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Guias e Dicas
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Diagnóstico Energético, Manuais, Projetos, Pesquisas de Distribuição e Utilização de Energia

Diagnóstico Energético no setor de transportes Ferroviários

Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas

2019

Compartilhado em 20/11/2019

jheniffer-correa
jheniffer-correa 🇧🇷

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CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA
PAULA SOUZA
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE FRANCO DA ROCHA
Curso Superior de Tecnologia em Gestão de Energia e Eficiência
Energética
Jheniffer da Silva Nascimento
Lucas Eduardo Gonçalves de Santana
Mateus Alexandre Araújo de Moraes
Vinícius Viola de Pádua
DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO: Estudo de caso no setor de
transporte ferroviário
FRANCO DA ROCHA
2019
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CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA

PAULA SOUZA

FACULDADE DE TECNOLOGIA DE FRANCO DA ROCHA

Curso Superior de Tecnologia em Gestão de Energia e Eficiência

Energética

Jheniffer da Silva Nascimento

Lucas Eduardo Gonçalves de Santana

Mateus Alexandre Araújo de Moraes

Vinícius Viola de Pádua

DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO: Estudo de caso no setor de

transporte ferroviário

FRANCO DA ROCHA

Jheniffer da Silva Nascimento

Lucas Eduardo Gonçalves de Santana

Mateus Alexandre Araújo de Moraes

Vinícius Viola de Pádua

DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO: Estudo de caso no setor de

transporte ferroviário

Trabalho apresentado ao Curso Superior de Tecnologia em Gestão de Energia e Eficiência Energética da Fatec Franco da Rocha, como requisito para atender os critérios da disciplina Projeto Integrador.

FRANCO DA ROCHA

Resumo – O presente artigo foi desenvolvido para ser utilizado como critério de avaliação na disciplina de Projeto Integrador, abordando conceitos fundamentais referentes à eficiência e diagnóstico energético, para embasamento teórico e prático sobre tais temas para assim realizar um estudo de caso. Ao analisar uma empresa do setor de transportes ferroviários, por meio de cálculos de consumo de energia elétrica e tempo de retorno de investimento simples, foi demonstrada a possibilidade de tornar a operação cotidiana da organização mais eficiente e sustentável, ao empregar soluções que tragam atualização tecnológica para o local, buscando a redução os gastos com energia com a troca das lâmpadas do local, e auxiliando na criação da imagem de empresa-referência no que diz respeito à preservação do meio ambiente através de mudanças de atitudes, comportamento e padrões de consumo de energia.

Palavras-chave – Sustentabilidade, diagnóstico energético, redução de custos, atualização tecnológica.

Abstract – The present article was developed to be used as an evaluation criterion in the Integrator Project discipline, bringing up fundamental concepts related to energy efficiency and diagnosis, for theoretical and practical basis on these themes to make a case study. By analyzing a company in the railway sector, through calculations of electricity consumption and simple return on investment time, it was demonstrated the possibility of making the daily operation of the organization more efficient and sustainable, applying solutions which bring technological update to the place, reducing energy costs and helping to create the image of a reference company for environmental preservation through changing attitudes, behavior and energy consumption patterns.

Key-words: Sustainability, energy diagnosis, cost reduction, technology upgrade.

ÍNDICE DE FIGURAS

1 INTRODUÇÃO

Este trabalho de diagnóstico energético está voltado para atender às necessidades de redução de custos na fatura de energia da empresa escolhida, que deseja manter seu nome em sigilo, de forma que não somente os gastos sejam diminuídos, mas também que a planta se torne referência no que diz respeito à sustentabilidade e respeito às normas de eficiência energética. Para realizar este estudo de caso, foram utilizadas diversas abordagens como o uso de planilhas, gráficos, entrevistas e cálculos que dão embasamento técnico e econômico para recomendar melhorias de eficiência energética. As soluções propostas à administração da empresa, consiste na troca de todo o seu sistema de iluminação e instalação de interruptor digital, buscando atingir o objetivo principal desta pesquisa.

