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Medidas de Eficiência Energética aplicáveis à - efinerg

1. Redu o das sobreespessuras introduzidas nos fundidos a partir do conhecimento do processo e da utiliza o de pr ticas que aumentem a sua fiabilidade dimensional MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 87 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 7 PASTA E PAPEL 2 2 7 1 Gaseificac o Queima de licor negro e outros res duos Gaseifica o de licor negro 22 O licor negro que resulta da deslenhifica o da estilha normalmente queimado em caldeiras de recupera o tendo o processo uma efici ncia limitada devido ao baixo teor em s lidos do licor negro 65 75 A caldeira de recupera o gera vapor de baixa press o Existem duas t cnicas de gaseifica o do licor negro Baixa temperatura fase s lida ocorre press o atmosf rica sobre leito fluidizado de carbonato de s dio a uma temperatura igual ou inferior a 700 C abaixo do ponto de fus o dos sais inorg nicos que constituem a maior parte da esc ria do licor negro Alta temperatura fase fundida ocorre a press es de 25 bar e a uma temperatura igual ou superior a 950 C acima do ponto de fus o dos sais Este processo leva a maiores taxas de convers o de carbono mas tem igualmente maiores problemas de corros o O g s de s ntese obtido arrefecido gerando vapor de baixa press o e limpo antes de entrar na turbina O g s combust vel ob
2. na realidade uma classe de m todos e os sistemas que recorrem a este m todo usam colunas de destila o com integra o de calor HIDIC Heat Integrated Destilation Collumns Um esquema de uma coluna HIDIC apresentado na Fig 2 28 92 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Kataoka et al conclu ram que se este tipo de m todos de integra o de calor interno for aplicado a um grande n mero de colunas de destila o ent o ser realizada uma grande contribui o para a intensifica o de processos na ind stria qu mica Em suma estes autores afirmam que estes m todos poupam grandes quantidades de energia e reduzem as emiss es de gases com efeito de estufa 1 Sec o de esgotamento 2 Sec o de rectifica o 3 Permutadores de calor 4 Compressor Fig 2 28 Esquema de uma coluna HIDiC coluna nica constitu da por um m todo de integra o de calor interno Figura retirada e adaptada de 471 2 2 9 SIDERURGIA 2 2 9 1 Melhoria dos fornos el ctricos 22 A produ o de a o utilizando fornos de arco el ctrico FAE utiliza uma forte corrente el ctrica para fundir e refinar a sucata ou o Direct Reduced Iron DRI Existem diversas variantes deste processo utilizando corrente alternada ou cont nua no entanto podem ser injectados combust veis no processo de mod
3. o de secagem sendo este ar aquecido utilizado para o aquecimento das instala es Esta tecnologia permite uma redu o do consumo de energia t rmica e el ctrica no entanto apresenta um investimento razoavelmente elevado principalmente na RMV 2 2 8 QU MICOS PL STICOS E BORRACHA Nos ltimos anos a ind stria qu mica dos pa ses da UE 25 tem feito um grande esfor o para melhorar a sua efici ncia energ tica atrav s da redu o do consumo de fuel leo e da electricidade por unidade de produ o Em 2004 o consumo energ tico por unidade de produ o dos pa ses da UE 25 era 12 menor do que em 1996 e 39 menor do que em 1990 12 Uma boa parte do esfor o que a ind stria qu mica tem gasto para melhorar a sua efici ncia energ tica centra se na Intensifica o de Processos De acordo com Stankiewicz e Moulijn 5 a intensifica o de processos consiste no desenvolvimento de novos aparelhos e t cnicas que em compara o com os equipamentos e t cnicas processamento diminuindo substancialmente a raz o tamanho do equipamento capacidade de produ o o consumo energ tico ou a produ o de efluentes e em ltima an lise resultem em tecnologias mais baratas e sustent veis As tecnologias que se referem de seguida s o tecnologias pass veis de ser inclu das em projectos que tenham como objectivo o aumento da intensidade dos processos qu micos 2 2 8 1 Novas opera es de separa o 22 A maioria dos pr
4. poss vel De seguida s o estabelecidas metas realistas de redu o dos consumos com vista a melhorar a efici ncia energ tica para al m dos valores padr o atrav s de determinadas medidas que se julguem poss veis de implementar A monitoriza o dos consumos de energia e das produ es dever ser cont nua sendo os valores padr o e as metas sujeitos a uma actualiza o sempre que tal se justifique ou seja sempre que as metas inicialmente propostas sejam atingidas Esta t cnica de controlo de energia e estabelecimento de metas tamb m conhecida por M amp T do ingl s Monitoring and Targeting pode conduzir a economias de energia total entre 5 e 15 ou se nos referirmos apenas a energia el ctrica a economias de 2 a 8 Sistemas de gest o de energia e sistemas de controlo avan ado 7 A aplica o de sistemas de gest o de energia e de sistemas de controlo avan ado ocorre em todos os sectores industriais Em alguns sectores estes sistemas est o mais desenvolvidos que noutros no entanto em todos eles a optimiza o dos sistemas de controlo leva a custos de manuten o mais reduzidos tempos de processamento e de paragem menores maior efici ncia energ tica e menores emiss es de efluentes e gases poluentes A Tabela 2 10 apresenta algumas classes de sistemas de controlo e os respectivos potenciais de economia MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO
5. C Arentabilidade econ mica s significativa se os pre os das energias prim rias forem elevados Maior complexidade processual que um sistema de combust o simples Do balan o entre as vantagens e desvantagens resulta que o per odo de payback de uma bomba de calor industrial no m nimo de 2 anos 56 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Recompress o mec nica de vapor RMV Com esta t cnica vapor de baixa press o como seja o vapor extra do de evaporadores etc comprimido mecanicamente e subsequentemente condensado cedendo calor a uma temperatura mais elevada podendo substituir vapor vivo ou outra fonte de energia noutro ponto do processo 2 1 2 4 Frio Industrial 22 A maior parte da refrigerac o industrial efectuada atrav s de sistemas de refrigerac o por compress o mec nica de vapor Em alguns casos em vez de refrigerac o por compress o s o usados sistemas de refrigerac o por absorc o Existem muitas op es para aumentar a efici ncia energ tica de um sistema de refrigera o Para al m da utilizac o de novos sistemas a implementac o de estrat gias de optimizac o e controlo nos sistemas j existentes pode levar a melhorias de 30 em termos de efici ncia energ tica A aplicac o de novos sistemas de refrigerac o inclui a utilizac o de
6. European Comission IPPC Reference Document on BAT in the Ferrous Metals Processing Industry Dezembro 2001 Instituto para la Diversificaci n y Ahorro de Energ a IDAE Ministerio de Industria Turismo y Comercio Estrategia de ahorro y eficiencia energ tica en Espa a 2004 2012 E4 Resumen del plan de acci n 2005 2007 Julho 2005 http www idae es central asp d 1099098 esg8a p1 Secretaria de Estado de Energ a Desarrollo Industrial y de la Peque a y Mediana Empresa Ministerio de Econom a Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energ tica en Espa a 2004 2012 2 Subsector Alimentacci n Bebidas y Tabaco Novembro 2003 Secretaria de Estado de Energ a Desarrollo Industrial y de la Peque a y Mediana Empresa Ministerio de Econom a Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energ tica en Espa a 2004 2012 3 Subsector Minerales No Met licos Novembro 2003 Secretaria de Estado de Energ a Desarrollo Industrial y de la Peque a y Mediana Empresa Ministerio de Economia Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energ tica en Espa a 2004 2012 5 6 Subsector Madera Corcho e Muebles Novembro 2003 Secretaria de Estado de Energ a Desarrollo Industrial y de la Peque a y Mediana Empresa Ministerio de Econom a Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energ tica en Espa a 2004 2012 5 4 Subsector Transformados Met licos Outubro 2003 Secretaria de Estado de Energ a Desarrollo Indus
7. Instalar sistemas de controlo autom tico Avaliar a possibilidade de substituir a caldeira ou o combust vel Fornos Controlar a qualidade e a dosagem das mat rias primas Inspeccionar e proceder manuten o dos fornos e dos queimadores Controlar a combust o atrav s da an lise dos gases de combust o regula o do excesso de ar Efectuar uma manuten o adequada dos isolamentos e reparar as fugas Verificar os sistemas de controlo de combust o Programar as cargas Secadores Controlar a humidade do produto a secar Usar pr secagem mec nica antes da secagem t rmica N o secar os produtos mais do que o necess rio Controlar as condi es de humidade do ar de secagem Efectuar a manuten o dos isolamentos em bom estado evitando fugas de ar quente e ou entradas de ar parasita Estudar a recupera o de calor residual Optimizar os regimes de carga 50 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Tecnologia de combust o com ar a alta temperatura Os recuperadores e os regeneradores s o os equipamentos que mais contribuem para o aumento da efici ncia energ tica de sistemas de combust o 22 Estes equipamentos permitem o pr aquecimento do ar de entrada aumentando a efici ncia energ tica da combust o No entanto este pr aquecimento t
8. O melhoramento do isolamento t rmico de superf cies caldeiras tubagens de distribui o de vapor de condensados de gua quente ou refrigerada ou de termofluido uma medida de implementac o simples que pelo reduzido investimento que habitualmente envolve deve merecer uma atenc o imediata por parte das empresas O isolamento t rmico cria uma barreira t rmica que permite reduzir a transfer ncia de calor A utilizac o de isolamentos t rmicos permite Reduzir os custos de energia ao minimizar as perdas de calor Controlar a condensac o Fornecer protec o para o frio Fazer a protec o aos equipamentos Controlar as temperaturas de processo Proteger contra o fogo Servir de isolamento ac stico As tubagens de vapor de gua quente de termofluido e de condensados devem ser isoladas termicamente para evitar perdas Um isolamento correcto pode economizar at 10 do combust vel utilizado para gerar a energia t rmica transportada pela tubagem Perdas t rmicas por radia o em caldeiras As perdas de calor por radia o nas caldeiras modernas s o nos melhores casos cerca de 1 do poder calor fico inferior do combust vel utilizado No entanto estas perdas podem atingir os 10 nas caldeiras que possuam um isolamento deficiente e ou um projecto desactualizado Como as perdas por radia o s o dif ceis de medir normalmente s o inclu das nas perdas n o especificadas Esta classifica o le
9. T2 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Tabela 2 11 Poss veis aplica es de processos de membranas em v rios sectores da ind stria alimentar e de bebidas 211122 Concentrac o de soro ol Concentra o de leite ol ns Dessaliniza o de soro ED NF Lactic nios F z Fraccionamento de prote nas UF Concentra o de ovo e clara de ovo UF Tratamento de guas residuais UF NF A Recupera o e reutiliza o de guas residuais UF Moagem de cereais oan E E Recupera o de produtos secund rios existentes em guas residuais UF Estabiliza o da cerveja a frio MF Clarifica o de vinho UF Bebidas E de cerveja e vinho ol Pr tratamento da gua Ol Tratamento de sumo de citrinos Ol Tratamento de aguas residuais Ol NF leos e gorduras alimentares Tratamento de guas residuais Ol NF Pr concentrado de solu es de a car dilu das UF A car Concentra o de mela o UF Recupera o de a car de guas de lavagem UF OI Concentrac o de sumos UF OI Frutas e Vegetais Concentrac o de aromas UF Ol Tratamento de aguas residuais Ol NF 2 2 1 3 Mudan a de moinhos horizontais para verticais A substitui o de moinhos de martelo de eixo horizontal por moinhos de martelo de eixo vertical tem v rias v
10. gua de compensa o para outras aplica es A Revestimento de fio 2 2 5 3 Optimiza o de fornos Concep o do forno A concep o do forno e o seu isolamento t rmico s o factores que afectam significativamente a efici ncia t rmica dos v rios tipos de fornos usados nesta ind stria fornos de reaquecimento de tratamento t rmico e de recozimento MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 83 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Para al m do equipamento necess rio a uma produc o eficiente e flex vel os fornos devem ser equipados com equipamento que limite o consumo energ tico e a emiss o de gases em caso de paragem brusca da linha de produ o Este equipamento deve facilitar o arrefecimento do forno e permitir que os queimadores de certas sec es sejam desligados Por motivos de seguran a a implementa o deste procedimento poder levar necessidade de purgas de azoto Para que os fornos tenham um desempenho optimizado as seguintes recomenda es devem ser tidas em considera o Recupera o de calor dos gases de combust o para pr aquecimento do material de alimenta o Coloca o de queimadores radiantes no tecto o que leva diminui o das emiss es de xidos de azoto NOx O retorno dos gases de combust o aos queimadores tamb m influencia os n veis de emiss o de NOx A
11. gua proveniente de todos os processos de rectifica o de superf cies Caneco Reutiliza o do cido clor drico HCI gasto na decapagem Laminagem a frio Sistemas de lavagem em cascata com reutiliza o do caudal excedent rio para minimiza o da gua residual p ex nos banhos Laminagem a frio de decapagem ou no sistema de lavagem de gases Depura o e reutiliza o das emuls es de forma a prolongar a vida ae Laminagem a frio til dos sistemas de emuls es 9 Circuito de desengorduramento com depura o e reutiliza o da Laminagem a frio solu o desengordurante Reutiliza o da frac o de leo separada no desengorduramento p Ea Galvaniza o cont nua imers o a quente ex em processos t rmicos Depura o e reutiliza o das solu es de fosfata o e de passiva o Galvaniza o cont nua fosfata o e passiva o Galvaniza o descont nua decapagem Separa o Trefilagem decapagem Revestimento de fio decapagem Recupera o da frac o de cido livre e reutiliza o deste na instala o de decapagem ou sob forma de mat ria prima secund ria Reutiliza o da gua de lavagem para reabastecer os banhos de processamento precedentes Galvaniza o descont nua lavagem Depura o e reutiliza o do lubrificante usado no processo de trefilagem Trefilagem por via h mida Reutiliza o da gua de refrigera o como
12. o adequada Existem no mercado aparelhos de uso manual que detectam as fugas de ar comprimido pelo ru do que estas provocam permitindo a redu o dos custos associados detec o de fugas 21 2 PRODU O COMBINADA DE ENERGIA MEC NICA E ENERGIA T RMICA 21 21 Cogera o A cogera o a produ o sequencial e simult nea de energia t rmica e de energia mec nica que normalmente usada para produzir electricidade num sistema nico integrado a partir de uma fonte de energia prim ria A cogera o pode ser usada na ind stria com rcio ou servi os mas para que uma unidade de cogera o seja vi vel a efici ncia de aproveitamento da energia prim ria deve ser superior de uma central de ciclo combinado convencional 3 Vulgarmente conhecida como produ o combinada de calor e electricidade MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 41 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Numa unidade de gera o termoel ctrica a queima de um combust vel f ssil produz vapor a alta temperatura e press o que seguidamente direccionado para uma turbina que gera energia mec nica esubsequentementeconverte aemenergia el ctrica Amaioriadascentraistermoel ctricas convencionais tem rendimentos inferiores a 40 Esta situa o pode ser exemplificada esquematicamente pela Fig 2 15 Numa central termoel ctrica de ciclo combinado
13. o de um VEV num motor el ctrico inicialmente sem controlo de velocidade dada pela seguinte equa o Pui Pyev mi Economia anual a EC Eq 3 eli yi ev Mi onde i ndice correspondente ao regime de carga t n mero de horas de funcionamento do motor no regime de carga i h a Cs custo m dio da electricidade durante o per odo ti kW h Pu pot ncia til mec nica do motor no regime de carga i kW Nui rendimento do motor no regime de carga i frac o Pvevm i pot ncia til mec nica do motor com VEV no regime de carga i kW Nvev m rendimento do motor com VEV no regime de carga i frac o MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 29 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 211 3 Sistemas de bombagem Os sistemas de bombagem s o muito importantes a n vel industrial representando aproximadamente 16 do consumo energ tico da Ind stria Portuguesa 1 Por exemplo na ind stria qu mica estes sistemas usam 37 a 76 de toda a energia gasta em motores el ctricos 24 O consumo energ tico representa cerca de 85 dos custos totais associados a um sistema de bombagem ver Fig 2 8 Investimento Inicial 20 Manutenc o 22 Energia 85 Fig 2 8 Custos t picos associados a um sistema de bombagem ao longo da sua vida til Um sistema de bombagem tipicamente
14. o do ar comprimido sem que tal esteja associado a qualquer repara o Recupera o e utiliza o do calor desperdi ado produzido pelos compressores Em opera o os compressores geram calor o qual pode em muitas circunst ncias ser recuperado e utilizado noutras aplica es Dado que este calor se encontra dispon vel de uma forma gratuita e que os sistemas de recupera o de calor dispon veis hoje em dia s o diversos o potencial de recupera o desta energia t rmica e a escolha do sistema de recupera o dependem dos seguintes factores Tipo de compressor blindado ou n o alternativo ou de parafuso volum trico ou din mico Tipo caudal e temperatura do fluido de arrefecimento do compressor gua ar ou leo Exist ncia a curta dist ncia e no mesmo instante de reas a aquecer caldeiras ou outros equipamentos consumidores de energia t rmica Tempo de funcionamento e factor de carga do compressor Os sistemas cl ssicos de recupera o baseiam se essencialmente no aquecimento de ambientes confinados pr ximos atrav s de condutas de ar quente proveniente do arrefecimento do compressor e eventualmente recorrendo a ventiladores de baixa press o para compensar o aumento das perdas de carga adicionais introduzidas pelas condutas As vantagens destas instala es residem na sua simplicidade e baixo custo mas n o permitem a acumula o da energia recuperada e t m car cter sazonal MEDIDAS D
15. o redu o de guas residuais Se existir g s combust vel dispon vel ou se for necess ria a produ o preliminar de vapor para o aquecimento de um banho a utiliza o da combust o submersa aumenta a efici ncia t rmica do processo A combust o submersa uma t cnica em que o aquecimento do banho ocorre com os queimadores de g s imersos no pr prio banho Este aquecimento pode ser efectuado com os gases de combust o em contacto directo ou indirecto com o l quido Para temperaturas abaixo de 70 C o aquecimento directo melhor Como no aquecimento directo o rendimento energ tico diminui para temperaturas mais elevadas devido a maiores perdas por evapora o do l quido o aquecimento indirecto mais vantajoso para temperaturas superiores a 70 C As principais vantagens da combust o submersa s o Elimina o das perdas t rmicas associadas ao transporte do fluido de aquecimento vapor ou termofluido desde a caldeira at ao banho T cnica com menores custos de energia e de manuten o que o aquecimento dos banhos atrav s de resist ncias el ctricas Com este tipo de aquecimento conseguem se rendimentos energ ticos entre os 80 e os 95 face aos 50 a 75 dos sistemas convencionais 9 As desvantagens desta t cnica s o essencialmente duas Em primeiro lugar a poss vel contamina o do banho com di xido de carbono CO di xido de enxofre SO xidos de azoto NOx etc Em segundo lugar o poss
16. 2 21 ALIMENTA O E BEBIDAS 2 2 1 1 Optimiza o da esteriliza o Esteriliza o por feixe de electr es 2 A esteriliza o por feixe de electr es envolve a exposi o de alimentos a um feixe de radia o ionizante com energia suficiente para arrancar electr es das camadas exteriores dos tomos criando assim i es e radicais livres que provocar o a destrui o de bact rias e outros organismos patog nicos No mbito da melhoria de processos a utiliza o desta t cnica na ind stria alimentar altamente recomendada pelo American Council for an Energy Efficient Economy ACEEE 87 A esteriliza o por feixe de electr es come ou a ser utilizada na ind stria alimentar depois de resolvidos os problemas associados baixa capacidade de penetra o e complexidade do equipamento Esta t cnica permite uma poupan a de energia de 90 em rela o pasteuriza o cl ssica onde os fluidos p ex leite s o aquecidos em permutadores de placas at 72 C durante 15 segundos seguidos de um arrefecimento brusco at 7 C Outra vantagem a sua aplica o na esteriliza o de produtos alimentares sens veis temperatura e que n o podem ser pasteurizados p ex carnes frutos e vegetais Esteriliza o com autoclave horizontal e Esta medida consiste em substituir os tradicionais esterilizadores com autoclave vertical por esterilizadores com autoclave horizontal mais eficientes Existem dois tipos de esteriliza
17. Energy Service Companies efectuem em projectos para realizar essa efici ncia O PAEE UE pretende tamb m promover programas de treino e de educa o de gestores de energia na ind stria e financiar programas de investiga o sobre tecnologias que melhorem a efici ncia energ tica de um processo ou equipamento No campo da coopera o o PAEE UE pretende encorajar pol ticas que lancem programas de financiamento intensivos para a efici ncia energ tica nos novos estados membros da UE pol tica de coes o e efectuar parcerias internacionais com pa ses externos UE que sejam parceiros comerciais Para que o PAEE UE atinja os seus objectivos ambiciosos necess ria a colabora o total das autoridades competentes de todos os estados membros em particular no que diz respeito ao delineamento dos respectivos PNAEEs Assim os PNAEEs dever o estar em conson ncia com as linhas mestras definidas no PAEE UE e possuir objectivos igualmente ambiciosos Focando agora a aten o nas medidas que afectam o sector industrial s o apresentadas de seguida como exemplos algumas medidas pol ticas aplicadas a este sector inclu das nos PNAEEs de tr s pa ses membros da UE Dinamarca Reino Unido e Espanha 1 2 2 DINAMARCA As principais medidas do PNAEE PNAEE D aplicadas industria foram o aumento gradual dos impostos relativos s emiss es de gases derivados da queima de combust veis f sseis ii a concess o de benef cios fiscais
