA: identificar o potencial de melhoria das instalações e operação dos sistemas, por meio de ações de eficiência energética (modificações em equipamentos, substituições, atualizações, automação, etc.)
7. IDENTIFICAR E RELACIONAR OS INVESTIMENTOS NECESSÁRIOS PARA A MELHORIA DO SISTEMA DE GESTÃO DE ENERGIA INFORMANDO O RETORNO DE INVESTIMENTO. Há o investimento financeiro que possui caráter tangível e os intangíveis, coo os relacionados com a melhoria dos sistemas de manutenção e a imagem da empresa no contexto de sustentabilidade e relacionamento com o meio ambiente.
8. REUNIR TODAS AS INFORMAÇÕES. PREPARAR O RELATÓRIO FINAL. O relatório contém o detalhamento de todas as fases descritas com as conclusões sobre o sistema avaliado e as possíveis melhorias a serem implementadas e os ganhos possíveis. Detalhamento de investimentos e retornos financeiros possíveis e reais.
Especificidades do trabalho
Com base no relatório inicial da auditoria energética e análise preliminar de todo o sistema, deverá ser definido um equipamento/subsistema específico para avaliação completa para uma proposição de Eficiência Energética. Etapas sugeridas:
1 – Coletar dados da fatura de energia para identificar valores contratados como demanda, o consumo de energia e demanda fora de ponta e em ponta, fator de
potência da instalação e, se possível, acessar os valores de consumo da memória de massa da medição da concessionária para verificar o regime de operação (curva de carga) do sistema.
2 - Análise da operação existente com: a identificação do local, equipamento, potência nominal, regime de operação, número de horas de operação (fora de ponta e ponta), produto ou função específica realizada.
3 - Identificar por meio de entrevista ou observação do processo produtivo (ou similar), quais são as variáveis que interferem no consumo de energia (tipo de matéria prima, temperatura, número de pessoas, ordenamento de operação, etc.), identificando sempre que possível o histórico de consumo de energia em função das variáveis
correlatas (se possível um ano).
4 – Identificar o padrão de consumo e a demanda total do equipamento/ subsistema com a utilização de Analisador de Energia. Para medição e aquisição de dados deve-se definir as fronteiras de medição (estabelecer o que, como e quando medir).
5 - Verificar se as variáveis correlatas à energia elétrica como correntes,
tensões, harmônicas de tensão e corrente e fator de potência atendem as prescrições de norma e da concessionária local de energia.
6 – Estabelecer um índice físico (coeficiente energético) que correlacione as variáveis estabelecidas no item 3 ou o volume de produção com o consumo de energia correspondente, por exemplo kWh/ton produzida, kWH/ton movimentada (kWh/variável definida para comparação).
7 - Com base nas observações efetuadas e nos dados iniciais obtidos, elaborar projeto de Eficientização do equipamento/subsistema, descrevendo a solução a ser adotada a qual pode contemplar quais atividades podem ser modificadas,
equipamentos substituídos, os controles as serem estabelecidos, gerenciamento de energia, etc. Para subsidiar a definição das alternativas de solução indica-se como leituras complementares o texto do Plano Nacional de Energia 2030 com link disponibilizado no site da disciplina, bem como do livro: Eficiência energética em edifícios - Série Sustentabilidade dos autores Marcelo de Andrade Roméro, Lineu Belico dos Reis, editora Manole, 2012.
8 – Identificada a solução de eficientização a ser adotada, descrever os novos consumos energéticos esperados com base em valores de catálogos de fabricantes, ou por meio de modelos matemáticos definidos por correlação entre variáveis de produção e o consumo de energia estabelecida em função de histórico de produção X consumo.
9 – Definir os custos de implantação (material e mão de obra), vida útil esperada, etc., de modo a efetuar o Cálculo do retorno de investimento considerando a redução no consumo e custos com energia.
10 – Cronograma de execução.
11 – Definir procedimentos para verificação de performance (auditoria) da solução adotada (Medição e Verificação) com contemplação dos procedimentos e custos relacionados com esta atividade. Consultar o texto do Protocolo Internacional de Medição e Verificação de Performance – PIMVP (EVO – Efficiency Valuation
Organization - http://www.evo-world.org/index.php?option=com_form&form_id=77&Itemid=574) O item 11 poderá ser mais bem definido e executado após as aulas da disciplina de Medição e Verificação. Para subsidiar a análise da solução adotada e procedimentos propostos, consultar o Manual do Programa de Eficiência Energética ANEEL – http://www.aneel.gov.br/cedoc/aren2008300_2.pdf, e verificar compatibilidade com os requisitos apresentados no mesmo.
MATERIAL DE APOIO AO ENSINO VIA WEB
No intuito de oportunizar a aquisição de informações no tema processos produtivos, disponibiliza-se para acesso via WEB vários links com materiais diversos que complementam as informações disponibilizadas em sala de aula O acesso é diponibilizado pelo endereço:: http://www.pessoal.utfpr.edu.br/luizpepplow/?id=8