1.1. Objetivos

Geral: analisar e desenvolver soluções pertinentes à empresa escolhida, ao utilizar de conhecimentos empíricos e adquiridos ao fazer uso de bibliografias, entrevistas e elaboração de planilhas afim de estudar conceitos a respeito do termo diagnóstico energético e seu atual nível de desenvolvimento, bem como sua aplicabilidade tanto em estabelecimentos comerciais como em organizações empresariais. Como objetivos específicos, têm-se:

  • (^) Aperfeiçoar o sistema de atividade da empresa, aplicando conhecimentos acerca da eficiência energética;
  • Apresentar análise de viabilidade técnica econômica e financeira para soluções através das potenciais melhorias captadas a partir do diagnóstico energético realizado;
  • Expor comparativos de economia com a troca do sistema de iluminação e interruptor digital de 40 chaves;
  • Entender o cenário atual, os modos de como e onde o diagnóstico energético pode otimizar a operação da instituição;
  • Levantar as especificações técnicas de equipamentos e materiais necessários para demonstrar as resoluções apontadas, evidenciando vantagens e desvantagens de sua aplicabilidade. 1. Justificativa

Devido a falta de manutenção, mau planejamento e incoerências no dimensionamento dos equipamentos e projetos dos sistemas elétricos, ainda existem diversos estabelecimentos que efetuam o pagamento de altos valores nas faturas de energia.

Por fim, no quinto e último capítulo são apontadas as considerações finais apresentando uma análise em relação aos objetivos iniciais e a metodologia adotada para o desenvolvimento do projeto. .

2 REVISÃO DA LITERATURA A demanda por eficiência energética começou a ganhar destaque quando, na década de 1990, o meio ambiente se tornou o principal tema de todas as conferências mundiais, onde após décadas de descaso e usurpação de recursos naturais, notou-se que o planeta estaria chegando a seu limite nos próximos anos caso algo não fosse feito. De acordo com US DOE. US Department of Energy’s Weatherization Assistance Program (2001), o termo eficiência energética é definido como “ a capacidade de utilizar menos energia para produzir a mesma quantidade de iluminação, aquecimento, transporte e outros serviços baseados na energia sem que isso prejudique sua qualidade .”. O objetivo de diagnósticos, programas e políticas de eficiência energética é promover o uso consciente da energia elétrica em todos os setores da economia por meio de projetos que demonstrem a importância e a viabilidade econômica de melhoria da eficiência energética de equipamentos, processos e usos finais de energia. Ao buscar a maximização dos benefícios públicos da energia economizada e da demanda evitada, promove-se a transformação do mercado de eficiência energética, estimulando o desenvolvimento de novas tecnologias e a criação de hábitos e práticas racionais de uso da energia elétrica. Menkes (2004) diz que “ (...) De maneira geral, tanto o setor público (governamental) quanto o setor privado, passaram a estabelecer programas que visam promover a eficientização energética nos setores industrial, residencial, comercial, de transportes, construção civil, além de máquinas, equipamentos e iluminação. Observando o mercado de oferta de energia, também foram efetivados programas de eficiência nas empresas concessionárias visando diminuir o custo de geração e o desperdício de energia.”. O objetivo de toda política energética deve ser contribuir para o desenvolvimento sustentável da sociedade. De todas as opções de políticas energéticas, o desenvolvimento de fontes de energia renováveis e a adoção da eficiência energética são, sem dúvida, os instrumentos mais afinados aos critérios do desenvolvimento sustentável (OECD, 2000).

Criada pela ANEEL, a lei de nº 10.295 , que faz parte da Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia, visa a alocação eficiente de recursos energéticos e a preservação do meio ambiente, estabelecendo níveis máximos de consumo específico de energia, ou mínimos de eficiência energética, de máquinas e aparelhos consumidores de energia fabricados ou comercializados no país, com base em indicadores técnicos pertinentes. Os níveis possuem base em valores técnica e economicamente viáveis, considerando a vida útil das máquinas e aparelhos consumidores de energia. A realização de um diagnóstico energético é uma tarefa multidisciplinar. Suas medidas de eficiência energética se moldam de acordo com o modelo de negócio da empresa ou estabelecimento comercial; podendo ser realizado a partir de uma consultoria ou da implementação de um sistema de gestão de energia. Para isso, dispõe-se da norma ABNT NBR ISO 50.001; que visa permitir o estabelecimento de sistemas e processos para melhoria contínua do desempenho energético nos diversos ramos de atuação no mercado, ser aplicável a todos os tipos de organizações, integrada a outros sistemas de gestão e utilizada para certificação, registro ou autodeclaração. A correta aplicação desta norma, implica em maior disponibilidade de suprimento de energia, melhoria da competitividade de organizações e impacto positivo nas mudanças climáticas. A figura 1 expõe o ciclo PDCA para implementação de política energética, buscando atingir os objetivos já citados, além de agregar valor à instituição, gerar economia de recursos e contribuir para o desenvolvimento sustentável.