18. bombas de calor de absorc o novos fluidos frigorig neos p ex amon aco CO e acumula o t rmica de frio acumula o de energia latente Estas tecnologias s o apresentadas de seguida de forma sucinta Utiliza o de motores a gasolina Em vez de um motor el ctrico poss vel utilizar um motor a gasolina para transmitir energia mec nica ao compressor de um sistema de refrigera o Este sistema j foi testado na produ o de gelo na ind stria alimentar e na ind stria qu mica Al m disso um sistema de refrigera o com motor a gasolina pode ter um chiller de absor o acoplado Com a utiliza o de um motor a gasolina sem o refrigerador de absor o um sistema pode poupar at 52 do consumo de energia prim ria inicial Com o chiller de absor o acoplado essa poupan a pode atingir os 77 Note se no entanto que apesar dos valores elevados das poupan as energ ticas estas medidas necessitam de investimentos consider veis em equipamento especialmente se o sistema incluir o passo de refrigera o por absor o Assim os sistemas com e sem refrigera o de absor o t m per odos de payback que atingem os 4 anos e os 2 anos respectivamente Especial aten o tamb m para o facto de o motor a gasolina aumentar as emiss es de NOx o que pode em alguns casos implicar a implementa o de medidas extra que visem a diminui o das emiss es Termoacumula o acumula o de energia latente A term
19. e t cnicos industriais a fundamenta o e enquadramento tecnol gico relativo s medidas oficialmente j apresentadas no mbito da aplica o Ind stria Portuguesa do Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica PNAEE Portugal Efici ncia 2015 Foi assim preocupa o dos autores descreverem de forma sucinta nos cap tulos precedentes as principais medidas que se encontram dispon veis para ser aplicadas na Ind stria em Portugal procurando se para al m dos aspectos tecnol gicos referir se sempre que adequado o enquadramento ambiental econ mico e legal ligado concretiza o de algumas destas medidas Para os t cnicos especialistas das quest es energ ticas que nas empresas industriais na administra o p blica nas empresas de consultoria e nos estabelecimentos de ensino superior pretendam levar ainda mais longe o seu conhecimento sobre os fundamentos tecnol gicos das medidas aqui apresentadas a lista bibliogr fica subsequente permitir certamente apoiar esse esfor o de pesquisa complementar Como manual de apoio din mico este documento estar sempre aberto a novos contributos sugest es e cr ticas construtivas bem como introdu o de outras tecnologias aqui ainda n o mencionadas e que se venham a revelar importantes para o aumento da efici ncia energ tica na ind stria O desafio do aumento da efici ncia energ tica um trabalho que j foi iniciado h algum tempo mas que certament
20. lise termogr fica que podem ser usadas para diagnosticar zonas mal isoladas a partir do exterior Para informa es mais detalhadas sobre isolamentos t rmicos ver o t pico 2 1 4 5 b Aumento da efici ncia energ tica de caldeiras fornos e secadores Os sistemas de combust o referidos neste t pico s o todos os equipamentos que geram calor atrav s da queima de combust veis e o transferem para um determinado processo Os principais sistemas de combust o s o Caldeiras produtoras de vapor e gua quente usadas em todo o tipo de ind stria Fornos de cozedura e calcina o p ex fornos de calcina o de materiais granulados usados na ind stria cimenteira Secadores As principais medidas a considerar com vista ao aumento da efici ncia energ tica dos sistemas de combust o s o apresentadas na seguinte listagem Caldeiras Melhorar o armazenamento a prepara o e a distribui o de fuel leo e de combust veis s lidos Inspeccionar e proceder manuten o da caldeira e dos queimadores Controlar as condi es de combust o atrav s da an lise dos gases de combust o regula o do excesso de ar Adequar a produ o da caldeira s necessidades do processo Limpar os tubos de fumos Instalar isolamentos t rmicos e inspeccion los regularmente Evitar perdas de calor em stand by Tratar as guas e efectuar purgas adequadas Investigar o potencial de recupera o de calor
21. lvulas de controlo ou de desvio de caudal bypass que provocam ru do indicam frequentemente a exist ncia duma queda exagerada de press o Altera es das condi es de projecto Modifica es nas condi es de opera o da instala o amplia es paragens etc podem levar a situa es em que bombas anteriormente bem aplicadas passam a operar com efici ncia reduzida Bombas com sobredimensionamento desadequado O sobredimensionamento exagerado provoca desperd cio de energia porque um maior caudal bombeado a uma press o superior exigida Substituir bombas sobredimensionadas As bombas sobredimensionadas s o a maior fonte individual de desperd cio de energia em sistemas de bombagem A sua substitui o deve ser sempre avaliada em rela o a outros m todos poss veis para reduzir a capacidade p ex mudan a de impulsores e uso de VEVs para o controlo de varia o de velocidade Utilizar uma pequena bomba auxiliar de aumento de press o booster As necessidades energ ticas do sistema global podem ser reduzidas atrav s do uso de uma bomba auxiliar que garanta um escoamento a alta press o para um determinado utilizador e que permita ao resto do sistema funcionar a uma press o mais baixa e a uma pot ncia reduzida Limpar ou modificar o di metro dos impulsores Para corrigir o sobredimensionamento de bombas a carga na suc o pode ser reduzida 10 a 50 atrav s da limpeza ou altera o do di metro do impuls
22. o para a efici ncia energ tica PNAEEs dos pa ses membros e as revis es estrat gicas da UE no mbito da energia De facto embora o objectivo do PAEE UE possa ser atingido usando tecnologias actualmente existentes segundo este plano deve ser igualmente encorajada a adop o de tecnologias inovadoras que surjam durante o tempo de vida do plano de ac o 1 O LVEE refere que a Ind stria Europeia j deu passos no sentido de aumentar a sua efici ncia energ tica e que motivada por incentivos econ micos de esperar que a ind stria aplique melhorias nos seus processos e nas m quinas por ela utilizadas de modo a se tornar ainda mais eficiente Para al m dos benef cios econ micos directos a press o exercida pela legisla o europeia e pelas legisla es nacionais levam a ind stria a utilizar a efici ncia energ tica como um instrumento necess rio para respeitar os valores m ximos de emiss es de gases com efeito de estufa impostos pelos planos nacionais de atribui o de licen as de emiss o PNALES Estes valores m ximos encontram se previstos na directiva relativa ao com rcio das licen as de emiss o Directiva 2003 87 CE BI At agora a press o exercida pela legisla o tem levado a um grande n mero de acordos volunt rios em v rios sectores industriais tais como o sector do papel e o sector qu mico Estes acordos volunt rios assinados pela ind stria refor am as medidas de efici ncia energ tica e t m tido bas
23. os VEVs t m vindo a aumentar significativamente a sua penetra o no mercado A Fig 2 7 apresenta a estrutura do mercado europeu de VEVs representativa do per odo compreendido entre 1998 e 2002 Reino Unido 10 Portugal e Espanha 7 Alemanha 42 Fran a 6 Holanda 4 Dinamarca 2 Outros 29 Fig 2 7 Distribui o do mercado europeu de VEVs em termos de unidades vendidas Per odo de refer ncia 1998 2002 Figura adaptada de A rentabilidade dos VEVs depende da pot ncia do motor a controlar e do tipo de aplica o No entanto existem outros factores importantes como o n mero de horas de funcionamento e o regime de carga do motor Em rela o a este ltimo factor quanto mais vari vel for o regime de carga maior ser o potencial de economia de energia Sempre que se queira investigar a viabilidade econ mica da instala o de um VEV num determinado motor de indu o importante entrar em linha de conta com a redu o global do rendimento Se por um lado o controlo da velocidade pode permitir economias de energia bastante significativas em determinados regimes de carga o facto de tal ser conseguido atrav s de um dispositivo que introduz perdas adicionais pode levar a poupan as negativas noutros regimes de carga De facto a redu o econ mica dos VEVs decresce para pot ncias mais baixas Assim considerando a exist ncia de i regimes de carga a economia anual total resultante da implementa
24. 17 a produ o de energia el ctrica depende do n vel de redu o da press o do vapor que passa atrav s da turbina antes de este ser usado como fonte de energia t rmica Estas unidades s o usadas principalmente em instala es onde as necessidades de energia t rmica s o pelo menos quatro vezes superiores s necessidades de energia el ctrica As turbinas de vapor foram as primeiras a ser usadas nos sistemas industriais de cogera o As condi es t picas do vapor de entrada na turbina s o de 42 bar e 400 C ou de 63 bar e 480 C enquanto a sa da depende das condi es de opera o do sistema de turbinagem ou eventualmente das necessidades de energia t rmica do processo Existem tr s tipos de turbinas de vapor MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 43 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Turbinas de contrapress o em que o fluxo de vapor exausto que abandona a turbina enviado directamente para o processo industrial em condi es pr ximas das que s o requeridas derivando a designa o contrapress o do facto do vapor ser rejeitado a press es da ordem de grandeza da press o atmosf rica portanto superiores ao v cuo do condensador Turbinas de condensa o em que o vapor ap s ser expandido na turbina rejeitado a baixa press o para um condensador de v cuo onde se processa a condensa o
25. A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE P1 Controlo por estrangulamento Pot ncia relativa P2 Controlo e velocidade com de entrada perdas no VEV P3 Controlo de velocidade sem perdas no VEV controlo ideial 0 40 60 80 100 Caudal relativo Fig 2 10 Pot ncias relativas de entrada para v rios m todos de controlo do caudal de uma bomba centrifuga A Fig 2 10 apresenta a variac o de pot ncia el ctrica necess ria para controlar o caudal de uma bomba Usando uma v lvula convencional controlo por estrangulamento verifica se que reduzindo o caudal a pot ncia absorvida pouco decresce Se pelo contr rio a reduc o do caudal conseguida atrav s da reduc o de velocidade da bomba ent o a pot ncia absorvida decresce fortemente Assim a Fig 2 10 apresenta de forma gr fica a potencial redu o energ tica decorrente da aplica o do controlo de velocidade atrav s de um VEV ainda de salientar que no caso das bombas existe uma rela o do tipo aproximadamente c bico entre a velocidade de rotac o e a pot ncia mec nica absorvida enquanto o caudal aproximadamente proporcional velocidade de rota o Destas rela es infere se que reduzindo por exemplo o caudal em 20 o consumo de energia el ctrica pode ser reduzido para metade A Fig 2 11 tamb m permite visualizar a comparac o entre regimes de regulac o de caudal por estrangulamento e por velocidade regul v
26. SUCINTO 61 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Tabela 2 10 Classifica o dos sistemas de controlo e potenciais de economia energ tica t picos Adaptada de 22 Monitoriza o e Estabelecimento de Metas Sistemas dedicados para v rias ind strias 4 17 Produ o Integrada por Computador Melhoria da economia do processo e g Computer Integrated Manufacturing CIM produtividade stocks e consumo de energia Re Controlo de temperatura humidade press o ne 2 18 caudais composi es etc Controlo de Processo Nota As economias energ ticas reportadas na ltima coluna n o s o aditivas devido sobreposi o dos dom nios dos v rios sistemas O bom funcionamento de um sistema de controlo depende da informa o obtida em v rios pontos do processo Assim uma rea muito importante o desenvolvimento de novos sensores que sejam baratos est veis duradouros precisos e que fa am medi es em tempo real Os novos sistemas de gest o de energia que utilizam intelig ncia artificial redes neuronais e algoritmos baseados em regras heur sticas conseguem obter um controlo ptimo dos processos e aprendem a partir de experi ncias anteriores Foi feita uma an lise profunda sobre a utiliza o de sistemas de gest o de energia assumindo que estes sistemas permitem uma efici ncia energ tica m dia de 3 um tempo de vida til m dio de 10 anos e per odos de payback entre
27. a ind strias que implementem medidas de efici ncia energ tica iii o incentivo quer concorr ncia comercial quer investiga o tecnol gica no sector privado do mercado energ tico iv o financiamento de projectos p blicos de investiga o e o apoio a parcerias tecnol gicas com o sector privado v a atribui o de cr ditos empr stimos a PMES para implementa o de projectos de efici ncia energ tica e vi o aumento da divulga o junto da popula o das tecnologias de gest o ambiental e dos benef cios associados sua utiliza o O aumento gradual dos impostos sobre o consumo de energia e as emiss es de CO tem como objectivo incentivar as ind strias a assinar acordos volunt rios com o Estado garantindo o cumprimento de um plano de redu o do consumo de energia As ind strias que assinam estes acordos comprometem se a efectuar um estudo pormenorizado do seu consumo energ tico que visa identificar pontos cr ticos pass veis de melhorias e num prazo acordado a implementar as medidas t cnicas necess rias para atingir o aumento de efici ncia energ tica estipulado Todo este processo est sujeito a auditorias estatais Os acordos volunt rios assentam na implementa o do conceito de Gest o de Energia Energy Management que assegura a melhoria cont nua e constante da efici ncia energ tica de uma empresa Tipicamente uma ind stria reduz o seu consumo de energia entre 10 a 15 nos primeiros anos de impl
28. a opera es de limpeza regulares e manuten o das instala es de acordo com um plano estabelecido Definir correctamente os per odos de substitui o das l mpadas e optar sempre pela substitui o em grupos Na maioria das situa es o acr scimo de investimento inicial devido utiliza o dos equipamentos atr s descritos recuperado em tempo aceit vel atrav s das economias de energia que proporcionam 2 1 3 1 L mpadas Existem v rios tipos de l mpadas que podem apresentar diferentes efici ncias luminosas O seu valor expresso em l mens por watt Im W e representa a rela o entre a quantidade de luz emitida e a quantidade de energia el ctrica absorvida As redu es do consumo de energia el ctrica nas instala es de ilumina o passam pela utiliza o de l mpadas de elevada efici ncia energ tica Na Tabela 2 9 s o indicados v rios tipos de l mpadas existentes e as respectivas caracter sticas b sicas em termos de desempenho pot ncia efici ncia energ tica e dura o 58 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Tabela 2 9 Tipos de l mpadas e respectivas caracter sticas de desempenho Adaptado de EI Standard 3 1 500 6 24 750 2 000 Incandescente Halog neo 10 1 500 8 35 2 000 4 000 Tubular tamanho normal 4 215 26 105 7 500 24 000 Flu
29. actuar sobre a amplitude e a frequ ncia da tens o de alimenta o do motor controlando se assim a sua velocidade angular e o seu bin rio Para al m do controlo de velocidade os VEVs podem ter outras vantagens tais como uma maior protec o t rmica do motor e a possibilidade de arranques e paragens suaves Aplica es dos VEVs Como foi j referido as aplica es com maior potencial para conserva o de energia s o aquelas que utilizam bombas ventiladores e compressores Normalmente os motores el ctricos que transmitem for a motriz a estes equipamentos t m pot ncias fixas reguladas para o caudal nominal de fluido pretendido No entanto na maioria das aplica es os caudais de fluido precisam de ser regul veis ao longo dos processos de utiliza o e para tal utilizam se normalmente dispositivos de estrangulamento p ex v lvulas reguladoras de press o ou caudal dampers e outros acess rios similares Estes dispositivos de estrangulamento cumprem normalmente as fun es desejadas mas fazem no custa da introdu o de perdas de carga consider veis no sistema desperdi ando grandes quantidades de energia Nos t picos seguintes 2 1 1 3 2 1 1 5 ser dada especial aten o aplica o de VEVs a sistemas espec ficos em que estas quest es ser o abordadas com maior detalhe Em suma as principais vantagens resultantes da aplica o dos VEVs a motores el ctricos na ind stria s o Economias de energi
30. apresenta o esquema dum exemplo de aplica o onde s o evidenciadas as correntes sujeitas a integra o e a utiliza o de utilidades exteriores ao processo Nesta figura identificam se quatro correntes que necessitam de serem aquecidas ou arrefecidas usando utilidades exteriores Numa primeira abordagem conv m reter quatro conceitos b sicos 160 C 210 C Compressor Recircula o Condensador Alimenta o do Reactor Efluente Reaccional Corrente Fria Corrente Quente ur Utilidade Fria Utilidade Quente LOR 60 C Produto de Cauda Fig 2 24 Esquema de um processo qu mico tipo exemplo de aplicac o Adaptado de 41 Correntes Frias Estas correntes recebem calor porque a sua temperatura precisa de aumentar e ou porque sofrem uma mudanca de estado por transfer ncia de calor Estas necessidades s o satisfeitas por um fluido de aquecimento usualmente vapor de gua Correntes Quentes Estas correntes cedem calor porque a sua temperatura precisa de diminuir e ou porque sofrem uma mudan a de estado por liberta o de calor Estas necessidades s o satisfeitas por um fluido de arrefecimento usualmente gua de refrigera o Utilidades Externas Fluidos exteriores ao processo que permutam directamente com as respectivas correntes de forma a fornecer lhes ou retirar lhes calor Podem ser quentes vapor de gua fluidos quentes efluentes gasosos gases de combust o entre outros ou frias gua de
31. chemical industry in a worlwide perspective Dezembro 2006 Relvas S Fernandes M C Matos H A Nunes C P Integra o de Processos Uma metodologia de optimizac o energ tica e ambiental Dezembro 2002 Gundersen T A Process Integration PRIMER 3rd edition SINTEF Energy Research Abril 2002 A J Stankiewicz J A Moulijn Process intensification transforming chemical engineering Chem Eng Progress Janeiro 2000 22 34 F O Barroso Mu oz S Hern ndez J G Segovia Hern ndez H Hern ndez Escoto A F Aguilera Alvarado Thermally Coupled Distillation Systems Study of an Energy efficient Reactive Case Chem Biochem Eng Q 21 2007 115 120 K Kataoka H Noda T Mukaida M Kaneda H Yamaji K Horiuchi and M Nakaiwa Energy Saving Process Intensification of an Oil Refinery Distillation Plant by an Internal Heat Integration Method Proceedings of European Congress of Chemical Engineering ECCE 6 Copenhaga 16 20 Setembro 2007 Contribui o do CITEVE Proposta de medidas espec ficas para o sector T xtil e do Vestu rio Setembro 2007 http www citeve pt European Comission IPPC Reference Document on BAT in the Glass Manufacturing Industry Dezembro 2001 Energy Information Administration U S Department of Energy Annual energy outlook 2007 With projections to 2030 Washington Fevereiro 2007 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS A IND
32. combust o resultam gases a elevada temperatura 900 1200 C e press o que depois alimentam a turbina e onde s o expandidos para gerar energia mec nica Esta energia transformada em energia el ctrica atrav s de um gerador ligado turbina Os gases saem da turbina com uma temperatura de 450 550 C e a energia contida nesses gases usada para satisfazer as necessidades t rmicas da instala o Se for necess rio mais calor pode colocar se uma c mara de combust o adicional entre a turbina e o permutador recuperador de calor com a qual se pode elevar a temperatura dos gases at 1000 C 44 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Gases de gua combust o condensado Combust vel pd g s natural eres 1 C mara de combust o Turbina Vapor 2 Compressor de g s Ar 3 Turbina 4 Gerador ites 5 Permutador recuperador de calor el ctrica z i heads Fig 2 18 Esquema de cogerac o com turbina de g s Na cogera o com turbina de g s a limpeza dos gases de entrada combust vel e ar muito importante j que estes n o podem conter agentes poluentes que levem corros o das tubagens e equipamentos Esta uma das principais raz es para o facto do g s natural ser o combust vel mais utilizado em cogera o com turbina de g s Cogera
33. comprimido Optimiza o da utiliza o do sistema ajuste dos controlos e regula o da press o desligar quando n o utilizado Optimiza o do n vel de press o do ar comprimido do sistema em fun o as necessidades dos dispositivos de utiliza o final Redu o da temperatura do ar de admiss o mantendo uma ptima filtragem na tomada de ar Melhoramento do sistema de controlo do compressor Optimiza o das mudan as de filtros em fun o da queda de press o Filtra o e secagem do ar at aos requisitos m nimos do sistema possivelmente mediante instala o de filtros secadores pontuais para necessidades espec ficas 36 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE e Recupera o e utiliza o do calor desperdi ado atrav s dos sistemas de arrefecimento dos compressores Aumento da capacidade do reservat rio principal de ar comprimido Utiliza o de variadores electr nicos de velocidade Poss vel utiliza o de um sistema de m ltiplas press es com a utiliza o de sobrepressores boosters para aumentar a press o em determinados locais Substitui o dos motores el ctricos convencionais avariados ou em fim de vida por motores de alto rendimento Substitui o de compressores exageradamente sobredimensionados por outros com menores consumos
34. condicionantes de certos cen rios bem como o controlo e a flexibilidade do pr prio processo No que respeita ao plano econ mico uma certa integra o energ tica poder ser rejeitada caso o torne invi vel No entanto partindo de todas as correntes poss veis os custos energ ticos e totais poder o ser avaliados para todas as op es e estudado o efeito das altera es consideradas nos mesmos Estrat gia para uma Integra o Energ tica eficiente Uma estrat gia bem estruturada para efectuar uma adequada aplica o da Integra o Energ tica passa por quatro etapas essenciais Recolha de dados caracter sticas sobre o processo e o sistema de utilidades Determina o dos objectivos a alcan ar de modo a maximizar o desempenho em v rios aspectos Constru o de uma rede de permutadores de calor Simplifica o da rede proposta para diferentes cen rios econ micos Anteriormente implementa o desta estrat gia deve garantir se a correcta defini o do problema e deve complementar se a estrat gia com informa o relevante referente a dados de custos e crit rios econ micos Uma ideia a ter em considera o no processo de an lise de integra o energ tica come ar por incluir todas as correntes do processo Numa fase posterior poder ser necess rio excluir correntes proibidas por raz es devidamente fundamentadas 2 1 4 4 Manuten o de equipamentos Os equipamentos necessitam de monitoriz
35. constitu do por cinco componentes Bomba Equipamento de accionamento da bomba geralmente um motor el ctrico que junto com a bomba forma o grupo electrobomba V lvulas Tubagem Equipamentos de uso final tanques permutadores de calor etc A import ncia dos sistemas de bombagem na ind stria deve se essencialmente ao seu n mero De facto como muitas unidades industriais t m centenas ou at milhares destes sistemas o primeiro passo para aumentar a efici ncia energ tica envolve a identifica o dos sistemas que t m maiores perdas tornando os alvo de planos de optimiza o Estes planos devem seguir os passos seguintes 24 1 Avaliar todos os sistemas de bombagem e identificar aqueles que necessitam de ser rapidamente melhorados Analisar detalhadamente os sistemas identificados Desligar bombas desnecess rias ou usar interruptores de press o de modo a controlar o n mero de bombas em funcionamento Repor as folgas internas da bomba Substituir ou modificar as bombas sobredimensionadas Instalar VEVs ou usar arranjos com m ltiplas bombas p ex v rias bombas em paralelo para garantir uma varia o do caudal sem recorrer ao uso de um dispositivo de estrangulamento v lvula reguladora de caudal Substituir os motores el ctricos convencionais por motores de alta efici ncia 8 Reparar fugas e v lvulas deficientes ou substituir estas por v lvulas mais eficientes e eventualmente cons
36. de 9 1 na pot ncia de compress o Como regra de base pode afirmar se que para uma redu o de 1 bar na press o de trabalho da rede a redu o em energia el ctrica associada pode atingir os 6 Estas economias energ ticas s o conseguidas com a ajuda de sistemas de controlo apropriados p ex controladores baseados em computadores industriais Autilizac o de controladores baseados em computadores industriais frequente em sistemas modernos de produ o e tratamento de ar comprimido Estes sistemas podem ser utilizados apenas no controlo do compressor ou no controlo global dum sistema completo de ar comprimido Com tais sistemas de controlo a press o m xima de trabalho pode ser reduzida os compressores s o melhor utilizados as perdas de pot ncia s o significativamente reduzidas conseguido um controlo efectivo dos custos e a an lise dos mesmos pode ser feita com uma press o constante Em vez de se utilizar um controlo em cascata os sistemas modernos ao efectuarem um controlo de banda de press o podem controlar at 16 compressores com uma varia o de press o de 0 1 bar No passado o controlo de sistemas de ar comprimido necessitava de uma diferen a de press o de 3 ou 4 bar o que resultava numa press o de trabalho significativamente alta A simples redu o da press o do sistema atrav s de controladores modernos tamb m tem outra vantagem a diminui o das perdas causadas por fugas no sistema de distribui
37. de cer mica em que a secagem dif cil e portanto energeticamente dispendiosa 123117 2 2 2 4 Optimiza o de produ o de p para prensagem A produ o de p atomizado um passo processual importante em alguns subsectores da ind stria cer mica sendo de salientar a sua import ncia na produ o pavimentos e revestimentos O p cer mico obtido em resultado de um conjunto de opera es de prepara o das mat rias primas moagem peneira o homogeneiza o e atomiza o de pasta Ap s as primeiras moagens das mat rias primas obt m se part culas com tamanhos iguais ou superiores a 2 mm Para se conseguirem tamanhos de part culas menores necess ria a utiliza o de moinhos de rolos e de moinhos de bolas Os moinhos de bolas s o normalmente utilizados na ind stria de pavimentos e revestimentos e quando operam por via h mida podem conduzir ap s uma opera o de atomiza o obten o de p cer mico com tamanho abaixo de 200 micrones um O revestimento das paredes internas dos moinhos de bolas com uma superf cie el stica p ex borracha permite a obten o de um melhor rendimento na moagem diminuindo o tempo de moagem e reduzindo o consumo de energia el ctrica MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 75 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE A moagem por via seca e granulac o consiste
38. designadas na Tabela 2 2 Tabela 2 2 Classifica o CEMEP CE da efici ncia de motores el ctricos EFF3 Motores convencionais com efici ncias menores EFF2 Motores de efici ncia melhorada EFF1 Motores de alta efici ncia MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 25 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE AFig 2 5 mostra para a gama de pot ncias abrangida por esta classifica o os dom nios de rendimento efici ncia dos motores das classes EFF1 EFF2 e EFF3 a Fronteira EFF1 EFF2 motores de 4 polos b Fronteira EFF1 EFF2 motores de 2 polos c Fronteira EFF2 EFF3 motores de 2 e 4 polos Efici ncia EFF3 Pc 111 5 22 3 4 55 75 11 15 18 5 22 30 37 45 55 75 90 Pot ncia til ou mec nica kW Fig 2 5 Efici ncia vs Pot ncia til para motores das classes EFF1 EFF2 e EFF3 de acordo com o esquema de rotulagem CEMEP CE Fonte 9 Com base na Fig 2 5 a Tabela 2 3 apresenta para v rios motores de 4 p los com diferentes pot ncias teis e para um per odo de funcionamento de 4000 h a os valores m nimos de poupan a energ tica poss veis de obter atrav s da substituic o de motores de classe EFF3 por motores de classe EFF1 Tabela 2 3 Economias energ ticas obtidas atrav s da substitui o de motores de classe EFF3 por motores de classe EFF1 valores calculados para motores com diferentes pot ncias teis e
39. dos motores el ctricos que alimentam bombas ventiladores compressores transportadores mec nicos etc MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 23 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Muitas vezes embora o motor el ctrico esteja correctamente dimensionado e funcione em condi es adequadas existem perdas noutras partes do sistema de pot ncia Aqui define se sistema de pot ncia como sendo um sistema que produz trabalho mec nico a partir de energia el ctrica possuindo para o efeito v rias partes sec es incluindo a alimenta o de energia mec nica pelo motor el ctrico a transmiss o da energia mec nica ao equipamento utilizador final e a aplica o dessa energia pelo equipamento utilizador final p ex bombas ventiladores Para aumentar a efici ncia dos sistemas de pot ncia industriais t m sido desenvolvidas e aplicadas v rias tecnologias que incluem os motores el ctricos de alto rendimento os variadores electr nicos de velocidade VEVs a melhoria do desempenho dos equipamentos utilizadores finais a optimiza o dos sistemas de transmiss o mec nica entre o motor e o equipamento utilizador final etc Os custos elevados da energia el ctrica fazem com que a efici ncia dos motores e dos sistemas de pot ncia de que fazem parte seja um assunto premente O enorme peso dos motores el ctricos no consumo de electric
40. eficaz de recuperar o calor sens vel dos gases de combust o No pr aquecedor o vidro usado aquecido at uma temperatura de 300 540 C atrav s de contacto directo com os gases de queima O pr aquecimento reduz os gastos energ ticos do forno a utiliza o de oxig nio e o tempo de fus o permitindo uma maior produ o e aumentando a longevidade da fornalha Autilizac o de vidro usado permite que no caso da instalac o de um forno novo este seja de menores dimens es reduzindo assim o custo de investimento Al m disso as menores temperaturas de trabalho e o menor consumo de combust vel reduzem as emiss es de NOx e a emiss o de xidos de enxofre SOx pode tamb m ser diminu da se o teor de sulfato de s dio no material bruto for reduzido Todavia o pr aquecimento pode levar necessidade de um sistema adequado de lavagem de gases De facto temperaturas altas e tempos longos de pr aquecimento provocam um aumento na emiss o de mon xido de carbono CO e de dioxinas tornando necess ria uma escolha rigorosa e um tratamento adequado do vidro usado tal como a remo o de contaminantes inertes e res duos org nicos MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 99 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 3 NOTAS FINAIS O presente documento prop e se divulgar duma forma acess vel generalidade dos respons veis
41. maior do que a gua de compensa o Redu o do caudal de purgas das caldeiras j referido no t pico e i Utiliza o de vapor flash A recupera o do vapor flash representa uma economia de energia bastante superior que se verifica com a simples recupera o de condensados principalmente para condensados a alta press o porque o vapor flash destes condensados cont m um valor energ tico muito elevado Este vapor pode ser utilizado no desgaseificador e ou no pr aquecimento de ar A recupera o de condensados a baixa temperatura tamb m permite a obten o de vapor flash que pode ser utilizado no aquecimento de componentes a temperaturas inferiores a 100 C p ex gua para banhos j Isolamento t rmico das tubagens de distribui o de vapor e de retorno de condensado e de v lvulas e flanges O refor o ou repara o dos isolamentos t rmicos justificado e conduz a economias energ ticas significativas se existir uma diferen a m nima de 50 C entre a temperatura da superficie exterior do equipamento e a do meio ambiente As perdas de calor que se verificam em v lvulas e flanges n o isoladas equivalem a perdas de calor em v rios metros de tubagem n o isolada por exemplo as perdas de calor que se verificam numa v lvula n o isolada s o id nticas s que se verificam em um metro de tubagem com o mesmo di metro n o isolada enquanto que as que se verificam numa flange n o isolada s o metade do va
42. mais competitivos e actualizados em v rios sectores de actividade industrial A Integra o de Processos exerce tamb m um papel determinante na preven o de danos ambientais Uma importante rea de utiliza o da Integra o de Processos a Integra o Energ tica Muitos dos m todos de an lise actualmente generalizados a v rias reas tiveram a sua origem em estudos centrados nos sistemas de energia O balan o de energia de um processo pode ser utilizado para optimizar o recurso s utilidades exteriores ao processo Para tal necess rio conhecer o processo na sua totalidade de modo a poder fazer interagir de forma globalmente optimizada os v rios componentes Em seguida necess rio tamb m conhecer as metodologias de modo a tirar a melhor utiliza o da sua implementa o As t cnicas de Integra o de Processos podem ser aplicadas em projectos feitos de raiz ou em instala es j existentes em processos simples ou de elevada complexidade e em funcionamento cont nuo ou descont nuo O principal benef cio da Integra o de Processos reduzir significativamente os custos de produ o satisfazendo pol ticas de utiliza o racional de energia e de mat rias primas bem como entre outros a redu o de efluentes e subprodutos e a minimiza o de emiss es gasosas Nesta perspectiva a Integra o de Processos uma importante ferramenta estrat gica para promover a competitividade da ind stria actual Assim a f
43. o de regulamenta o ambiental mais rigorosa a implementa o de programas de demonstra o patrocinados pelo governo e o investimento em programas de incentivo s o algumas das medidas que podem ajudar a promover a aplica o desta tecnologia Tratamento de guas residuais com tecnologia de membranas 22 Actualmente os processos de separa o com membranas s o utilizados numa grande variedade de sectores industriais p ex metal rgico qu mico papel electr nica e alimenta o e bebidas 62 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Os processos de membranas conseguem remover muitos dos contaminantes existentes nas guas residuais obtendo se gua tratada que pode ser reaproveitada no processo ou eliminada sem problemas ambientais associados Os contaminantes removidos nestes processos s o muito diversos p ex compostos org nicos e compostos met licos Os processos de membranas tamb m podem ser utilizados para remover s lidos dissolvidos ou suspensos bact rias res duos de emuls es etc Os processos de membranas mais utilizados no tratamento de guas residuais s o a microfiltra o MF a ultrafiltra o UF a nanofiltra o NF e a osmose inversa Ol A diferen a entre estes processos de membranas reside nas diferentes capacidades de separa o de cada um deles Esta
44. o interna As unidades de cogerac o que utilizam motores alternativos de combust o interna t m como principal vantagem a obten o de uma maior efici ncia el ctrica No entanto a energia t rmica produzida nestas unidades mais dif cil de usar porque geralmente encontra se a temperaturas mais baixas e mais dispersa Tamb m se pode recuperar calor atrav s dos circuitos de refrigera o do motor p ex gua de refrigera o de cilindros e circuito de refrigera o do leo lubrificante Esse calor recuperado dos circuitos de refrigera o pode ser aproveitado para produzir gua quente Utiliza o de microturbinas e outras novas tecnologias As tecnologias previamente descritas t m efici ncias baixas quando s o utilizadas em unidades de cogera o pequenas i e unidades com pot ncias el ctricas menores que 1 MW Como consequ ncia deste facto actualmente est o a ser desenvolvidas microturbinas que geram pot ncias el ctricas entre 25 e 200 kW e que s o mais eficientes nesta gama de pot ncias mais baixas As microturbinas na gama de pot ncias referida t m custos de projecto e de manuten o menores Al m disso as microturbinas t m ainda vantagens ambientais como a baixa quantidade de emiss es de xidos de azoto NOx Existem ainda outras tecnologias que podem ser aplicadas na cogera o p ex os motores Stirling e as pilhas de combust vel No entanto estas tecnologias encontram se ainda numa fase prematura
45. ogeece ch2_lamps htm P Dockrill F Friedrich Boilers and Heaters Improving Energy Efficiency Natural Resources Canada s Office of Energy Efficiency NRCan s OEE Agosto 2001 http oee nrcan gc ca publications infosource pub cipec boilersheaters pdf U S Department of Energy Motor Challenge Fact Sheet Reducing power factor cost http motors copperwire org Files doe power_factor pdf U S Environmental Protection Agency Energy trends in selected manufacturing sectors Opportunities and challenges for environmentally preferable energy outcomes Final Report Marco 2007 http Awww pollutioncontrolsystems com vacuum_distillation htm Comiss o Consultiva para a Prevenc o e Controlo Integrados da Poluic o Grupo de Trabalho para o Sector Cimento Melhores T cnicas Dispon veis no Sector Cimenteiro Nacional Dezembro 2002 CELPA AIMMP Centrais El ctricas de Biomassa Uma Op o Justific vel Posi o conjunta da CELPA e da AIMMP sobre Biomassa para Energia Lisboa Dezembro 2004 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Contribui o da Associa o Portuguesa de Fundi o O consumo energ tico no sector de fundi o nacional CEFIC Facts and Figures The European
46. optimizado 177 6 C Produto de Cauda Vaporizador Alimenta o do Reactor 50 c Fig 2 26 Esquema do processo qu mico da Fig 2 24 com integra o energ tica incorporada Adaptado de MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 65 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Este processo apresenta sete permutadores de calor em detrimento dos quatro apresentados na Fig 2 24 No entanto o consumo total de energia reduz se para 1 8 MWh Os custos totais apresentam uma redu o de 50 Condicionantes Integra o Energ tica Estas condicionantes poder o ter origem em diversas causas O layout da unidade fabril pode impossibilitar a integra o energ tica por envolver correntes que se distanciam bastante fisicamente traduzindo se em elevados custos de tubagem e bombagem entre outros A seguran a poder ser posta em causa em alguns cen rios que envolvam por exemplo troca de calor entre uma corrente de hidrocarbonetos e outra rica em oxig nio A pureza de um certo produto poder ser afectada se este ao passar num permutador de calor receber alguma contamina o da outra corrente envolvida esta permuta de calor dever ser evitada caso se trate de um produto com elevado valor altamente poluente ou perigoso Quest es operat rias que possam estar em causa no arranque ou paragem da unidade poder o tamb m ser
47. para um per odo de funcionamento de 4000 h a Efici ncia m xima de motor classe EFF3 84 2 90 5 92 5 93 6 Consumo energ tico MW h a 19 0 97 2 194 6 320 5 Efici ncia m nima de motor classe EFF1 88 3 92 6 93 9 94 7 Consumo energ tico MW h a 18 1 95 0 191 7 316 8 Reduc o energ tica m nima 4 6 2 3 1 5 1 2 Redu o energ tica m nima MW h a 0 9 2 2 2 9 3 7 Apesar de serem mais econ micos energeticamente os motores de alta efici ncia pela sua concep o s o motores que exigem um investimento inicial cerca de 25 a 30 superior em rela o aos motores convencionais 2 Face a este acr scimo de custos de investimento deve ser sempre efectuada uma avalia o t cnico econ mica do investimento atrav s de uma an lise pr via custo benef cio A avalia o econ mica do investimento ligado substitui o de um motor convencional por um motor de alta efici ncia feita atrav s do c lculo do tempo de recupera o do investimento payback Para tal usa se a express o Alnvestimento Tempo de recupera o do investimento anos Eq 2 Economia anual a em que Alnvestimento dado pela diferen a entre o custo do motor de alta efici ncia e o custo do motor standard 26 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Pa _ Puse Ms Vas Econo
48. pneum ticos a substitui o destes por transportadores mec nicos de parafuso helicoidal que s o energeticamente mais eficientes leva a uma diminui o do consumo de energia 2 2 4 2 Aproveitamento de subprodutos de biomassa 4 A constru o de centrais de biomassa uma medida muito interessante tendo em conta a necessidade de valoriza o energ tica dos res duos produzidos pela explora o florestal e pela pr pria ind stria da madeira e dos artigos de madeira Estes res duos podem ser utilizados racionalmente na produ o de energia A produ o de electricidade a partir de biomassa normalmente menos eficiente que a produ o de electricidade a partir de outros combust veis devido a um menor poder calor fico da biomassa maior variabilidade do conte do em humidade e maior heterogeneidade na composi o da biomassa A efici ncia das centrais de biomassa que apenas produzem electricidade encontra se tipicamente abaixo dos 35 Nas centrais de cogera o alimentadas a biomassa utiliza se o calor gerado para produ o de electricidade enquanto que o calor remanescente utilizado em processos industriais ou em aquecimento A efici ncia global destas centrais pode aproximar se dos 80 A utiliza o de biomassa florestal em sistemas de cogera o de calor e electricidade apresenta maiores efici ncias globais que a simples produ o de energia el ctrica Assim o uso de biomassa para produ o de energia deve se
49. queima do combust vel transferida para o processo que se pretende alimentar No entanto tais sistemas ideais n o existem e na realidade parte dessa energia perdida para o meio envolvente atrav s das paredes e dos gases de combust o ver Fig 2 22 Calor dos gases de combust o Calor transferido ao processo Calor do combust vel Calor atrav s das paredes Fig 2 22 Balan o de conserva o de energia a uma instala o de combust o gen rica De acordo com a Fig 2 22 a efici ncia energ tica n de um sistema de combust o dada por _ Calor transferido para o processo Eq 4 Calor do combust vel ou seja _ Calor dos gases de combust o Calor atrav s das paredes Eq 5 Calor do combust vel n 1 A defini o expressa pela equa o anterior indica que as estrat gias para aumentar a efici ncia energ tica devem ser orientadas para a diminui o das perdas t rmicas atrav s das paredes e dos gases de combust o Existem tr s maneiras de diminuir as perdas t rmicas de um sistema de combust o a primeira a redu o da temperatura de sa da dos gases de combust o a segunda a diminui o do caudal m ssico dos gases de combust o e a terceira a substitui o de isolamentos t rmicos danificados e a aplica o de isolamentos mais eficazes Redu o da temperatura de sa da dos gases de combust o As principais estrat gias a seguir para reduzir a temperatura de sa d
50. refrigera o ar atmosf rico fluido de arrefecimento entre outros 64 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE e ATmin Diferen a m nima de temperatura atingida entre duas correntes que trocam calor Num permutador de calor em contra corrente os perfis de temperatura das correntes aproximam se num dos extremos Fig 2 25 esta diferen a de temperaturas de aproxima o m nima estabelecida segundo crit rios de projecto e tem influ ncia nos custos de capital do processo Temperatura l l l ICorrente Quente Corrente Fria Poss vel Recupera o de Calor I I Pot ncia Ent lpica Fig 2 25 Exemplificac o do AT m n A integrac o energ tica permite reduzir o consumo de utilidades exteriores ao processo aproveitando os excessos ent lpicos de correntes correntes quentes para fornecer s correntes com defici ncia de entalpia correntes frias Assim procede se a uma troca de calor onde a diferenca de temperaturas a for a motriz Ap s a an lise de integra o as correntes com estas caracter sticas deixam de permutar calor apenas com utilidades externas e passam a permutar tamb m entre si A aplica o da Integra o Energ tica ao processo da Fig 2 24 origina um novo diagrama do processo esquematizado pela Fig 2 26 que se apresenta mais
51. se que a exist ncia de novos catalisadores para a produ o do etileno pode levar a uma redu o do consumo de energia do processo produtivo em 20 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 91 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 8 3 Optimiza o das destila es A destila o uma opera o unit ria muito usada para a separa o de misturas multicomponentes apesar de ser uma opera o consumidora intensiva de energia e de ter uma efici ncia termodin mica baixa O facto das destila es consumirem muita energia significa que contribuem significativamente para a emiss o de gases com efeito de estufa Devido orienta o estrat gica actual no mbito dos processos de separa o o desenvolvimento de novos esquemas de destila o capazes de reduzir os custos anuais totais tem ganho um crescente interesse Segundo Barroso Mu oz et al l uma excelente op o para atingir este objectivo a instala o de Sistemas de Destila o com Acoplamento T rmico TCDS Thermally Coupled Distillation Systems Estes sistemas possibilitam a obten o de poupan as energ ticas de quase 50 em rela o ao valor base dos sistemas de destila o convencionais Outro esquema de destila o que pode gerar economias energ ticas elevadas o M todo de Integra o de Calor Interno 7 Este m todo tem v rias variantes