Figura - Ciclo PDCA ISO 55001

(Fonte: ABNT/ISO, 2011)

Após apuração e averiguação dos dados, constatou-se que uma grande parcela do consumo de energia elétrica da empresa está atrelado à iluminação de salas e ambientes. Atualmente, a empresa usa lâmpadas fluorescentes tubulares em todos os ambientes (para balizamento são utilizadas lâmpadas de LED e incandescentes). Ainda no sistema de iluminação, estão inseridas lâmpadas de vapor de sódio, utilizadas nos postes de iluminação. Ao todo, são 574 luminárias e 1182 lâmpadas fluorescentes, onde a disposição e a quantidade instaladas por local podem ser visualizadas nas figuras abaixo:

Figura - Disposição das lâmpadas

Fonte: Próprio autor (2019)

Nesta figura pode-se observar a disposição das lâmpadas no que se pode chamar de ambiente I, presente no mezanino, plataformas e em locais afora, como é o caso do bicletário e passarelas.

Figura - Disposição das lâmpadas II

Fonte: Próprio autor (2019) Nesta segunda figura de disposição da iluminação, pode-se observar a quantidade de lâmpadas dispostas nas salas técnicas, como é o caso da sala do gerador, bateria e média tensão.

Figura - Disposição das lâmpadas III

Fonte: Próprio autor (2019) Por fim, nesta figura tem-se a organização da iluminação nos ambientes restritos aos funcionários: copa, bilheterias, sala de apoio SSO e sala do cofre.

Nos ambientes SSO, bilheteria e sala de contagem, de acordo com o projeto inicial, são utilizadas lâmpadas fluorescentes 20w de 60cm, e em todos os demais ambientes apresentados, estão instaladas lâmpadas de 40w de 120cm. Assim, de acordo com a potência de funcionamento, as lâmpadas estão divididas da seguinte forma:

  • 56 lâmpadas fluorescentes de 20w
  • 1126 lâmpadas fluorescentes de 40w A primeira melhoria em potencial, está identificada na substituição de todas as lâmpadas fluorescentes por lâmpadas tubulares de LED de 10w e 20w com dimensões de 60cm e 120cm respectivamente. Para efeito de cálculo, considerou-se um cenário ideal onde não há lâmpadas queimadas ou luminárias em processo de manutenção. Nos ambientes: plataforma (lado v1), plataforma (lado v2), mezanino ER/EF7, mezanino (salão), passarela ER /EF 3 (lado oeste), passarela ER /EF 5 (lado oeste), passarela ER /EF 4 (lado leste), passarela ER /EF 6 (lado leste), passarela (corredor), acesso (lado leste), acesso (lado oeste); identenficou-se um padrão de consumo ao longo de um dia nos sete dias semanas:
  • 00h50 as 3h40 – 50% das lâmpadas acionadas;
  • 3h40 as 7h – 100% das lâmpadas acionadas;
  • 7h as 17h30 – 100% das lâmpadas desacionadas;
  • 17h30 as 18h – 50% das lâmpadas acionadas;
  • 18h as 00h50 – 100% das lâmpadas acionadas; Desta forma, as lâmpadas desses ambientes ficam acionadas em 100% da capacidade durante 9 horas e 10 minutos ao longo de um dia e em 50% por 3 horas e 20 minutos ao longo do dia, totalizando 12 horas e 30 minutos. A somatória das lâmpadas se faz um total de 870 unidades de 40w/120cm.

2Hrs 870 34,8 69, F.PONTA DEMANDA(KW) CONSUMO(KWh) 10HRS 870 34,8 348

LED PONTA QTDE. DEMANDA(KW) CONSUMO(KWh) 30MIN 435 7,83 3, 2Hrs 870 15,66 31, F.PONTA DEMANDA(KW) CONSUMO(KWh) 10HRS 870 15,66 156,