52. sec o de secagem pode ser reduzida o que leva a menores custos de investimento Com esta t cnica os custos de opera o e de manuten o globais da unidade de secagem mant m se praticamente iguais Os resultados de testes piloto efectuados no Canad e nos EUA com rolos rotativos aquecidos por indu o el ctrica mostram que a redu o do consumo de energia prim ria no processo de secagem pode atingir os 15 Outras vantagens da utiliza o da secagem por impulso s o o aumento da produtividade e a produ o de papel mais fino suave e resistente do que o obtido pelo processo convencional de secagem Secagem por Condensing Belt Na pr tica corrente ap s a forma o da folha de papel e da sua prensagem esta segue atrav s de uma s rie de cilindros aquecidos internamente com vapor atingindo uma consist ncia final de 90 95 de s lidos A tecnologia de condensing belt realiza a secagem da folha de papel por contacto desta com uma banda de a o cont nua aquecida por g s ou vapor Do outro lado da folha encontram se uma rede de malha fina uma rede de malha grossa e uma banda de a o arrefecida exteriormente A gua evaporada passa atrav s das redes e condensa na banda arrefecida sendo o condensado removido por press o e aspira o Esta t cnica tem a capacidade de substituir as sec es de secagem tradicionais e apresenta taxas de secagem 5 a 15 vezes superiores A poupan a de vapor estimada em 10 20 A pr
53. teor de humidade deste Efectivamente a utiliza o de vapor de gua a uma press o de aproximadamente 4 bar leva a que a extrus o ocorra com menos gua no amassado da fieira o que se repercute em menores consumos energ ticos na secagem a jusante em virtude da menor humidade da pe a e da sua maior temperatura Al m disso como a diminui o da quantidade de gua produz um aumento da plasticidade do material consegue se uma diminui o adicional do consumo el ctrico no funcionamento da m quina extrusora sendo t picas economias entre 10 e 20 Outra vantagem da extrus o com vapor reside no menor n mero de roturas que se verifica na secagem como consequ ncia da menor humidade inicial e da maior facilidade de secagem 2 2 2 3 Extrus o dura As m quinas extrusoras utilizadas na extrus o dura t m a capacidade de operar a maiores press es que as tradicionais e conseguem dar forma a pe as cer micas com menores teores de humidade que o processo tradicional 17 23 Esta tecnologia faz com que o uso de secadores seja praticamente desnecess rio uma vez que a secagem pode ser feita num forno com a fase de pr aquecimento ampliada Embora a extrus o dura tenha um consumo el ctrico mais elevado que a extrus o convencional a economia t rmica no processo de secagem suficiente para que o resultado do balan o global seja favor vel sua escolha Esta tecnologia especialmente aconselhada para a produ o de pe as
54. tica LVEE publicado pela Comiss o Europeia em 2005 sublinha a necessidade de fortalecer as pol ticas destinadas a um aumento da efici ncia do consumo e da produ o de energia A efici ncia energ tica est sobretudo associada ao controlo e redu o do consumo de energia para a mesma riqueza criada i e ao aumento da poupan a embora sejam tamb m necess rias ac es espec ficas no mbito da produ o transforma o e distribui o de energia Baseando se no Livro Verde para a Efici ncia Energ tica o Conselho Europeu de Mar o de 2006 estabeleceu a necessidade urgente de ser adoptado um plano de ac o ambicioso e realista para a efici ncia energ tica na UE Ap s alguns meses de prepara o o Plano de Ac o para a Efici ncia Energ tica da UE PAEE EU foi apresentado em Outubro de 2006 com o subt tulo Realizing the Potential De facto este documento tem como grande objectivo a realiza o do potencial de poupan a energ tica da UE a 25 que segundo os estudos citados no LVEE poder situar se num valor global acima dos 20 em 2020 Este potencial de poupan a de 20 do actual consumo energ tico da UE 25 corresponde a uma poupan a global de energia prim ria de cerca de 390 Mtep ano O Plano de Ac o para a Efici ncia Energ tica da UE PAEE UE necessita de ser monitorizado e actualizado tendo sido iniciada em 2009 uma revis o intercalar que teve em conta os planos nacionais de ac
55. ticas os consumos por grandes sectores Fus o Ar Comprimido Despoeiramento e Outros bem como a pot ncia contratada e a sua taxa de utiliza o numa metodologia de registo do consumo em cont nuo durante 18 meses Os subsectores principais consumidores nas fundi es s o Fus o cerca de 75 do consumo total Ar Comprimido cerca de 7 5 do consumo global Opera es de tratamento de efluentes gasosos cerca de 7 5 do consumo global Outros n o especificados 10 do consumo global As opera es de fundi o caracterizam se pela produ o de ligas met licas l quidas apropriadas ao fabrico de pe as e pelo seu vazamento em cavidades de molda o fabricadas num refract rio tipicamente areia de fundi o ou um refract rio como alumina ou gesso refract rio ou num molde met lico t pico da fundi o injectada e fundi o em coquilha Para o fabrico das pe as h necessidade de introduzir o metal l quido por canais projectados de um dado modo os gitos e ainda s o empregues alimentadores Ap s vazamento e solidifica o ficam os cachos que s o constitu dos pelo gito os alimentadores e os fundidos Destes s se podem vir a vender os fundidos Os gitos e os alimentadores embora necess rios realiza o do processo s o um excesso que pode vir a ser recuperado 86 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL D
56. vel arrastamento de vapor ou got culas de l quido do banho pelos gases de combust o levando necessidade de tratamento destes gases antes da sua descarga para a atmosfera 1141 2 2 5 2 Reutiliza o de desperd cios Na ind stria metalo electro mec nica podem ser aplicadas v rias t cnicas com vista recupera o e reutiliza o reciclagem de desperd cios provenientes dos processos de transforma o met lica Esta medida ao reduzir as perdas de produto transformado permite um maior aproveitamento energ tico por tonelada de produto diminuindo o respectivo consumo espec fico de energia Para al m da reutiliza o de desperd cios met licos poss vel tamb m a recupera o e reutiliza o de leos solu es cidos lubrificantes e gua utilizados nos mais variados processos De uma forma sum ria a Tabela 2 12 apresenta uma lista das Melhores T cnicas Dispon veis MTDs para a recupera o e reutiliza o de desperd cios e de outros produtos na ind stria dos metais ferrosos Os produtos recuperados podem ser reutilizados nas pr prias unidades industriais ou podem ser vendidos e utilizados noutras ind strias p ex ind stria dos metais n o ferrosos 82 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Tabela 2 12 Melhores T cnicas Dispon veis MTDs para a reutili
57. 1 e 4 anos com um valor m dio de 2 anos Note se novamente que o c lculo estimado dos per odos de payback destes sistemas dif cil uma vez que a maior parte dos benef cios resultantes n o est o directamente relacionados com a energia Os benef cios s o maioritariamente indirectos e est o relacionados com a efici ncia de produ o e com a qualidade da produ o 21 4 2 Tratamento de efluentes Tratamento anaer bio de guas residuais O tratamento anaer bio um m todo alternativo para limpar as guas residuais industriais que se baseia na convers o dos compostos org nicos existentes no efluente em biog s contendo metano di xido de carbono e sulfureto de hidrog nio Este processo levado a cabo por bact rias num ambiente sem oxig nio anaer bio O tratamento anaer bio de guas residuais n o s permite reduzir o consumo de energia el ctrica como tamb m permite a utiliza o para queima do biog s produzido Esta tecnologia usada em todo o mundo em centenas de instala es industriais estando a ser adoptada rapidamente no Brasil no Jap o na China e na Europa Os resultados obtidos no Reino Unido Holanda Canad e EUA apontam para que o per odo de payback associado implementa o desta tecnologia se situe entre os 1 4 e os 3 7 anos Aaplica o do tratamento anaer bio de guas residuais depende n o s dos custos da energia mas tamb m dos custos de controlo e despejo dos efluentes A adop
58. 12 e especialmente indicada para sistemas onde a altura manom trica a vencer n o um factor importante Outras vantagens da opera o continua com varia o de velocidade s o P Elimina o dos arranques bruscos t picos dos ciclos on off Controlo do efeito de golpe de ar ete que degrada as tubagens atrav s de acelera es e desacelera es controladas 1 50 Hz Pot ncia 100 2 Desligada Pot ncia 0 Pot ncia necess ria total 100 1 25 Hz Pot ncia 12 5 2 25 Hz Pot ncia 12 5 Pot ncia necess ria total 25 Fig 2 12 Dois modos de opera o diferentes em que as mesmas bombas em paralelo debitam um caudal total igual Caso A bombas a operarem em ciclos on off e caso B bombas com varia o de velocidade VEV acoplado Figura adaptada de 9 2 1 1 4 Sistemas de ventila o A principal fun o de um ventilador movimentar grandes volumes de ar ou gases a press es que sejam suficientes para suplantar a resist ncia dos sistemas aos quais est o agregados Para reduzir a energia utilizada em ventiladores necess rio ter uma compreens o b sica de como os sistemas de ventila o funcionam Os principais factores e considera es a ter em conta para garantir que um sistema de ventila o eficiente em termos de desempenho e consumo de energia s o Seleccionar o tipo adequado de motor para o ventilador Determinar a velocidade do ar como parte do projecto de dimens
59. 2 sectores 1 1 Em rela o ao balan o energ tico juntaram se os sectores do pl stico e da borracha e n o foi considerado o sector Outros Fonte An lise IST ADENE Fig 2 1 Principais grupos de Medidas Transversais e de Medidas Espec ficas Sectoriais para a Ind stria Transformadora MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 19 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Todas as Medidas Transversais e Espec ficas foram profundamente analisadas pelas Confedera es Industriais Portuguesas Confedera o da Ind stria Portuguesa CIP Associa o Industrial Portuguesa AIP e Associa o Empresarial Portuguesa AEP e pelas Associa es Empresariais Associa o Portuguesa das Empresas Qu micas APEQ Associa o Portuguesa de Fundi o APP Associac o T cnica da Ind stria do Cimento ATIC Associac o T xtil e Vestu rio de Portugal ATP Associac o da Ind stria Papeleira CELPA Centro Tecnol gico das Ind strias T xtil e do Vestu rio de Portugal CITEVE Centro Tecnol gico da Cer mica e do Vidro CTCV Centro Tecnol gico da Ind stria do Couro CTIC e Federac o das Ind strias Portuguesas Agro alimentares FIPA Os resultados obtidos devem se em grande parte aos contributos qualitativos e quantitativos destas entidades ap s validac o pelo Grupo de Trabalho Ind stria Desta an lise aprofund
60. 7 de 12 de Abril determina a aplica o de uma taxa sobre as l mpadas de baixa efici ncia energ tica com o objectivo de compensar os custos ambientais decorrentes da sua utiliza o No mbito do definido nesse Decreto Lei a Portaria n 54 2008 de 18 de Janeiro designa os tipos e modelos de l mpadas considerados de baixa efici ncia energ tica e as l mpadas alternativas consideradas de elevada efici ncia energ tica A Portaria n 54 2008 de 18 de Janeiro tamb m estabelece que a taxa de baixa efici ncia energ tica incide sobre as seguintes l mpadas a Incandescentes de utiliza o gen rica sem halog neo de qualquer formato ou tipo de acabamento claras foscas e opalinas com casquilhos E 14 E27 e B22 de pot ncia entre 15 W e 200 W e tens o de funcionamento entre 220 V e 240 V ainda que inclu das em lumin rias excep es l mpadas incandescentes reflectoras de calote de constru o refor ada e de utiliza o em frigor ficos fornos e microondas b De vapor de merc rio de alta press o sem iodetos geralmente ilumina o urbana e industrial com pot ncia entre 50 W e 1000 W A Portaria n 63 2008 de 21 de Janeiro estabelece que a taxa sobre as l mpadas de baixa efici ncia energ tica assume o valor de 0 41 euros para as l mpadas referidas na al nea a e o valor de 6 77 euros para as l mpadas referidas na al nea b MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM
61. A utiliza o de novas tecnologias de corte p ex laser e ultrasons Autilizac o de novas tecnologias de uni o de pecas p ex substitui o de costura de linhas por costuras seladas e colagem atrav s de entretela com temperatura e press o 96 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 97 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 212 VIDRO 17 49 2 2 121 Optimiza o de fornos O tempo de vida til dos fornos de fus o de vidro a funcionar em regime continuo ronda os 12 15 anos Nesse per odo as vidreiras devem dedicar esfor os importantes em I amp D de modo a incorporarem na altura da instala o de um novo forno as melhores tecnologias dispon veis em mat ria de materiais refract rios combust o recupera o de calor etc A instala o de fornos novos e optimizados leva a uma diminui o do consumo energ tico do sector Os fornos optimizados usados na ind stria vidreira nomeadamente os fornos regenerativos e os fornos de recupera o recorrem tecnologia de combust o com ar a alta temperatura cujas principais caracter sticas foram apresentadas na sec o 2 1 2 2 Os fornos regenerativos utilizam sistemas regenerativos de recupera o de calor e usualmente possuem queimadores dentro ou por baixo das portas de admiss o de ar e
62. AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Em teoria quase todos os combust veis s o v lidos para a cogera o No entanto os combust veis f sseis predominam em especial o g s natural por ser tecnologicamente mais f cil de aplicar e por ser menos nocivo para o ambiente Tamb m os res duos s lidos a biomassa e alguns gases industriais s o importantes No futuro a biomassa e os gases industriais poder o ser mais usados se houver uma tecnologia mais apropriada e se esses combust veis permitirem poupan as econ micas As unidades de cogera o podem ser concebidas de modo a que seja poss vel a utiliza o de diferentes tipos de combust vel Esta op o permite a escolha e utiliza o do combust vel mais barato em cada momento Ao n vel industrial os principais benef cios da cogera o s o os seguintes Redu o da factura energ tica Possibilidade da unidade industrial ser energeticamente auto suficiente Possibilidade de venda de electricidade rede de distribui o nacional caso a unidade de cogera o produza energia el ctrica excedent ria Redu o dos custos de produ o Melhorias no fornecimento e distribui o da electricidade aos processos industriais A cogera o tem uma longa hist ria em numerosas ind strias particularmente na ind stria qu mica Em anos mais recentes o desenvolvimento crescente das tecnologias permitiu a transforma o da cogera o numa tecnologia pr ti
63. CIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Melhoramento do sistema de controlo de funcionamento em carga vazio No sistema de controlo funcionamento em carga vazio um compressor pode passar bastante tempo em vazio estando em funcionamento sem gerar press o til para o sistema H que ter presente que um compressor a funcionar em vazio embora dependendo do tipo de compressor e do sistema de accionamento poder consumir cerca de 20 da energia a plena carga Nestes casos a optimizac o passa pela utilizac o de compressores pouco sobredimensionados ou por uma s rie de compressores mais pequenos de modo a que seja poss vel desligar alguns quando as necessidades energ ticas s o menores De facto para a optimizac o do controlo de funcionamento em carga vazio a selecc o adequada dos compressores a quest o mais importante As centrais de ar comprimido modernas n o s o constitu das por compressores de igual capacidade a utilizac o de compressores de diferentes capacidades uns para trabalho em carga e outros para trabalho em picos tem vindo a demonstrar maior efici ncia Para al m disso o outro factor crucial para um funcionamento em carga vazio eficiente a exist ncia de uma correcta coordena o controlo do sistema As centrais de produ o e tratamento de ar comprimido modernas e adequadamente projectada
64. E E QU qu QB MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGETICA APLICAVEIS A INDUSTRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOLOGICO SUCINTO INSPIRAR PORTUGAL T O DOS CONSUMOS INTENSIVOS DE ENERGIA MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO AUTORES V tor Magueijo Estagi rio de Investiga o M Cristina Fernandes Professora Auxiliar no IST Henrique A Matos Professor Auxiliar no IST Clemente Pedro Nunes Professor Catedr tico no IST Jo o Paulo Calau Jorge Carneiro Fernando Oliveira Direc o Auditoria Ind stria da ADENE AGRADECIMENTOS Os autores agradecem todos os contributos fornecidos a este documento pelas v rias institui es envolvidas no Grupo Ind stria nomeadamente a DGEG a CIP o LNEG o INETI DEECA a AEP a AIP e as diferentes Confedera es Sectoriais NDICE 1 ENQUADRAMENTO ESTRAT GICO 1 1 INTRODU O E OBJECTIVOS 1 2 PLANOS DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA NA VERTENTE INDUSTRIAL UNI O EUROPEIA E PA SES DE REFER NCIA E2 AZ ata 1 2 4 Uni o Europeia Dinamarca Reino Unido Espanha 2 ENQUADRAMENTO TECNOL GICO DAS MEDIDAS PARA O AUMENTO DA EFICI NCIA ENERG TICA DA IND STRIA 21 MEDIDAS TRANSVERSAIS est Espa Es 2 1 4 Sistemas accionados por motores el ctricos Produ o combinada de energia mec nica e energia t rmica Ilumina o Efici ncia do proc
65. E AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Nem todas os fundidos s o vend veis porque podem ter defici ncias dimensionais de forma estrutura ou outras A taxa de rejeic o ou refugo vari vel consoante o tipo de fundido tipo de liga tamanho da s rie e experi ncia do fundidor no fabrico desse tipo de peca Tipicamente aponta se para um valor m dio de 5 mas pode baixar a 2 ou 3 nas s ries muito grandes ou subir a 15 nas pequenas s ries de pecas muito complexas Genericamente falando pode dizer se que o consumo de energia numa fundi o se verifica na sec o de fus o em motores de accionamento de diversos equipamentos como os compressores e em telas transportadoras ilumina o e aquecimento entre outros H certamente potencial para a redu o do consumo energ tico actuando ao n vel de pr ticas do processo nas seguintes reas Sector da fus o tipo de forno prepara o de cargas sequ ncia e forma de carregamento dos fornos pr tica da fus o temperatura de remo o de esc ria colheita de amostra para controlo da composi o qu mica correc es de composi o temperatura e tempo de sobreaquecimento Aumento do n mero de fundidos por cavidade moldante sempre que o processo o permita Aumento do rendimento do metal vazado por recurso a ferramentas de simula o Diminui o da taxa global de refugo Aumento da cad ncia do ciclo de produ o sempre que poss vel
66. E EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 39 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Actualmente existem novos sistemas de recupera o de calor que fornecem gua quente a temperaturas de 80 90 C e que se encontram dispon veis tanto em compressores de parafuso com injec o de leo como em compressores arrefecidos por gua Nos primeiros o leo de arrefecimento desviado total ou parcialmente do radiador normal para passar num permutador leo gua que aquece a gua at dois n veis t rmicos escolha situados pr ximo dos 70 ou 80 C Cerca de 94 da energia el ctrica consumida por este tipo de compressores pode assim ser recuperada e usada como fonte de aquecimento Quanto aos compressores de parafuso isentos de leo e arrefecidos por gua em circuito fechado estes permitem o fornecimento de gua quente entre 90 e 95 C recuperando se entre 85 e 90 da energia consumida no seu accionamento A recupera o do calor produzido pelos compressores uma opera o cuja viabilidade econ mica depende do custo e disponibilidade do equipamento necess rio permutadores de calor tubagens reguladores backup de fonte de calor etc e da compara o com solu es alternativas P7 Utiliza o de variadores electr nicos de velocidade O modo de funcionamento em carga vazio n o tira partido da opera o em modo cont nuo dos compress
67. ED permea o gasosa PG e pervapora o PV A Tabela 2 11 apresenta uma lista de poss veis aplica es de processos de membranas em v rios sectores da ind stria alimentar e de bebidas MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 71 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE No ano 2000 o sector alimentar j representava 40 do mercado de membranas nos EUA 12 Os processos de membranas reduzem drasticamente ou totalmente a energia t rmica necess ria associada aos processos tradicionais de filtra o separa o e evapora o e aumentam a recupera o de produtos secund rios No entanto o consumo de energia el ctrica cresce com o aumento das necessidades de bombagem A principal barreira implementa o dos processos de membranas na ind stria alimentar a colmata o irrevers vel das membranas Este fen meno leva diminui o da produtividade perda de efici ncia de separa o e diminui o do tempo de vida das membranas A substitui o frequente das membranas de um processo tem custos elevados no entanto com a evolu o tecnol gica e a aplica o de boas pr ticas a durabilidade das membranas actuais ultrapassa facilmente os 10 anos A aplica o de processos de membranas na ind stria alimentar pode levar a poupan as energ ticas consider veis e a per odos de retorno na ordem dos 3 5 anos 4
68. ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 59 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 1 3 2 Lumin rias Em cada tipo ou sistema de iluminac o existem equipamentos com rendimentos bastante diferentes Os mais eficientes ser o aqueles que incluem n o s a utilizac o de l mpadas de elevada efici ncia energ tica mas tamb m lumin rias equipadas com reflectores espelhados que permitem elevar o rendimento total do sistema A disposic o das lumin rias assim como o seu seccionamento s o tamb m factores bastante importantes na qualidade da iluminac o A disposic o das lumin rias deve evitar os encandeamentos nos planos de trabalho enquanto que o seccionamento deve permitir desligar uma sec o sempre que a ilumina o natural seja suficiente permitindo pois uma redu o no consumo de energia 2 1 3 3 Sistemas de controlo de ilumina o Os sistemas de controlo de ilumina o possuidores de tecnologias de automa o s o fundamentais para a redu o do consumo energ tico Num processo industrial a zona fabril deve estar dividida em v rios sectores de ilumina o independentes cujo funcionamento deve reflectir a sequ ncia operacional do processo sob pena de existir ilumina o onde esta n o necess ria A utiliza o de sistemas de controlo permite o funcionamento optimizado dos v rios sectores de ilumina o adaptando o n vel de ilumina o de acordo com as caracter sticas do local e do
69. ESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE As perdas magn ticas no ferro est o associadas variac o do fluxo magn tico no tempo produzindo correntes induzidas no ferro correntes de Foucault e perdas por histerese associadas aos ciclos de magnetizac o do ferro As perdas magn ticas no ferro s o aproximadamente proporcionais ao quadrado da densidade do fluxo magn tico As perdas mec nicas derivam do atrito nos rolamentos e da ventilac o do motor enquanto que as perdas extraviadas tamb m conhecidas como perdas suplementares est o associadas a imperfei es no fabrico dos motores nomeadamente s distor es do entreferro s irregularidades na densidade de fluxo magn tico no entreferro e distribui o n o uniforme da corrente dos condutores As medidas para a optimiza o da efici ncia energ tica dos motores el ctricos e sistemas de pot ncia associados t m como objectivo a minimiza o das perdas energ ticas inerentes Neste mbito as medidas seguintes encontram se entre as mais efectivas Substituir os motores el ctricos convencionais avariados ou em fim de vida por motores mais eficientes Avaliar o potencial de utiliza o de variadores electr nicos de velocidade para ajustar a velocidade do motor de acordo com a carga Utilizar arrancadores suaves para evitar picos de corrente durante o arranque Garantir a manuten o adequada dos
70. IA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 73 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 2 CER MICA 2 2 2 1 Optimiza o de fornos e de secadores Melhorias na concep o e no funcionamento de fornos e secadores Para se aumentar a economia energ tica de fornos e secadores as medidas que se apresentam de seguida podem ser usadas individualmente ou em conjunto 211171 Controlo autom tico do forno secador incluindo as condi es de opera o temperatura e humidade Nos secadores instalar ventiladores nas zonas com contribui es t rmicas independentes de modo a se atingir a temperatura necess ria Tornar os fornos mais estanques Melhorar o isolamento t rmico de fornos atrav s da aplica o de uma camada refract ria interna ou de uma camada externa de fibras cer micas Diminuir as perdas t rmicas na entrada e na sa da dos fornos Utilizar queimadores de alta velocidade para aumentar a efici ncia da queima e a transfer ncia de calor promotores de turbul ncia Substitui o de fornos t nel por fornos de rolos Substitui o de secadores verticais por secadores horizontais uma vez que os segundos t m ciclos de secagem mais curtos que os primeiros 10 20 minutos e 50 60 minutos respectivamente Optimiza o da recircula o do ar dos secadores Controlo autom tico dos regimes de combust o em forno Op
71. IDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 55 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Devido ao seu design os permutadores de caixa e tubos com pitch triangular que utilizem vapor flash impuro do lado da caixa podem ter graves problemas com a deposic o de s lidos Se o vapor que entra do lado da caixa do permutador arrastar consigo got culas de l quido e espumas que contenham quantidades apreci veis de s lidos dissolvidos estes ter o tend ncia a depositarem se na superf cie exterior dos tubos que se situem perto da zona de entrada de vapor na caixa Este fen meno diminui a efici ncia energ tica do permutador dificulta a sua limpeza devido ao pitch triangular e pode mesmo inutilizar o permutador permanentemente A soluc o para permutadores que utilizem vapor flash impuro a adopc o de um design diferente com um pitch mais largo e quadrangular Os permutadores de calor de caixa e tubos s o rotineiramente sujeitos a uma limpeza com cido para renovar a superf cie interna dos tubos e recuperar a efici ncia de troca de calor Esta t cnica aplic vel por exemplo em f bricas de alum nio com tempos de ciclo dos permutadores de 10 15 dias Os permutadores t m de ser resistentes ao cido constru o em a o inoxid vel o que se traduz noutra vantagem n o imediata maior durabilidade Bombas de calor As bombas de calor tran
72. NCIA ENERG TICA PNAEE Efici ncias parciais Tubagem Motor standard 90 Acoplamento 98 Bomba 77 RU V lvula V lvula reguladora 66 reguladora de caudal Sistema de bombagem convencional Tubagem 69 Acoplamento Efici ncia total 31 Efici ncias parciais VEV 96 Motor de alta efici ncia 95 Acoplamento melhorado 99 Bomba mais eficiente 88 Tubagem com baixo atrito 90 Sistema de bombagem de alta efici ncia Tubagem com baixo atrito Acoplamento mais eficiente Efici ncia total 72 Fig 2 9 Compara o de um sistema de bombagem convencional com um sistema de bombagem de alta efici ncia possuindo um VEV Ambos os sistemas debitam a mesma pot ncia de sa da Figura adaptada de De acordo com o exemplo da Fig 2 9 duas das principais medidas que transformam sistemas convencionais em sistemas de bombagem de alta efici ncia s o a aplica o de VEVs que permitem variar a velocidade de rota o dos motores el ctricos e a substitui o de bombas convencionais por bombas mais eficientes Note se que apesar da inexist ncia de um esquema de rotulagem de efici ncia para bombas similar ao esquema CEMEP CE para motores el ctricos existem grandes diferen as de rendimento hidr ulico efici ncia entre as bombas convencionais e as bombas de alto rendimento dispon veis comercialmente Em algumas circunst ncias esta diferen a de rendimento hi
73. NQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE especialmente aqueles que usam fuel leo como fluido de recircula o Assim o economizador deve ter uma constru o modular e permitir a troca r pida das pe as que est o mais sujeitas corros o A coloca o de um economizador tem viabilidade econ mica em caldeiras com temperatura de sa da de gases superior a 230 C Esta medida conduz a um aumento da efici ncia global da caldeira de 4 e torna se especialmente vantajosa se a produ o de vapor exceder as 10 t h 1 d Remo o preventiva de dep sitos nas superf cies de transfer ncia de calor Esta medida consiste na remo o qu mica ou mec nica de dep sitos s lidos e na eventual reformula o do sistema de tratamento de guas caso a necessidade de limpeza se torne demasiado frequente A limpeza mec nica s pode decorrer durante os per odos de paragem programados Deve se tamb m estudar a hip tese de um eventual reajuste da press o de vapor para o valor mais baixo poss vel pois menores press es implicam menores temperaturas e consequentemente uma redu o na forma o de dep sitos Note se que um dep sito de 1 mm de espessura numa superf cie met lica de um permutador de calor representa uma diminui o de 9 na transfer ncia de calor atrav s dessa superf cie e Minimiza o de purgas das caldeiras A minimiza o do caudal de purga da
74. Portugal esta percentagem mesmo inferior a 80 sendo a sua evolu o dependente das condicionantes de mercado e da qualidade e quantidade dos materiais ciment cios dispon veis MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 79 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 3 5 Utiliza o de g s natural Como j foi referido na ind stria cimenteira s o utilizados v rios tipos de combust vel Em termos de combust veis f sseis prim rios os mais utilizados s o ordem decrescente em termos de quantidades utilizadas 3 Combust veis s lidos pulverizados carv o e coque de petr leo Fuel leo pesado G s natural O principal entrave utiliza o de g s natural o seu pre o no entanto esta op o tem vantagens que a podem tornar bastante competitiva A vantagem principal a menor emiss o de gases com efeito de estufa em compara o com outros combust veis Enquanto que o coque de petr leo e o carv o sub betuminoso t m taxas de emiss o por unidade de energia produzida na ordem dos 97 5 e 96 kg CO e GJ respectivamente o g s natural tem taxas de emiss o de aproximadamente 64 kg CO e GJ Esta redu o nas emiss es de di xido de carbono CO associadas queima do combust vel permite que uma unidade industrial reduza os custos em termos de licen as de emiss o A utiliza o de g s natural requer cuid
75. RTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 51 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Maior efici ncia energ tica com redu o das emiss es de di xido de carbono CO Perfil de temperaturas mais uniforme Baixas emiss es de mon xido de carbono CO e de xidos de azoto NOx Aumento da transfer ncia de calor Evita a utiliza o de outros equipamentos para aumentar a poupan a energ tica nos sistemas de combust o Aumento da produtividade e qualidade do produto se o sistema de combust o fizer parte de um processo produtivo Maior durabilidade do sistema de combust o fornalha e tubagens Tubagem de exaust o de menor di metro Menor ru do de combust o Sistemas de gera o e distribui o de vapor As principais medidas para aumentar a efici ncia energ tica em sistemas de gera o e distribui o de vapor s o as seguintes 11 Medidas para aumentar a efici ncia na gera o e distribui o de vapor Utiliza o de permutadores de calor economizadores para pr aquecer a gua de alimenta o caldeira Remo o de dep sitos de calc rio e ou de fuligens das superf cies de transfer ncia de calor Minimiza o de purgas da caldeira Recupera o de calor das purgas Recolha e reutiliza o dos condensados na caldeira Reutiliza o do vapor de flash p ex vapor gerado por expans o de condensados Programa de controlo e manu
76. STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 107 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 5 FICHA T CNICA T tulo Medidas de Efici ncia Energ tica Aplic veis Ind stria Portuguesa Um Enquadramento Tecnol gico Sucinto Edic o ADENE Ag ncia para a Energia Data Julho de 2010 Tiragem 5000 exemplares ISBN 978 972 8646 18 9 Deposito legal 31277210 Para mais informa es contactar ADENE Ag ncia para a Energia R Dr Ant nio Loureiro Borges n 5 6 piso Arquiparque Miraflores 1495 131 Alg s E mail geral adene pt Site www adene pt Design RMAC Fotos Casa da Imagem Corbis ECOMAX and Elster LBE Gettyimages Jonh Ffox Images Image 4 Communication Tips Todos os direitos reservados Publicagao gratuita MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGETICA APLICAVEIS A INDUSTRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOLOGICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE ACGAO PARA A EFICIENCIA ENERGETICA PNAEE 109 Publicac o editada no mbito do O socie SISTEMA DE GEST O DOS CONSUMOS INTENSIVOS DE ENERGIA Gest o Operacional AG NCIA PARA A ENERGIA Supervis o e Fiscaliza o Direc o Geral de Energia e Geologia Ly Papel 100 reciclado
77. a o manuten o e se necess rio de repara o para que se mantenham eficientes Os sistemas de gest o de energia permitem a detec o de situa es anormais atrav s da medi o de consumos de gua electricidade g s ou outro combust vel n o proporcionais utiliza o auxiliando assim os servi os de manuten o A manuten o de equipamentos visando a optimiza o da efici ncia energ tica dever incidir nos seguintes pressupostos 66 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Alocar de forma clara a responsabilidade pelo planeamento e execu o da manuten o Estabelecer um programa de manuten o estruturado com base nas normas e nas descri es t cnicas dos equipamentos bem como em qualquer avaria nos equipamentos e respectivas consequ ncias Suportar o programa de manuten o pela adop o de sistemas de registo de dados apropriados e por testes de diagn stico Identificar atrav s da manuten o de rotina avarias anormalidades em efici ncia energ tica ou identificar reas onde a efici ncia energ tica pode ser melhorada Identificar e rectificar rapidamente qualquer fuga ou equipamento em falha que afecte ou controle a utiliza o da energia De seguida s o apresentadas algumas medidas de manuten o de equipamentos espec ficos que permitem m
78. a at 50 ou mais com um valor m dio de 20 25 Redu o dos picos de pot ncia durante o arranque e a paragem do motor Aumento da dura o do motor Aumento do factor de pot ncia ver defini o no t pico 2 1 4 8 correspondendo a uma diminui o da parcela da energia reactiva na factura energ tica Possibilidade de by pass em caso de falha Amplas gamas de velocidade bin rio e pot ncia Melhorias no controlo do processo na qualidade do produto e em ltima an lise na produtividade Diminui o da quantidade de partes mec nicas dado o car cter compacto dos VEVs e estes incorporarem j diversos tipos de protec es para o motor contra curto circuitos sobreintensidades falta de fase etc que deixam assim de ser adquiridas isoladamente 28 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE An lise econ mica da instala o e utiliza o de um VEV Desde h algum tempo que os variadores electr nicos de velocidade VEVs se t m tornado mais atractivos do ponto de vista econ mico A melhoria do desempenho e fiabilidade dos VEVs fornece maiores economias energ ticas e acelera a amortiza o dos investimentos associados sua instala o e utiliza o diminuindo o payback De facto devido sua flexibilidade alto rendimento elevada fiabilidade e custo decrescente
79. a dos gases de combust o s o O aumento da rea ou da taxa de transfer ncia de calor Aintegra o energ tica de modo a alimentar processos que necessitem de calor para uma descri o mais detalhada desta estrat gia ver o t pico 2 1 4 3 O pr aquecimento do ar de entrada com os gases de sa da da combust o 48 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE A limpeza e manuten o das superf cies de transfer ncia de calor de modo a evitar a deposi o de res duos s lidos e a manter elevadas taxas de transfer ncia pr tica corrente considerar que um aumento de 1 mm na espessura dos dep sitos que se formam nas superf cies de transfer ncia de calor leva a um aumento de 2 no consumo de combust vel energia prim ria ES A reduc o da temperatura de sa da dos gases de combust o aumenta a efici ncia energ tica dos sistemas de combust o Como exemplo tem se a seguinte regra geral v lida para caldeiras uma diminui o de 20 C na temperatura de sa da dos gases de combust o produz um aumento de cerca de 1 na efici ncia energ tica do sistema Apesar das vantagens inerentes as estrat gias de redu o da temperatura dos gases de combust o devem obedecer s seguintes condi es S se efectua a recupera o do calor excedent rio dos gases se existirem loc
80. a englobam i o Climate Change Levy ii os Climate Change Agreements iii o Carbon Trust e o iv United Kingdom Emissions Trading Scheme O Climate Change Levy CCL um imposto sobre a utiliza o de energia que imp e taxas fiscais mais elevadas s ind strias mais gastadoras de energias n o renov veis O dinheiro resultante destas taxas serve para investir em tecnologias e equipamentos com maior efici ncia energ tica e consequentemente menos emiss es de carbono Com os Climate Change Agreements acordos volunt rios CCA o governo tenta aliciar as empresas a aceitar um acordo de redu o de emiss es de carbono em troca de um vantajoso desconto fiscal de 80 sobre o Climate Change Levy Este acordo foi negociado com 44 sectores industriais sendo os resultados desta pol tica surpreendentemente positivos pois 24 desses sectores cumpriram totalmente as metas de redu o De facto em 2003 88 das unidades que se submeteram ao acordo conseguiram atingir a sua meta O Carbon Trust uma estrutura que visa informar e auxiliar as ind strias que pretendam reduzir as suas emiss es de gases poluentes As suas actividades baseiam se em cinco grandes reas Percep o diagn stico dos problemas que levam a que uma empresa n o seja energeticamente eficiente Solu o encontro de solu es para esses problemas Inova o cria o de novas tecnologias para o aumento da efici ncia energ tica Iniciativa fin
81. ada Pot ncia activa antes 35 kVAr 60 kVAr React ncia Fig 2 27 Definic o de pot ncia activa pot ncia reactiva pot ncia aparente e factor de pot ncia A Efeito da capacit ncia na pot ncia reactiva B diminui o da pot ncia reactiva atrav s da instala o de condensadores C Fonte Pel 2 2 MEDIDAS SECTORIAIS ESPEC FICAS Para al m das Medidas Transversais j apresentadas no cap tulo precedente e que se aplicam generalidade das instala es industriais existem Medidas que se podem aplicar de forma espec fica a alguns dos mais importantes subsectores industriais Embora o respectivo impacto no conjunto da economia portuguesa seja obviamente bastante menor do que o obtido a partir das Medidas Transversais o seu impacto sectorial nomeadamente em termos de competitividade com unidades industriais similares instaladas noutros pa ses reveste se da maior import ncia para as empresas industriais directamente envolvidas Assim o presente cap tulo visa tamb m e para al m de dar uma perspectiva estrat gica das evolu es tecnol gicas em curso a todos os respons veis industriais dar uma ferramenta adicional de informa o a todos os t cnicos sectoriais que directamente lidem com as quest es da efici ncia energ tica 70 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE
82. ada resultou a escolha duma lista de Medidas Tecnologias que foram consideradas vi veis e possuidoras de elevadas hip teses de sucesso Estas medidas seleccionadas que comp em os principais grupos de medidas transversais e sectoriais est o listadas na Tabela 2 1 Note se que se espera que as poupan as anuais previstas nesta tabela se poder o come ar a concretizar cinco anos ap s o in cio do PNAEE 20 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Tabela 2 1 Medidas seleccionadas para aumentar a efici ncia energ tica da Ind stria Portuguesa Medidas Transversais e Sectoriais Optimizac o de motores 19 115 0 35 Sistemas de bombagem 2294 0 04 Sistemas accionados por motores el ctricos Sistemas de ventila o 510 0 01 Sistemas de compress o 5 161 0 10 Total 27 080 0 50 Cogera o 27 000 0 50 Sistemas de combust o 64 043 1 18 Produ o de calor e frio Recupera o de calor 72 048 1 34 Frio industrial 1 338 0 02 Total 164 429 3 04 Ilumina o Total 1911 0 04 Monitoriza o e controlo 10 554 0 20 Tratamento de efluentes 2402 0 40 Integra o de processos 94 986 1 76 Manuten o de equipamentos 24871 0 46 Efici ncia do processo industrial Outros Isolamentos t rmicos 18 012 0 33 Transportes 48 0 001 Forma o e sensibiliza o de recursos humanos 3 166 0 06 Redu o da energia reacti
83. ados de seguran a e de prepara o adicionais Antes da combust o a press o do g s tem que primeiro baixar da press o de pipeline 30 80 bar at press o de rede da unidade industrial 3 10 bar para depois baixar de novo at press o de alimenta o dos queimadores cerca de 1 bar Na primeira redu o de press o o g s natural tem que ser pr aquecido antes da v lvula de redu o de modo a evitar o congelamento do equipamento devido ao efeito de Joule Thompson 3 Uma alternativa ao procedimento acabado de descrever consiste na utiliza o de uma turbina de expans o de g s para efectuar a redu o de press o do g s natural Esta alternativa energeticamente mais eficaz do que a anterior pois permite a produ o de electricidade atrav s de um gerador el ctrico acoplado turbina de expans o dever ser analisada de modo a verificar a sua viabilidade econ mica 3 80 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 4 MADEIRA E ARTIGOS DE MADEIRA 2 2 4 1 Transportadores mec nicos em vez de pneum ticos Uma importante parcela da energia el ctrica gasta pela ind stria da madeira e dos artigos de madeira dispendida nos sistemas de transporte de mat rias primas e produtos intermedi rios dentro da unidade industrial Nas unidades industriais que possuam transportadores
84. ais p ex pontos do processo dispon veis para receber esse calor Em sistemas que utilizem combust veis com elevado teor de enxofre a temperatura de sa da dos gases n o dever ser inferior a 200 C devido ao ponto de orvalho dos gases de combust o e de modo a evitarem se problemas de corros o dos equipamentos devido a condensa es de gua acidulada pela forma o de cido sulf rico Diminui o do caudal m ssico dos gases de combust o A diminui o do caudal m ssico dos gases de combust o conseguida atrav s da redu o do excesso de ar entrada da instala o de combust o Este excesso de ar pode ser minimizado atrav s do ajuste proporcional do fluxo de ar em rela o ao fluxo de combust vel O controlo do excesso de ar pode ser manual ou autom tico dependendo da rapidez das flutua es da necessidade de calor output A medi o on line da percentagem de oxig nio nos gases de combust o permite ter um melhor controlo do excesso de ar Como regra geral tem se que uma redu o de 1 no excesso de ar oxig nio entrada da instala o de combust o leva a uma redu o do consumo de combust vel em 1 ES Outra vantagem da minimiza o do excesso de ar a menor emiss o de xidos de azoto NOx No entanto a minimiza o do excesso de ar n o deve ser exagerada e deve sempre garantir que a queima do combust vel decorra com pelo menos a quantidade de oxig nio O necess ria a uma combust o to
85. amb m leva a temperaturas de chama mais elevadas e consequentemente pode significar maiores produ es de xidos de azoto NOx Embora as emiss es destes NO para a atmosfera possam ser reduzidas atrav s do tratamento dos gases de combust o p ex remo o catal tica os custos associados a esta opera o s o normalmente elevados Assim existe uma press o ambiental e econ mica para o desenvolvimento de sistemas de combust o a alta temperatura com baixas produ es de NOx Um recuperador um permutador de calor que extrai calor dos gases de combust o para pr aquecer o ar de entrada No caso espec fico de fornos fornalhas a coloca o de um recuperador para pr aquecer o ar de entrada leva a um aumento da efici ncia energ tica em 30 Nesta rea os principais desenvolvimentos efectuados t m se centrado na utiliza o de queimadores auto recuperativos e de recuperadores cer micos para altas temperaturas Estes desenvolvimentos t m sempre como objectivo a maximiza o da efici ncia energ tica e a minimiza o das emiss es de NOx Nos queimadores auto recuperativos o recuperador faz parte do queimador diminuindo os custos em rela o op o de ter um queimador e um recuperador em separado Os queimadores auto recuperativos facilitam tamb m a reconvers o dos sistemas de combust o j existentes Fig 2 23 Queimador auto recuperativo Os queimadores regenerativos operam aos pares Enquanto um queima o