TABELA 3- Demanda e consumo lâmpadas LED

Meses Fluorescentes LED Economia jan R$ 3.002,06 R$ 1.350,92 R$ 1.651, fev R$ 3.002,06 R$ 1.350,92 R$ 1.651, mar R$ 3.002,06 R$ 1.350,92 R$ 1.651, abr R$ 3.002,06 R$ 1.350,92 R$ 1.651, mai R$ 3.002,06 R$ 1.350,92 R$ 1.651, jun R$ 881,92 R$ 396,86 R$ 485, jul R$ 881,92 R$ 396,86 R$ 485, ago R$ 881,92 R$ 396,86 R$ 485, set R$ 881,92 R$ 396,86 R$ 485, out R$ 881,92 R$ 396,86 R$ 485, nov R$ 881,92 R$ 396,86 R$ 485, dez R$ 881,92 R$ 396,86 R$ 485, Total economia atual R$ 4.953,

TABELA 4- Comparativo de gastos x economia

Potência(W) LED FLUORESCENTE 18 40 Horas de funcionamento a 100%(h)

9,

Horas de funcionamento a 50%(h)

3,

Quan�dade(un.) 870 Energia mensal(Kwh) 5089,5 11310 Vida ú�l(h) 7000 25000 Custo médio de aquisição R$ 17,00 R$ 9, inves�mento R$ 14.790,00 R$ 7.830, Retorno de inves�mento simples (anos)

2,

TABELA 5- comparativo fluorescentes x LED e Payback

Assim, considerando o cenário em que a empresa tivesse realizado, no início de 2018, o investimento para aquisição das lâmpadas tubulares de LED, de R$14.790,00 teria alcançado ao longo deste ano uma economia de R$ 4.953,39 na conta de energia elétrica, dessa maneira o retorno simples do investimento ocorreria em 2,99 anos. Notou-se que, para ligar as lâmpadas, é utilizado dispositivo disjuntor. Tal acionamento está sendo feito de forma incorreta, pois disjuntores são dispositivos de proteção e não devem ser utilizados como interruptores. Tendo isto em vista, propõe- se a instalação disjuntor temporizador digital , para que, de acordo com o que for configurado, realize o acionamento das lâmpadas, reduzindo o risco acidente envolvendo esse equipamento. Em conformidade com esse estudo, o modelo que atende a necessidade da empresa é o modelo BWT40HR fabricado pela empresa de automação COEL Ltda, (CF. ANEXO- Especificação Técnica Interruptor Horário BWT40HR), juntamente com o modelo de lâmpadas tubulares LED de 20w e 1,2m, conforme especificação, disponível pela empresa Iluminin LTDA (CF FIGURA 6- ANEXO 2).

controle, sendo utilizados apenas como equipamentos de refrigeração por segurança, buscando reduzir não apenas custos, mas trabalhar de forma mais eficiente, entendendo que o gasto com energia desses aparelhos são irrelevantes para esse estudo.

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Este trabalho de diagnóstico energético consistiu em desenvolver soluções pertinentes ao modelo de organização comercial selecionado. A empresa escolhida para realizar o diagnóstico, exerce importante função no cenário brasileiro de transportes e demonstrou interesse nas propostas, porém, é de suma importância compreender que a aplicação dessas resoluções independe da administração da unidade avaliada. De acordo com os objetivos gerais e específicos dessa composição, recomendou-se algumas melhorias que poderão implicar em uma série de benefícios socioeconômicos. As passagens propostas vão desde a instalação de um dispositivo disjuntor temporizador digital (sendo o processo correto de acionamento e desacionamento da iluminação do local), troca das lâmpadas de todos os ambientes de modo que essa substituição interfira diretamente e de modo positivo na economia nas faturas de consumo, mas sem perder a incidência de luminosidade, tornando-os mais eficientes do ponto de vista técnico e financeiro. A aplicação dessas medidas não detém de grande investimento, visto que o mercado de venda de lâmpadas LED apresenta-se cada vez mais acessível, com preços mais baixos devido à sua procura pelo material e tecnologia. A aquisição do aparelho temporizador (disjuntor temporizador), também apresenta valor irrisório, porquanto sua durabilidade e instalação que viabilizam a compra. Por se tratarem de recomendações de baixo nível de investimento, suas desvantagens são ínfimas ante os benefícios que essas aplicações trarão futuramente à instalação. As dificuldades encontradas estão relacionadas à autorização da Administração Geral que rege a empresa, que, por se tratar de um estabelecimento de domínio público, deve-se aguardar permissão para realizar quaisquer alterações em suas dependências. Embora seja necessário traçar todo esse caminho, há interesse da supervisão da integração em implantar as transições indicadas. Até o fim desse trabalho, a Companhia de Transportes Ferroviários não apresentou qualquer movimentação que insinuasse a aplicação do que foi desenvolvido neste estudo.