86. anciamento de iniciativas que permitem o aparecimento de novas empresas no ramo das tecnologias energeticamente eficientes Investimento financiamento de ind strias com fundos governamentais para que possam efectuar as mudan as nas suas estruturas ou tecnologias de modo a aumentar a sua efici ncia energ tica MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 13 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Resumindo esta organiza o aposta na efici ncia energ tica e na redu o de emiss es de gases poluentes e aconselha as empresas a aderirem aos CCAs e a implementarem solu es ecol gicas financiando as O United Kingdom Emissions Trading Scheme UK ETS um esquema que tem como objectivo reduzir as emiss es de gases poluentes para que com isso se cumpra o Protocolo de Quioto e adiram ao rent vel mercado de carbono Para fugir s coimas as ind strias entram no mercado de carbono e tentam comprar emiss es de toneladas de CO a pre os inferiores tornando o mercado extremamente activo As pol ticas implementadas no Reino Unido contribu ram para uma melhoria significativa da efici ncia dos consumos energ ticos o que pode ser comprovado pela diminui o substancial imediata das emiss es de CO De facto logo em 2002 no primeiro ano em que as medidas foram aplicadas a redu o das emiss es atingiu o valor de 4 64 milh es de t
87. antagens A vantagem principal a obten o de uma maior economia de energia associada a uma maior produ o por unidade de pot ncia instalada Esta economia energ tica que varia entre os 40 e os 70 n o acarreta aumentos nos custos de manuten o Outras vantagens dos moinhos verticais s o Baixo aquecimento do produto e baixa perda de humidade Possibilidade de trabalhar sem sistemas de filtragem Obten o de uma granulometria mais homog nea Montagem f cil 2 2 1 4 Destila o sob v cuo 911881 A destilac o sob v cuo uma tecnologia relativamente simples e robusta que reduz o consumo de energia t rmica pelo facto da evapora o ocorrer a uma temperatura de ebuli o mais baixa sendo o calor residual aproveitado para utiliza o noutras etapas do processo produtivo De facto a destila o sob v cuo funciona com uma frac o dos custos energ ticos da destila o convencional press o atmosf rica Como a destila o sob v cuo ocorre a temperaturas perto da temperatura ambiente esta tecnologia tamb m conhecida como destila o a baixa temperatura Para al m da economia energ tica a destila o sob v cuo tem duas grandes vantagens adicionais elimina o problema da forma o de dep sitos nas tubagens que ocorre nos processos a alta temperatura p ex destila o convencional destila o atmosf rica e preserva os produtos que se degradam a temperaturas mais elevadas MEDIDAS DE EFICI NC
88. anter um processo optimizado em termos de consumo energ tico Manuten o de caldeiras Para o bom funcionamento de uma caldeira devem ser executadas as seguintes opera es A produ o de vapor na caldeira deve ser medida directa ou indirectamente medindo se o total da gua de alimenta o e calculando as quantidades perdidas nas descargas de fundo da caldeira A rela o vapor combust vel a melhor medida de efici ncia da caldeira e deve ser mantida a um n vel elevado Deve se manter um registo permanente da efici ncia da caldeira de modo que os sinais de mau funcionamento possam ser detectados com anteced ncia Deve se examinar periodicamente os contadores de vapor pois deterioram se com o tempo Se a press o de opera o for alterada o contador dever ser recalibrado ou alternativamente as leituras realizadas devem ser corrigidas Deve se vistoriar com regularidade o sistema de tubagem As tubagens fora de uso devem ser isoladas ou retiradas se redundantes O c lculo do consumo e do fornecimento de energia casa das caldeiras deve ser o mais realista poss vel Amanuten o da casa de caldeiras deve ser revista principalmente no que diz respeito ao equipamento de combust o aos controlos e aos instrumentos Deve adoptar se uma rotina de verifica o regular Limpeza peri dica das superf cies de transfer ncia de calor ou dos tubos de fumo O estado dos isolamentos t rmicos e do sistema de e
89. aplica o de um pol mero de l tex s folhas j formadas A t cnica de assentamento por ar permite uma maior velocidade de produ o e um melhor controlo Estima se que esta t cnica aplicada ind stria de papel possa representar uma redu o dos custos de investimento para 1 3 ou metade dos correspondentes a uma f brica de papel convencional Outra grande vantagem a elimina o de efluentes o que pode permitir a localiza o da f brica mais perto dos centros de procura No entanto estas m quinas n o alcan am ainda a velocidade de produ o desejada pelos fabricantes 88 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Secagem por impulso 22 A secagem por impulso uma t cnica que melhora a remoc o mec nica de gua do papel antes de este ser submetido secagem propriamente dita permitindo uma redu o do consumo energ tico desta opera o Nesta t cnica o papel exposto a temperaturas muito altas para reduzir significativamente a humidade para teores iguais ou inferiores a 38 antes de entrar na fase de secagem propriamente dita O secador por impulso pode resultar da reconvers o a ser incorporado numa m quina j existente ou numa m quina nova aumentando significativamente a taxa de secagem nesse equipamento 50 a 500 vezes Com a introdu o de um secador de impulso a
90. by pass quer atrav s de sistemas de controlo ou de orif cios de protecc o de perdas de press o constitui um desperdicio de energia Nos sistemas com m ltiplas bombas a energia habitualmente desperdicada por by pass do caudal em excesso operac o de bombas desnecess rias excesso de press o ou por existir um grande aumento de caudal entre bombas Desligar bombas desnecess rias Esta medida bvia mas frequentemente negligenciada pode ser realizada ap s uma reduc o significativa das necessidades da instalac o a alimentar Se s o utilizadas bombas sobredimensionadas porque as necessidades de caudal variam o n mero de bombas em funcionamento pode ser automaticamente controlado atrav s da instalac o de sensores de press o numa ou mais bombas Utilizar variadores el ctronicos de velocidade nos motores el ctricos das electrobombas Os VEVs proporcionam as economias m ximas ao ajustarem a velocidade da bomba em fun o dos requisitos de caudal do sistema tornando desnecess ria a utiliza o de v lvulas estranguladoras de caudal No entanto a instala o de VEVs implica um maior custo de investimento comparativamente com outros m todos de controlo da capacidade Se o uso de VEVs for desaconselh vel optimizar o estrangulamento do caudal na descarga Embora o controlo de uma bomba centr fuga por estrangulamento conduza a um desperd cio energia este desperd cio geralmente menor do que os observ veis com a bombagem
91. ca com uma grande diversidade de aplica es De facto a cogera o tem um forte potencial de aplica o n o s no sector industrial mas tamb m no sector terci rio onde o calor pode ser usado para aquecimento ambiente de edif cios entre outras aplica es Actualmente existem unidades de cogera o preparadas para gerar energia com pot ncias el ctricas que variam entre 1 kW e 500 MW durante um per odo m nimo de 20 anos O projecto mais eficiente do ponto de vista energ tico global corresponde ao que satisfaz todas as exig ncias t rmicas das instala es industriais Se esta situa o levar a um excesso de produ o de energia el ctrica este excesso pode ser injectado na rede el ctrica nacional importante saber quanta energia el ctrica e t rmica requer a unidade industrial porque a rela o entre elas que indica a tecnologia a escolher A cogera o n o uma tecnologia espec fica mas antes a aplica o de v rias tecnologias com o intuito de fornecer simultaneamente unidade industrial a energia t rmica a energia mec nica e a energia el ctrica que ela necessita Para este efeito as tecnologias actualmente mais utilizadas em cogera o s o turbinas de vapor turbinas de g s ciclos combinados e motores de combust o interna Estas e outras tecnologias mais recentes s o apresentadas de seguida Cogera o com turbina de vapor Numa unidade de cogera o com turbina de vapor ver esquema da Fig 2
92. capacidade de separa o fun o do tamanho dos poros das membranas e do tamanho dos compostos da sua carga el ctrica e de outras propriedades A principal for a motriz para a aplica o de processos de membranas o custo global do tratamento das guas residuais usando um m todo alternativo e n o o custo da energia embora os processos de membranas possam ter consumos energ ticos 40 a 55 mais baixos que a evapora o S o tamb m conseguidas poupan as adicionais ao n vel dos custos operacionais do consumo de gua e da qualidade dos produtos O investimento e os custos de opera o dependem fortemente da especificidade da aplica o e do local Os custos de capital dos processos de membranas s o relativamente elevados mas podem ser menores que alguns processos de separa o alternativos Geralmente nos sistemas de membranas metade dos custos de capital s o para os equipamentos bombas tubagens etc A reutiliza o de gua tratada diminui os custos associados ao consumo de gua e ao seu despejo O tempo de vida til de um sistema de membranas a operar correctamente excede facilmente os 10 anos 2 1 4 3 Integra o de processos 4 A Integra o de Processos surgiu recentemente como rea cient fico tecnol gica devidamente estruturada no mbito da engenharia de processos mas trouxe j um elevado impacto comunidade Industrial Os benef cios da sua aplica o traduzem se na generalidade em processos
93. chillers de compress o necessitam de energia el ctrica para alimenta o do compressor do ciclo de refrigera o os chillers de absor o utilizam o calor produzido no processo de cogera o sob a forma de gua quente ou vapor ou gases de combust o para produzir frio Os chillers de absor o s o os mais utilizados e dentro destes os mais usuais baseiam se em ciclos de evapora o e de condensa o de uma solu o concentrada de brometo de l tio Gases de combust o gua condensado Energia t rmica vapor Combust vel gt gas natural Energia el ctrica Ar A Agua refrigerada para circuito de refrigera o gua refrigerada gua vinda do circuito de refrigera o 5 Permutador recuperador de calor 6 Chiller de absor o 7 Serpentina de arrefecimento Turbina de g s 2 Compressor 3 Turbina 4 Gerador 1 C mara de combust o Fig 2 21 Esquema de trigerac o com refrigerador chiller de absorc o Para al m das vantagens j mencionadas da cogerac o a trigerac o quando comparada com a produ o separada de electricidade calor e frio permite uma poupan a de combust vel at 25 e a redu o das emiss es de gases poluentes para a atmosfera Nos casos em que a trigera o bem aplicada a redu o total de custos pode chegar aos 30 A possibilidade de reduzir os custos de processo a for a motriz para a implementa o da trigera o
94. cia vari vel sob controlo externo do utilizador que pode ir de O a 150 Hz consoante o tipo de aplica es H diversos tipos de configura o do circuito electr nico dos VEVs consoante o tipo de motor e a gama de pot ncia Os tipos mais comuns de VEVs t m uma configura o esquem tica igual da Fig 2 6 2 Investiga o efectuada no mbito do programa SAVE II 1998 2002 sobre efici ncia energ tica e que envolveu 6 pa ses Alemanha Dinamarca Fran a Holanda Portugal e Reino Unido MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 27 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Alimenta o trif sica 50Hz Frequ ncia e tens o vari vel Rectificador de AC para DC Inversor de DC para AC Liga o DC Filtro Fig 2 6 Configura o de um VEV Os VEVs com inversor por fonte de tens o VSI e modula o por largura de impulso PWM s o os que mais se utilizam para o controlo de motores de indu o Nota A tecnologia VSI tem sido progressivamente abandonada devido aos harm nicos gerados e ao baixo factor de pot ncia quando a carga reduzida Este tipo de VEVs basicamente constitu do por um rectificador controlado ou n o controlado que converte a tens o alternada em cont nua e por um inversor que converte a tens o cont nua em alternada Fig 2 6 Esta configura o permite
95. circuito fechado Para que o sistema de moagem seja altamente eficiente em termos energ ticos muito importante que o doseamento dos v rios componentes da alimenta o do moinho seja preciso e est vel de modo a garantir uma composi o de alimenta o o mais uniforme poss vel Devido variedade de tipos de cimentos produzidos os sistemas de moagem de ltima gera o equipados com separadores din micos s o os mais utilizados Os separadores de nova gera o do tipo rotor cage tamb m s o os mais utilizados no processo de moagem do cimento devido sua efici ncia e vantagens adicionais e devido ao arrefecimento do cimento durante a moagem que se consegue nestes separadores A utiliza o de prensas de rolos e o melhoramento de revestimentos interiores de moinhos poder o tamb m aumentar a efici ncia energ tica da moagem 78 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 3 3 Utiliza o de combust veis alternativos A substitui o de combust veis f sseis n o renov veis por combust veis alternativos poder reduzir os custos com os combust veis e as emiss es de di xido de carbono CO3 nomeadamente no caso da utiliza o de combust veis neutros em termos de emiss es de CO ex biomassa Simultaneamente esta medida proporciona sociedade um servi o uma vez que permite a des
96. combust vel o outro queimador armazena calor num leito cer mico poroso Ap s um determinado per odo os dois queimadores invertem os pap is e o calor armazenado no leito cer mico usado para pr aquecer o ar de entrada Desta forma 85 90 do calor contido nos gases de sa da da combust o recuperado Estes equipamentos permitem pr aquecer o ar de entrada at temperaturas muito elevadas temperaturas apenas 100 a 150 C abaixo da temperatura de opera o interna do sistema de combust o apesar de as poss veis emiss es mais elevadas de NO limitarem essa temperatura e dessa forma tamb m a recupera o energ tica Comparando com o consumo de combust vel dos queimadores sem pr aquecimento de ar a redu o do consumo de combust vel levada a cabo pelos queimadores regenerativos pode atingir os 50 ou 60 t22 Estima se que estes tipos de queimadores quando alimentados a g s natural e mantendo baixas emiss es de NOx levem a economias energ ticas m dias de 5 sendo esta estimativa v lida para as mais variadas aplica es de aquecimento de processos a altas temperaturas Em suma com esta tecnologia o ar de combust o pr aquecido a temperaturas muito altas antes da injec o na fornalha a alta velocidade permitindo a queima total de combust vel mesmo na presen a de baixos teores de O As principais vantagens desta tecnologia s o 2211111 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PO
97. de ltima gera o com tecnologias actuais e optimizadas o aproveitamento da energia do combust vel prim ria no m ximo de 55 a 60 871 Fig 2 15 Rendimento t pico de uma unidade convencional de gera o de energia el ctrica Nas centrais termoel ctricas convencionais a energia n o aproveitada perde se na sua maior parte atrav s dos gases de combust o que saem pela chamin e perde se tamb m nas opera es de condensa o e arrefecimento do ciclo termodin mico A cogera o atrav s do aproveitamento de uma parte importante da energia t rmica que normalmente perdida nas unidades convencionais aumenta a efici ncia energ tica global do processo ver Fig 2 16 Fig 2 16 Rendimentos t picos da cogera o Quando se passa da gera o separada de calor e electricidade para a cogera o o aumento significativo da efici ncia energ tica que se verifica conduz a uma diminui o do consumo de combust vel p ex petr leo g s natural carv o biomassa e a uma redu o das emiss es de gases poluentes Ao contr rio das t cnicas tradicionais de controlo de polui o que actuam somente no tratamento dos gases de combust o a cogera o reduz as emiss es de gases poluentes atrav s da preven o n o afectando a produ o de energia e a efici ncia do processo 22 42 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE
98. de aplica o ou de desenvolvimento e os seus custos s o actualmente elevados ATabela 2 7 lista as efici ncias parciais e globais dos v rios tipos de cogera o mencionados previamente Tabela 2 7 Efici ncias parciais e globais de v rios tipos de cogera o Tabela adaptada de Turbina de vapor 33 52 85 Turbina de g s 38 47 85 Ciclo combinado 57 33 90 Motor alternativo 40 30 70 Microturbinas 30 50 80 Trigerac o Atrigerac o um processo que converte a energia prim ria em tr s tipos teis de energia electricidade gua quente ou vapor e gua refrigerada Isto a trigerac o produz energia el ctrica e energia t rmica sob a forma de calor til e de frio Esta convers o tem maior efici ncia e menos poluente para o ambiente do que a produ o dos tr s tipos de energia em separado Fig 2 20 Rendimentos t picos da trigerac o 46 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Um sistema de trigerac o basicamente um sistema de cogerac o ligado a um refrigerador chiller por compress o ou a um refrigerador de absor o Como exemplo a Fig 2 21 apresenta o esquema mais comum de uma unidade de trigera o com um refrigerador de absor o isto parte do calor til produzido alimenta um chiller de absor o para a produ o de frio Enquanto os
99. de bombagem ventila o e compress o de ar representam 61 do consumo el ctrico total dos motores industriais 22 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Bombagem 22 Outras processamento de materiais etc 39 Ventila o 19 Compress o 20 Fig 2 2 Consumo de energia dos motores el ctricos na Ind stria Portuguesa Figura adaptada de 7 Os motores el ctricos s o m quinas destinadas a transformar energia el ctrica em energia mec nica que podem ser alimentados com corrente cont nua ou alternada Os motores el ctricos alimentados com corrente alternada podem ser divididos em duas categorias s ncronos e ass ncronos ou de indu o Fig 2 3 Corrente Cont nua DC Motores El ctricos S ncronos Corrente Alternada AC E Ass ncronos de indu o Fig 2 3 Classifica o de motores el ctricos Os motores de corrente cont nua DC s o normalmente motores de custo elevado que precisam de uma fonte de corrente cont nua ou de um dispositivo que converta a corrente alternada em cont nua Podem funcionar com velocidade vari vel e s o muito f ceis de controlar e precisos S se usam em casos especiais onde as exig ncias compensam o custo mais alto da sua instala o Os motores de corrente alternada AC s o os mais utilizados porque a d
100. destacam a diminui o das emiss es de di xido de carbono CO3 e di xido de enxofre SO e a diminui o da produ o e emiss o de cinzas evitando a necessidade de gastos energ ticos num sistema de remo o de cinzas dos gases de combust o Neste campo a transforma o de instala es consumidoras de combust veis s lidos ou de fuel leo pesado em instala es consumidoras de g s natural a medida com potencial de economia energ tica mais elevado Para al m da vantagem energ tica a utiliza o de g s natural gera melhorias na produtividade e na qualidade dos produtos As economias energ ticas t rmicas e el ctricas que se conseguem com esta medida centram se nas opera es de secagem e s o fun o das tecnologias de combust o empregues e das caracter sticas do combust vel 76 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE O consumo de energia t rmica nas opera es de secagem diminui em 30 devido aplica o de queimadores mais eficientes e utiliza o directa dos gases de combust o na secagem Nos fornos a utiliza o de queimadores mais eficientes alimentados a g s natural p ex queimadores de alta velocidade leva a diminui es do consumo energ tico de 5 devido ao aumento da produ o Com o uso de g s natural o consumo de energia el ctrica diminui em cerca d
101. detectado de 2351 ktep at ao ano 2012 o que representa uma poupan a de energia de 4 8 respeitante ao consumo no mesmo ano K MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGETICA APLIC VEIS A INDUSTRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 15 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 ENQUADRAMENTO TECNOL GICO DAS MEDIDAS PARA O AUMENTO DA EFICIENCIA ENERG TICA DA INDUSTRIA 21 MEDIDAS TRANSVERSAIS 21 1 Sistemas accionados por motores el ctricos 21 2 Produ o combinada de energia mec nica e energia t rmica 2 1 3 Ilumina o 21 4 Efici ncia do processo industrial outros 2 2 MEDIDAS SECTORIAIS ESPEC FICAS 2 2 1 Alimenta o e bebidas 2 2 2 Cer mica 2 2 3 Cimento 2 2 4 Madeira e artigos de madeira 2 2 5 Metalo electro mec nica 2 2 6 Metalurgia e fundic o 2 2 1 Pasta e papel 2 2 8 Qu micos pl sticos e borracha 2 2 9 Siderurgia 2 2 10 Textil 2 2 11 Vestu rio calgado e curtumes pede Vee 2 ENQUADRAMENTO TECNOL GICO DAS MEDIDAS PARA O AUMENTO DA EFICI NCIA ENERG TICA DA IND STRIA O aumento da efici ncia energ tica na Ind stria Transformadora nacional exige semelhanca do verificado em outros pa ses uma atitude pr activa da parte dos industriais para uma actua o em termos de adequa o efectiva dos seus equipamentos e processos a novas tecnologias e estrat gias actualmente dispon veis Foram analisados documentos referentes s BAT Be
102. do vapor sendo depois este condensado bombeado de novo para a caldeira para rein cio do ciclo Nota Este tipo de turbina n o o mais adequado para sistemas de cogera o dado o seu dimensionamento ser feito para optimizar o rendimento da convers o el ctrica Turbinas de extrac o s o um misto dos dois tipos anteriores permitindo que uma parte do vapor seja enviado para o processo industrial a uma press o interm dia enquanto o remanescente condensado no condensador Energia t rmica Gases de Vapor combust o Energia el ctrica Combust vel fuel leo g s natural biomassa 1 Caldeira 2 Chamin Ar 3 Turbina de vapor g 4 Gerador Agua 5 Condensador condensado Fig 2 17 Esquema de cogera o com turbina de vapor de extrac o Cogera o com turbina de g s A cogera o com turbina de g s adequada para os processos em que se requer uma grande quantidade de energia t rmica ou r cios calor electricidade maiores que 2 As turbinas de g s s o as mais usadas para gerar energia el ctrica em grande escala gerando pot ncias el ctricas entre 1 e 100 MW O seu custo inferior ao das turbinas de vapor al m de que a sua instala o mais simples e tamb m ocupam menos espa o Na cogera o com turbina de g s ver esquema da Fig 2 18 um compressor produz ar comprimido a alta press o que alimenta uma c mara de combust o onde tamb m injectado o combust vel Da
103. dores com autoclave horizontal Esterilizadores de latas e recipientes met licos que utilizam vapor e pequenos volumes de gua Esterilizadores de garrafas e frascos de vidro com inunda o de gua Estes equipamentos consomem entre 300 a 420 kg de vapor por tonelada de produto e possuem elevados rendimentos energ ticos Substitui o de m quinas acondicionadoras sem isolamento t rmico adequado 6 Esta medida consiste em substituir as m quinas acondicionadoras sem isolamento t rmico por acondicionadoras devidamente isoladas A utiliza o de m quinas acondicionadoras com isolamento interior de politetrafluoretileno PTFE comercialmente conhecido por Teflon permite a diminui o das perdas t rmicas e por isso uma consequente redu o do consumo energ tico Outras vantagens desta ac o s o a poupan a extra de 20 no consumo energ tico do motor e a supress o da limpeza associada ao acondicionamento uma vez que o revestimento em PTFE evita a deposi o de mat ria nas superf cies 2 2 1 2 Processos de separa o com membranas 221 21 Na ind stria alimentar e de bebidas os processos de membranas s o usados para concentrar fraccionar e purificar produtos Os processos de membranas usualmente utilizados s o quatro osmose inversa Ol nanofiltra o NF ultrafiltra o UF e microfiltra o MF Outros processos de membranas s o tamb m utilizados mas com menor frequ ncia p ex electrodi lise
104. dr ulico pode mesmo ultrapassar os 10 Note se que o exemplo da Fig 2 9 mostra uma diferen a de 11 entre os rendimentos hidr ulicos de uma bomba convencional 77 e de uma bomba de alto rendimento 88 Independentemente do tipo e n mero de medidas que seja necess rio implementar a medida que partida possibilita as maiores oportunidades de poupanca energ tica aquela que atrav s da aplica o de VEVs converte os grupos electrobomba de velocidade constante em grupos electrobomba de velocidade vari vel Devido sua import ncia e com o intuito de poder dar um contributo mais especializado aos t cnicos cuja actividade est mais ligada a estas quest es apresenta se o t pico seguinte em que dada especial atenc o a esta medida Convers o de grupos electrobomba de velocidade constante em grupos electrobomba de velocidade vari vel atrav s da aplica o de VEVs Em alguns sistemas de bombagem podem ser alcan adas economias de energia acima de 50 simplesmente com a aplicac o de variadores electr nicos de velocidade nos motores el ctricos das electrobombas Tendo em conta que actualmente cerca de 80 das electrobombas aplicadas em todo o mundo s o unidades de velocidade constante o potencial de poupan a de energia desta medida tem um valor extremamente elevado MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 33 PLANO NACIONAL DE AC O PARA
105. e 2 devido elimina o das seguintes opera es Bombagem associada aos combust veis l quidos Aquecimento de fuel leo para que este possa ser bombeado Moagem associada aos combust veis s lidos A substitui o de combust veis f sseis por combust veis de origem n o f ssil p ex biocombust veis solventes res duos org nicos tamb m uma alternativa vi vel para a redu o da quantidade de energia prim ria necess ria e a diminui o das emiss es globais efectivas de di xido de carbono CO3 2 2 3 CIMENTO 2 2 3 1 Optimiza o de fornos A produ o de cimento pode utilizar v rios tipos de fornos e pode basear se em v rios processos principais via seca via h mida via semi seca e via semi h mida dependendo do teor de gua existente na alimenta o de mat ria prima O processo de via h mida mais vantajoso quando as mat rias primas se encontram h midas e permite um controlo mais f cil da qu mica da mistura Apesar destas vantagens este processo precisa de evaporar grandes quantidades de gua antes de se aquecer a mistura at temperatura de calcina o O processo de via seca n o necessita de evaporar gua em excesso e por isso consome menos energia Dos quatro processos principais de produ o de cimento em Portugal apenas se utilizam os processos de via seca em 11 linhas de produ o e de via semi seca apenas uma linha de produ o e produzindo especificamente ciment
106. e atingem os 25 50 23 Bomba s de recirculac o Ventiladores lt Entrada do fluido refrigerante Chiller Sensor de temperatura ambiente Sensor de J Sa da do fluido temperatura refrigerante Fig 2 13 Exemplo da aplica o de VEVs a um sistema de ventila o chiller com ventiladores e com a bomba de recircula o de fluido refrigerante acoplados a VEVs Figura adaptada de l 211 5 Sistemas de compress o de ar O ar comprimido uma forma vers til flex vel e segura de transmitir energia Quase todas as instala es industriais a utilizam De facto mais de 10 da energia el ctrica consumida numa ind stria utilizada em ar comprimido Contudo perto de 20 desta energia perdida devido a fugas de ar m utiliza o do ar comprimido ou neglig ncia da manuten o Para al m das medidas de economia de energia relacionadas com os sistemas de for a motriz a optimiza o energ tica dos sistemas de ar comprimido dever passar por interven es nas seguintes reas principais Produ o e tratamento do ar comprimido Redes de distribui o de ar comprimido Dispositivos de utiliza o final Projecto e opera o do sistema global Em termos mais espec ficos e relativamente s tr s primeiras reas as principais medidas a considerar com vista ao aumento da efici ncia energ tica dos sistemas de ar comprimido s o apresentadas na seguinte listagem Produ o de ar
107. e indu o uma situa o muito frequente devido utiliza o sistem tica de factores de seguran a muito elevados Como muitas vezes n o se sabe com rigor qual a carga que o motor vai ter de vencer opta se por sobredimensionar este e por vezes tamb m o equipamento actuado pelo motor O sobredimensionamento excessivo i e superior a 30 dos motores de indu o acarreta tr s desvantagens principais Maior investimento inicial na aquisi o do motor e da aparelhagem associada Diminui o do rendimento do motor o que leva a maiores custos de opera o Diminui o do factor de pot ncia da instala o o que leva a um aumento da factura el ctrica ou necessidade de aquisi o de equipamentos para compensar o factor de pot ncia Assim para a maioria das aplica es seria ben fico em termos de consumo de energia el ctrica e de desempenho global se a velocidade do motor se ajustasse s cargas ou necessidades do processo A velocidade dos motores de indu o determinada pela frequ ncia da tens o de alimenta o pelo seu n mero de p los e pelo seu factor de carga a velocidade decresce ligeiramente medida que a carga aumenta Assim para controlar a velocidade dos motores sem recurso a dispositivos mec nicos externos necess rio variar a frequ ncia da tens o de alimenta o Normalmente os VEVs convertem a tens o da rede de 50 Hz numa tens o cont nua e em seguida sintetizam uma frequ n
108. e se prolongar ainda por muitos anos A ind stria um dos sectores econ micos que mais esfor os tem feito nesse sentido e que mais resultados pr ticos t m alcan ado por isso o presente documento pretende dar agora um incentivo decisivo a todos aqueles que t m sido respons veis por esse importante contributo para a competitividade da economia portuguesa a irem ainda mais longe e tamb m dar uma motiva o adicional para que muitos mais se juntem a esse objectivo que de todos n s MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 101 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 4 BIBLIOGRAFIA 11 2 3 4 5 6 7 8 9 Relat rio Interno da ADENE DGEG Fevereiro 2008 http Awww energy eu index php CO2 focus Direc o Geral da Energia e dos Transportes Comiss o Europeia Fazer mais com menos Livro verde sobre a efici ncia energ tica Servico das Publica es Oficiais das Comunidades Europeias 2005 http ec europa eu energy demand policy doc 2005 06 green paper book pt pdf Commission of the European Communities Action plan for energy efficiency Realising the potential Communication from the Commission Brussels Outubro 2006 http ec europa eu energy action plan energy efficiency doc com 2006 0545 en pdf http www diramb gov pt data basedoc TXT LC 25981 1 0001 htm Danish Ministry
109. efugo 10 0 0002 Despoeiramento 37 0 0007 Aumento da cad ncia do ciclo 4 0 0001 Redu o de sobreespessuras 2 0 00004 Total 730 0 0135 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 21 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Gaseificac o Queima de licor negro e outros res duos 5 320 0 098 Pasta e Papel Optimiza o de opera es de secagem 4 268 0 079 Total 9 588 0 177 Novas operac es de separac o p ex membranas 4 946 0 09 Qu micos Pl sticos e Borracha Utilizac o de novos catalisadores 2 638 0 05 Optimizac o das destilac es 1757 0 03 Total 9 341 0 17 Melhoria dos fornos el ctricos 159 0 003 Sideruraia Processos de smelting reduction 363 0 007 9 Fundi o e conforma o simult neas 2071 0 038 Total 2593 0 048 Optima o de banhos 1442 0 0267 Pr secagem mec nica infravermelha IV 125 0 0023 Textil Aquecimento de guas por pain is solares 641 0 0119 Optimiza o dos processos de produ o t xtil 88 0 0016 Total 2 296 0 0425 Melhorias em limpezas banhos 20 0 0004 Ea Tecnologias de corte e de uni o de pe as 7 0 0001 Vestu rio Cal ado e Curtumes Aquecimento de guas por colectores solares 51 0 0009 Total 78 0 0015 Optimiza o de fornos 1034 0 02 Vidro Utiliza o de vidro usado reciclagem 2010 0 04 Total 3 044 0 06 Total das Medidas Sectoriais 44 256 0 82 21 MEDIDAS TRANSVERSAIS As Medidas T
110. eira uma medida com muito baixo tempo de retorno do investimento efectuado MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 69 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 1 4 8 Redu o da energia reactiva Aenergia reactiva intr nseca a equipamentos el ctricos que possuam cargasindutivas transformadores motores el ctricos etc sendo respons vel pela diminui o do factor de pot ncia cos q desses equipamentos ver Fig 2 27 A e B Como a n vel industrial a grande maioria dos equipamentos el ctricos s o deste tipo a redu o da pot ncia reactiva dos mesmos permite a obten o de poupan as el ctricas atrav s do aumento do factor de pot ncia ver Fig 2 27 C Algumas medidas pr ticas para se atingir este objectivo s o as seguintes Pl Instalar bancos de condensadores adicionais e melhorar a distribui o dos bancos de condensadores j instalados Evitar a opera o de motores sem carga ou com cargas muito abaixo do ptimo Substituir motores convencionais por motores de alta efici ncia energ tica e manter estes a operar perto da sua capacidade carga ptima Pot ncia activa 80 kW Pot ncia activa 80 kW Pot ncia reactiva depois 25 kVAr Pot ncia reactiva 60 kVAr Pot ncia aparente 100 kVA Pot ncia nad B Capacit nia reactiva Capacit ncia dad P ou capacidade adicion
111. el da bomba A gama referida de variac o de caudal situa se entre Q1 e Q2 Para uma velocidade constante da bomba N1 a v lvula de estrangulamento far deslocar o ponto de funcionamento entre A e B Se a velocidade variar entre N1 e N2 o ponto de funcionamento deslocar se entre B e C para as mesmas variac es de caudal N o s esta linha corresponde a um conjunto de pontos de maior rendimento como tamb m corresponde a produtos menores de H por Q e portanto a um menor consumo de energia Curvas de resist ncia do sistema Controlo por Curvas de funcionamento estrangulamento da bomba Altura ou Carga H Controlo de velocidade Carga est tica Q2 Q Caudal Q Fig 2 11 Compara o entre o controlo de caudal por estrangulamento e o controlo de caudal por varia o da velocidade de rota o da bomba atrav s de um VEV 34 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Refira se ainda que em muitas aplica es de bombagem onde s o utilizadas v rias bombas em paralelo para produzir o caudal requerido a substitui o do tradicional ciclo on off pela opera o cont nua de todas as bombas com velocidade vari vel atrav s da utiliza o de VEVs leva a economias de energia el ctrica significativas 2 Esta situa o encontra se exemplificada na Fig 2
112. ementa o destes acordos volunt rios Alguns exemplos mostram poupan as superiores a 15 e retornos de investimento paybacks inferiores a 4 anos As medidas t cnicas a aplicar envolvem a manuten o e monitoriza o de equipamentos a altera o de procedimentos a forma o dos funcion rios e a concep o eficiente sob o ponto de vista energ tico de equipamentos e instala es Esta ltima caracter stica assegura a rentabilidade dos investimentos gastos na optimiza o de novas instala es As PMEs que tenham dificuldades financeiras para implementar as medidas resultantes do acordo podem requerer ao estado o financiamento parcial das mesmas O financiamento est condicionado verba dispon vel no or amento de estado e ao excedente dos impostos proveniente do aumento das taxas sobre o consumo de energia e as emiss es de CO 12 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE As ind strias que cumpram os acordos com o estado t m acesso a uma tarifa fiscal mais reduzida green tax que proporcional melhoria da efici ncia energ tica O imposto ecol gico dinamarqu s green tax foi colocado em ac o em 1996 e foi avaliado em 1998 99 com o prop sito de estimar os impactos econ micos e ambientais deste sistema de taxac o energ tica A avaliac o concluiu que o sistema leva a poupa
113. ento catal tico tecnologia jacto de tinta estamparia digital aplica o de nanotecnologias polimeriza o por ultravioletas fluidos di xido de carbono supercr tico CO3 para tingimento sem gua Utiliza o de novas tecnologias para produ o de estruturas filiformes fia o extrus o e retorcedura e para a produ o de estruturas t xteis tecidos malhas n o tecidos entran ados e h bridos mais eficientes MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 95 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 11 VESTU RIO CAL ADO E CURTUMES S o sugeridas as seguintes medidas espec ficas para o sector do Vestu rio Cal ado e Curtumes Melhorias em limpeza banhos Tecnologias de corte e uni o de pe as Aquecimento de guas por pain is solares A energia consumida pelas ind strias dos curtumes depende de diversos factores tais como o tipo capacidade e quantidade de produ o tipo de estado dos equipamentos a exist ncia ou n o de sistema de tratamento de efluentes exist ncia de pr ticas para a efici ncia energ tica entre outros factores Em geral e segundo alguns estudos efectuados no processo de curtumes o consumo de energia verifica se sob a forma de energia t rmica 85 e energia el ctrica 15 Os sectores que mais energia consomem na ind stria de curtumes s o os processos de recurtu
114. epresenta aproximadamente 25 do consumo global do pa s e cerca de 5 a 7 do consumo global de energia el ctrica de uma instala o industrial Trata se portanto duma rea onde a utiliza o de equipamentos mais eficazes se traduzir em redu es significativas de consumos energ ticos Assim procura se hoje em dia instalar equipamentos que proporcionem os n veis de ilumina o necess rios e recomendados ao desempenho das actividades reduzindo quer o consumo de energia el ctrica quer os custos de manuten o dos sistemas A concep o das instala es de ilumina o com utiliza o racional ptima de energia pressup e a verifica o de alguns par metros essenciais para a redu o dos consumos energ ticos mantendo ou melhorando as condi es globais de ilumina o nos espa os considerados Assim deve ter se em considera o os seguintes aspectos Dar prioridade ilumina o natural mantendo limpas as reas de entrada de luz e Dimensionar correctamente os n veis de ilumina o necess rios para os diferentes postos de trabalho Optar pelo tipo de ilumina o mais adequada para cada local e para as tarefas a executar Utilizar sempre equipamentos de rendimento elevado l mpadas lumin rias e acess rios Utilizar sistemas de controlo e comando autom tico nas instala es de ilumina o Utilizar sempre que poss vel lumin rias que permitam uma integra o com o ar condicionado Proceder
115. equipamentos juntamente com os ventiladores de exaust o utilizados nos fornos e nos moinhos de cimento correspondem a mais de 80 do consumo total de electricidade Assim a utiliza o de equipamento de moagem altamente eficiente em termos de consumo energ tico e a instala o de sistemas de gest o de energia s o medidas que fazem parte das melhores t cnicas dispon veis para a produ o de cimento Moagem das mat rias primas Nos processos de via seca e semi seca os nicos utilizados em Portugal a granulometria e distribui o de tamanhos das part culas do produto da moagem das mat rias primas cru s o aspectos muito importantes para a efici ncia do processo de calcina o subsequente Assim a optimiza o da moagem inclui o melhoramento do separador usado na classifica o do cru Os separadores de nova gera o do tipo rotor cage s o os mais eficientes possuindo as seguintes vantagens Menor consumo espec fico de energia do sistema de moagem mais eficaz a evitar a moagem excessiva Aumento da produtividade efici ncia da separa o Maior flexibilidade no ajuste da granulometria do produto permitindo um melhor controlo da distribui o de tamanho das part culas e consequentemente a obten o de um produto mais uniforme Moagem do cimento O processo de moagem do cimento que utilizado numa unidade industrial depende do tipo de cimento produzido no entanto a grande maioria dos moinhos trabalha em
116. erenciadas outras medidas para o aumento da efici ncia energ tica dos fornos de produ o de vidro entre as quais se encontram as seguintes Pr aquecimento das mat rias primas que s o alimentadas ao forno Utiliza o de oxig nio ou ar enriquecido na combust o 2 212 2 Utiliza o de vidro usado reciclado 22 Embora os recipientes de vidro j contenham em m dia mais de 20 de vidro usado esta percentagem pode ser bem mais elevada na Europa chega a produzir se vidro com 80 de vidro usado chegando j a haver fornos que trabalham exclusivamente com vidro usado ou reciclado casco Um incremento de 10 na utiliza o de vidro usado implica uma redu o de 2 5 na factura de combust vel Autilizac o de 100 vidro usado permite uma redu o ainda maior de energia porque pode ser fundido a uma temperatura inferior tipicamente usada que de 1550 C uma vez que n o h areia a derreter Tamb m se consegue uma redu o no consumo de soda No entanto o custo com o processamento do vidro usado ir aumentar igualmente uma vez que tem que ser garantida a qualidade do vidro reciclado 98 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE A efici ncia energ tica do processo pode ser incrementada atrav s do pr aquecimento descont nuo do vidro usado O pr aquecimento uma forma
117. erro reduzido directamente ou como combust vel Estima se que a redu o de energia em compara o com o processo tradicional seja na ordem de 20 30 Esta tecnologia apresenta tamb m um custo de investimento bastante mais reduzido menores custos de material podendo ser usado carv o normal em vez de carv o metal rgico e um melhor controlo da polui o al m de que muito mais vantajosa para capacidades mais pequenas de produ o Como n o envolve a prepara o de coque nem tratamento do min rio a quantidade de part culas libertadas tamb m bastante reduzida implicando tamb m assim uma redu o nos custos de opera o 2 2 9 3 Fundi o e conforma o simult neas 22 Actualmente o processo de moldagem e forma o das barras e lingotes de a o na maioria dos casos um processo com v rios passos A fundi o e conforma o simult neas uma tecnologia mais recente que integra a fundi o e a deforma o do a o num nico passo processual reduzindo assim a necessidade de reaquecer o a o antes de o deformar Devido elimina o dos fornos de reaquecimento expect vel que o custo de investimento de uma unidade que utilize este processo seja inferior aos custos correntes num processo convencional As estimativas apontam para redu es de 30 a 60 em rela o s pr ticas correntes Espera se tamb m que os custos de opera o e de manuten o des am 20 a 25 embora estas redu es dependam mui
118. ervar ou modificar os impulsores das bombas 9 Estabelecer um programa de manuten o peri dico Sa Bs ON Y 30 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE De acordo com esta metodologia de optimizac o poss vel para al m de outros resultados pr ticos identificar problemas operacionais e atribuir solu es tipo que sejam as mais ajustadas Nas tabelas seguintes e como potencial guia para os t cnicos que acompanham de forma mais directa estas quest es listam se alguns dos problemas mais frequentes e um conjunto de medidas a implementar de modo a ultrapassar de forma eficiente esses problemas Tabela 2 4 Lista dos principais problemas associados selec o dimensionamento e manuten o de bombas e lista de medidas a implementar para solucionar esses problemas Excessiva manuten o da bomba Este problema pode indicar a bomba em cavita o b bomba envelhecida i e com forte desgaste c bomba n o adequada opera o em causa Excesso de estrangulamento na descarga Uma bomba estrangulada na suc o com carga e caudal constantes significa um excesso de capacidade O desperd cio energ tico associado ao estrangulamento proporcional queda de press o atrav s da v lvula de controlo e ao caudal Uma bomba com ru do geralmente indica a exist ncia de cavita o As v
119. es Empresariais e as Ind strias a alcan ar o potencial de poupan a de energia estabelecido por Sector No entanto este compromisso na consecu o dos objectivos energ ticos n o deve comprometer a competitividade das empresas Os Acordos Volunt rios devem considerar os seguintes pontos essenciais O potencial de poupan a detectado e a viabilidade da sua execu o A vincula o expl cita das empresas do subsector ou ramo de actividade considerado As linhas de financiamento para incentivar a poupan a energ tica A possibilidade das empresas vinculadas formalmente terem tratamento preferencial 14 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE O objectivo do Programa de Ajudas P blicas facilitar a viabilidade econ mica dos investimentos na poupan a e efici ncia energ tica com a finalidade de alcan ar o potencial de poupan a de energia identificado Pretende se assim promover a substitui o de equipamentos e de instala es ineficientes privilegiando a utiliza o de tecnologias de alta efici ncia energ tica que minimizem as emiss es de CO Para o per odo 2000 2012 o cen rio base da Estrat gia de Poupan a e Efici ncia Energ tica prev que o sector industrial espanhol registe um aumento de 14 498 ktep no consumo total de energia O potencial da poupan a de energia
120. espec ficos de energia e ajustados s necessidades do sistema Rede de distribui o de ar comprimido Institui o de um programa regular para a verifica o de fugas de ar comprimido Redu o de fugas com a utiliza o de adaptadores de fugas reduzidas uni es r pidas de elevada qualidade etc Divis o do sistema em zonas com reguladores de press o apropriados ou v lvulas de corte Fecho de linhas que est o fora de servi o Utiliza o de purgas de condensados do tipo sem perdas de ar Dimensionar adequadamente as capacidades de armazenamento permitindo que os compressores funcionem com um rendimento optimizado e evitando arranques e paragens bruscas Instala o de reservat rios suplementares de ar comprimido pr ximos de cargas vari veis Diminuir a extens o da rede e criar rede em anel Optimizar o di metro da tubagem Limitar o n mero de cotovelos de mudan as de direc o e de mudan as de sec o Dispositivos de utiliza o final Elimina o de utiliza es n o apropriadas de ar comprimido Repara o ou substitui o de equipamentos com fugas de ar comprimido Desligar o ar comprimido quando o dispositivo n o est em opera o Verifica o e optimiza o da necessidade de dispositivos espec ficos de regula o de press o filtros e secadores Para limpeza usar preferencialmente aspiradores el ctricos Estes consomem menos energia que os aparelho
121. esso industrial outros 2 2 MEDIDAS SECTORIAIS ESPEC FICAS 2 2 ER praia 2 2 4 ZZS 22G Crea a a2 Alimentac o e bebidas Cer mica Cimento Madeira e artigos de madeira Metalo electro mec nica Metalurgia e fundi o Pasta e papel Qu micos pl sticos e borracha Siderurgia 2 2 10 Textil 2 2 11 Vestu rio cal ado e curtumes pra Vex Vieio 3 NOTAS FINAIS 4 BIBLIOGRAFIA 5 FICHA TECNICA O7 11 11 12 13 14 1 22 22 41 58 61 70 71 14 Ta 81 82 86 88 90 93 94 96 98 101 103 109 1 ENQUADRAMENTO ESTRAT GICO 1 1 INTRODU O E OBJECTIVOS 1 2 PLANOS DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA NA VERTENTE INDUSTRIAL UNI O EUROPEIA E PA SES DE REFER NCIA 1 2 1 Uni o Europeia 1 2 2 Dinamarca 1 2 3 Reino Unido 1 2 4 Espanha 1 ENQUADRAMENTO ESTRAT GICO 11 INTRODU O E OBJECTIVOS A utiliza o eficiente numa base energ tica estrategicamente adequada essencial para a competitividade econ mica de um pa s Portugal um pa s com uma elevada intensidade energ tica sendo este um indicador da efici ncia energ tica global do pa s De acordo com os dados fornecidos pela ADENE DGEG l entre 1997 e 2007 a evolu o da intensidade energ tica em Portugal expressa em consumo de energia prim ria final tep por unidade de Produto Interno Bruto PIB em milh o de euros a pre os constantes de 2000 divergiu significativamente da m dia euro
122. idade industrial e a exist ncia de t cnicas medidas que permitem aumentar a efici ncia energ tica transformam o campo de aplica o dos motores el ctricos numa rea onde os potenciais de poupan a de energia s o muito significativos 2 1 1 2 Optimiza o de motores A transforma o de energia el ctrica em energia mec nica por um motor el ctrico tem sempre perdas inerentes Fig 2 4 Energia el ctrica Energia mec nica Fig 2 4 Balan o energ tico simples a um motor el ctrico As perdas s o quantificadas atrav s do rendimento do motor 77 que igual pot ncia mec nica Prec dispon vel no veio do motor a dividir pela pot ncia el ctrica P fornecida ao motor 1 Prrec Pe Pe perdas Po Eq 1 As perdas num motor de indu o correspondem energia que n o convertida em trabalho til As perdas num motor podem ser perdas t rmicas no cobre por efeito de Joule perdas magn ticas no ferro perdas mec nicas e perdas extraviadas As perdas por efeito de Joule perdas de calor que ocorrem nos condutores de cobre dos enrolamentos do estator e na gaiola do rotor devem se passagem da corrente e s o proporcionais ao quadrado da corrente e ao valor da resist ncia As perdas de calor provocam um aumento de temperatura do motor que sendo excessivo pode conduzir a uma redu o substancial do seu tempo de vida til 24 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGU
123. incipal desvantagem desta t cnica que o custo de investimento associado pode ser o dobro comparativamente a uma secagem convencional valor estimado vis ab MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 89 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Recuperac o de calor na ind stria do papel Na sec o de secagem de uma ind stria convencional de produ o de papel podem chegar a existir 40 50 cilindros de secagem que s o aquecidos internamente com vapor Durante a secagem a gua abandona o papel ao ser arrastada pelo ar pr aquecido libertando se vapor saturado de baixa press o O objectivo dos sistemas de recupera o de calor a convers o deste vapor de baixa qualidade em calor til Existem v rios sistemas para este fim sendo um deles a instala o de coberturas fechadas nas sec es de secagem Esta constru o permitir a redu o do consumo de ar em cerca de metade reduzindo assim a quantidade de calor a fornecer ao mesmo para al m da redu o de energia el ctrica nos ventiladores Outros sistemas potenciais envolvem a utiliza o de bombas de calor e a recompress o mec nica do vapor RMV Uma t cnica que pode ser directamente aplicada aos cilindros de secagem a utiliza o de sif es estacion rios para uma melhor extrac o de vapor dos mesmos O calor pode tamb m ser recuperado pela ventila o da sec
124. ionamento Minimizar a perda de press o atrav s da tubagem de distribui o Seleccionar o ventilador mais adequado para a aplica o particular em quest o Efectuar uma instala o correcta Efectuar uma manuten o regular Efectuar uma revis o anual No que concerne aos motores el ctricos dos ventiladores devem ser aplicadas o mesmo tipo de medidas de economia energ tica j referidas no t pico 2 1 1 2 Tal como nos sistemas de bombagem a instala o de VEVs em sistemas de ventila o a medida que partida leva a maiores redu es energ ticas mesmo em motores j a operar perto da sua carga ptima Nos sistemas convencionais s o gastas grandes quantidades de energia sempre que se utilizam v lvulas ou dispositivos similares para regular o caudal de ar MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 35 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE AFig 2 13 apresenta o exemplo de um chiller onde a instala o de VEVs permite controlar a velocidade da bomba e a velocidade do ventilador com base na temperatura ambiente e na temperatura de sa da do fluido refrigerante respectivamente O resultado que comparativamente com a opera o baseada em ciclos on off este sistema n o s permite um controlo mais est vel da temperatura do espa o refrigerado como tamb m leva a poupan as de electricidade que tipicament
125. iras A purga da caldeira pode tamb m ser alimentada a um tanque de produ o de vapor onde o vapor gerado pode ser utilizado no desgaseificador de gua de alimenta o caldeira g Implementa o de programas de controlo repara o e substitui o de purgadores A implementa o de programas regulares de inspec o e manuten o dos purgadores de um sistema de vapor possibilita a obten o de elevadas economias de energia Os sistemas de vapor com frequ ncia de inspec o superior a 3 anos possuem frequentemente um n mero elevado de purgadores defeituosos at 30 do n mero total que conduzem a perdas elevadas de vapor Em contrapartida nos sistemas com programas de inspec o e manuten o regulares os purgadores com fugas constituem normalmente menos de 5 do n mero total MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 53 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Embora os purgadores tenham tempos de vida til muito curtos os custos associados substitui o de purgadores defeituosos sempre muito inferior ao custo das perdas de vapor que ocorrem se tal n o acontecer h Recolha de condensados para reutiliza o na caldeira Esta t cnica apresenta as seguintes vantagens imediatas Redu o da quantidade de gua a tratar Diminui o do consumo de combust vel os condensados t m uma energia t rmica
126. istribui o de energia el ctrica na rede feita atrav s de corrente alternada O princ pio de funcionamento baseia se no campo girante que surge quando um sistema trif sico de correntes alternadas aplicado em p los desfasados de 120 Os motores s ncronos funcionam com velocidade fixa Utilizam um circuito induzido que possui um campo constante pr definido e com isso aumentam a resposta ao processo de arrasto criado pelo campo girante S o geralmente utilizados quando se necessita de velocidades est veis com cargas vari veis Tamb m podem ser utilizados para grandes pot ncias com um bin rio constante Os motores ass ncronos ou de indu o funcionam normalmente com velocidade constante que varia ligeiramente com a carga mec nica aplicada ao eixo Devido sua grande simplicidade robustez baixo custo e manuten o minima s o os motores mais utilizados De facto estes motores s o utilizados em quase todos os tipos de m quinas el ctricas encontradas na ind stria p ex bombas ventiladores compressores de ar misturadores moinhos guinchos elevadores tapetes rolantes teares m quinas ferramenta e m quinas de trac o 27 Muitos motores em funcionamento n o se encontram devidamente dimensionados para alimentar o sistema de pot ncia em que se encontram inseridos trabalhando em regime de carga parcial ou vari vel ao longo do tempo Esta situa o bastante frequente devido ao habitual sobredimensionamento
127. limentados de forma diferente Essas duas medidas s o A substitui o dos fornos alimentados a fuel leo usados na forja antes da forma o das pe as por fornos el ctricos de indu o de m dia frequ ncia A substitui o dos fornos el ctricos de tratamento t rmico por fornos alimentados a g s natural 2 2 6 METALURGIA E FUNDI O 2 2 6 1 Melhoria da qualidade dos nodos e dos c todos 2 A utiliza o de nodos pr cozidos produz melhorias na capta o e depura o de gases e diminui o consumo de energia el ctrica das etapas electrol ticas Esta medida especialmente aconselhada aos subsectores do alum nio e do zinco 2 2 6 2 Outras medidas 41 No mbito do projecto Estrat gia de Desenvolvimento do Sector de Fundi o patrocinado pelo IAPMEI e implementado pela Associa o Portuguesa de Fundi o em parceria com a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto o CINFU Centro de Forma o profissional da Ind stria de Fundi o o CVR Centro de Valoriza o de Res duos o CTCV Centro Tecnol gico da Cer mica e do Vidro a QEnergia a EDP Energia e o INESC p lo do Porto implementaram se tr s ac es Ambiente Benchmarking e Energia Na ac o Energia diagnosticou se com base numa amostra de 15 empresas dez do sector de metais ferrosos e cinco do sector de metais n o ferrosos num universo estimado em 45 empresas cuja principal actua o a fundi o de metais as pr
128. lor atr s indicado k Instala o de um pr aquecedor de ar 1 Entre as vantagens do pr aquecimento do ar atrav s dos gases de combust o encontram se as seguintes Por cada 20 C adicionais que s o retirados aos gases de sa da a efici ncia da caldeira aumenta em 1 O ar aquecido pode ser utilizado na secagem de combust vel nomeadamente se este se tratar de carv o ou mat ria org nica biomassa ou ser utilizado como ar de combust o O pr aquecimento permite a concep o de caldeiras mais pequenas No entanto algumas desvantagens pr ticas ocorrem tamb m entre as quais A permuta de calor entre gases e ar pouco eficiente requerendo grandes reas de permuta A queda de press o adicional que se verifica nos gases de combust o o que implica um aumento da press o a fornecer pelo ventilador de extrac o Adaptac o readaptac o dos queimadores para a utiliza o de ar mais quente o ar mais quente menos denso e transporta menos O por unidade de volume que o ar que n o aquecido 54 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE lI Minimizac o de perdas em ciclos curtos de funcionamento das caldeiras Este ponto reveste se de especial import ncia se a caldeira estiver sobredimensionada a funcionar a 25 da sua capacidade nominal ou menos e ou a f
129. m conta para que o calor recuperado seja devidamente aproveitado A optimiza o do processo de calcina o do cl nquer com vista redu o do consumo de calor produz tamb m melhorias na qualidade do cl nquer e aumenta o tempo de vida do equipamento I MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO TT PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE As redu es nas emiss es de di xido de enxofre SO de xidos de enxofre NOx e de poeiras s o um efeito secund rio positivo desta optimiza o Sucintamente esta optimiza o conseguida atrav s de varias medidas entre as quais se destacam as seguintes 3 Boa homogeneiza o das mat rias primas Doseamento uniforme do combust vel uso de sistemas modernos de alimenta o de combust vel s lido Melhoramento do desempenho do arrefecedor de cl nquer Em suma os objectivos da optimiza o dos fornos de calcina o s o a redu o dos custos operacionais associados aos combust veis e manuten o o aumento da produtividade e o aumento da qualidade do cl nquer As medidas de optimiza o referidas podem ser aplicadas a todos os tipos de fornos 3l 13 2 2 3 2 Optimiza o de moagens Na ind stria cimenteira os moinhos usados na moagem das mat rias primas adi es minerais e produto final cimento s o os principais consumidores de energia el ctrica Estes
130. me e respectiva secagem e o acabamento A energia t rmica necess ria para os processos de secagem dos couros obten o de gua quente ou aquecimento dos banhos de processo A energia el ctrica utilizada para os equipamentos em geral e ilumina o Existem algumas t cnicas emergentes cujo objectivo tamb m passa pelo uso racional de energia entre as quais se destacam Redu o do consumo de gua e energia em banhos de tingimento na fase de recurtume De acordo com os resultados obtidos num estudo efectuado no CTIC PROJECTO PRODECO Desenvolvimento de produtos qu micos e ecol gicos para a ind stria do couro Projecto IDEIA PRIME 2006 2007 os processos de recurtume compactos permitem em rela o aos processos normais a redu o do consumo de energia el ctrica em cerca de 14 e a redu o da energia t rmica em cerca de 70 A optimiza o energ tica do processo de secagem p s tingimento Permitem maximizar a efici ncia da opera o do estiramento de forma a reduzir o tempo e temperatura de vazio Aquecimento de guas por sistema solar t rmico No recurtume os banhos atingem temperaturas da ordem dos 60 C energia t rmica poss vel com a instala o de pain is solares t rmicos aproveitar a radia o solar para o aquecimento da gua necess ria para os banhos 2 2 111 Tecnologias de corte e uni o de pe as A medida denominada Tecnologias de corte e de uni o de pe as inclui
131. mia anual dada por Economia anual a tCa sendo t o numero de horas de funcionamento do motor num ano Ce o custo pre o m dio da electricidade em kW h Pst a pot ncia til mec nica do motor standard em kW Ns o rendimento do motor standard frac o Pm a pot ncia til mec nica do motor de alta efici ncia em kW uae O rendimento do motor de alta efici ncia frac o Notar que a pot ncia til mec nica calculada pelo produto da pot ncia nominal do motor pelo factor de carga No entanto na maioria dos casos a substitui o de um motor convencional por um motor de alta efici ncia justificada sendo o investimento amortizado em 1 a 2 anos para per odos de funcionamento volta das 4000 h a e em cerca de 3 anos para 2000 h a de funcionamento 4 Utiliza o de variadores electr nicos de velocidade VEVs V rios estudos apontam para a utiliza o de variadores electr nicos de velocidade VEVs como a medida com maior potencial de poupan a em sistemas motorizados devido ao seu papel extremamente importante na poupan a directa de energia O artigo de Almeida et al 25 apresenta os resultados de uma investiga o a n vel europeu sobre as considera es t cnicas e econ micas da aplica o de VEVs a sistemas motorizados e desde que foi publicado tem sido um documento refer ncia sobre este assunto Na ind stria em Portugal o sobredimensionamento de motores d
132. motores Evitar o sobredimensionamento dos motores e desligar os mesmos quando estes n o est o a ser utilizados Pela sua import ncia analisam se de seguida de forma mais detalhada duas dessas medidas Substitui o de motores convencionais por motores mais eficientes Os motores de alta efici ncia MAE tal como o pr prio nome indica apresentam um rendimento e um factor de pot ncia mais elevados que os motores convencionais standard A melhoria de rendimento obtida para os motores de alta efici ncia relativamente aos motores convencionais situa se normalmente nos 3 4 podendo no entanto atingir um m ximo de 8 Este desempenho conseguido custa quer da utiliza o de melhores materiais construtivos e melhores acabamentos quer pela altera o das caracter sticas dimensionais do motor aumento da sec o dos condutores no estator aumento do comprimento do circuito magn tico etc Pel O Comit Europeu de Fabricantes de M quinas El ctricas e de Sistemas Electr nicos de Pot ncia CEMEP e a Comiss o Europeia CE estabeleceram num acordo volunt rio firmado em 1998 229 um esquema de rotulagem da efici ncia do motor aplicado a motores de indu o trif sicos de gaiola de esquilo de 2 e 4 p los 400 V 50 Hz tipo de funcionamento S1 com pot ncias teis entre 1 1 e 75 kW Para os motores com estas caracter sticas o esquema de rotulagem CEMEP CE estabelece 3 classes de rendimentos que se encontram
133. n as energ ticas significativas de uma forma economicamente eficiente e sem descurar a competitividade internacional da ind stria No ano de 2001 aproximadamente 300 empresas representando cerca de 60 do consumo total de energia da Ind stria Dinamarquesa tinham j assinado acordos volunt rios de efici ncia energ tica com a Ag ncia Dinamarquesa para a Energia Conseguiu se que at 2005 as ind strias aderentes aos acordos reduzissem uma m dia de 6 nas suas emiss es de CO e diminuissem a sua factura energ tica aumentando assim a sua competitividade internacional 1 Em Junho de 2005 um acordo entre o governo dinamarqu s e outros partidos da oposi o adicionou novas iniciativas ao plano de ac o governamental para a poupan a energ tica em v rios sectores excluindo o sector dos transportes Estas iniciativas complementares imp em um objectivo anual de poupan a 3 vezes superior ao do per odo anterior a 2005 e pretendem atingir uma poupan a energ tica global com o valor m dio anual de 7 5 PJ 179 ktep durante o per odo de 2006 2013 1 2 3 REINO UNIDO No Reino Unido as medidas pol ticas incidem principalmente sobre a redu o das emiss es de gases com efeito de estufa No entanto estas medidas est o intimamente ligadas efici ncia energ tica uma vez que aumentos na efici ncia energ tica produzem redu es nas emiss es Algumas das medidas pol ticas do PNAEE do Reino Unido aplicadas ind stri
134. n Environment Agency EEA e Portal Europeu da Energia 2 Com base nos argumentos econ micos e ambientais apresentados existe a necessidade de poupar energia nos v rios sectores da sociedade portuguesa e para tal s o necess rios esfor os mais ambiciosos e din micos em termos de promo o concreta da efici ncia energ tica De facto a utiliza o mais eficiente da energia contribui para o crescimento econ mico e o desenvolvimento industrial para a manutenc o de um n vel elevado de seguran a no fornecimento energ tico e para reduzir as emiss es de CO Para que os esforcos de poupanca sejam bem sucedidos s o necess rios desenvolvimentos tecnol gicos suscept veis de serem levados pr tica bem como medidas de pol ticas p blicas que regulamentem o consumo energ tico e as emiss es de gases com efeito de estufa e que estimulem em simult neo a competitividade econ mica global das empresas portuguesas Note se que a diminui o da intensidade energ tica na maioria dos pa ses europeus deve se imposi o de medidas de pol ticas p blicas que visam o aumento da poupan a e da efici ncia energ tica Estas medidas afectam praticamente todos os sectores da sociedade com especial incid ncia no aquecimento arrefecimento de edif cios na ind stria nos transportes nos aparelhos el ctricos e nos servi os Assim no mbito do Plano Nacional de Ac o para a Efici ncia Energ tica PNAEE aplic vel ind stria prete
135. nde se divulgar no Cap tulo 2 deste documento uma an lise tecnol gica que visa dar um melhor enquadramento pr tico aos v rios n veis de responsabilidade industrial no sentido destes poderem concretizar melhor a aplica o das Medidas Transversais e Medidas Sectoriais Espec ficas propostas Complementarmente o Cap tulo 2 possui tamb m algumas refer ncias bibliogr ficas que permitir o aos t cnicos mais ligados aos v rios subsectores industriais aprofundar tecnologicamente alguns temas sempre que tal seja considerado conveniente Antes de se fazer essa an lise tecnol gica mais aprofundada relativamente s medidas que poder o melhorar a efici ncia energ tica da Ind stria Transformadora apresentam se resumidamente no ponto 1 2 algumas das pol ticas da UE e de alguns pa ses europeus de refer ncia para o aumento da poupan a e da efici ncia energ tica industrial o que permite fornecer ao leitor uma base comparativa mais alargada relativamente s medidas aplicadas por alguns dos espa os econ micos com os quais Portugal tem um relacionamento econ mico mais intenso 10 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 1 2 PLANOS DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA NA VERTENTE INDUSTRIAL UNI O EUROPEIA E PA SES DE REFER NCIA 1 21 UNI O EUROPEIA O Livro Verde para a Efici ncia Energ
136. no mbito da Integra o Energ tica um ramo extremamente importante da Integra o de Processos que aplica metodologias p ex metodologia Pinch conducentes a redu es energ ticas muito importantes Devido sua import ncia esta tem tica ser abordada mais detalhadamente num t pico especificamente dedicado Integra o de Processos ver t pico 2 1 4 3 Assim apenas se apresentam de seguida as tecnologias equipamentos acima mencionados considerados de forma isolada no mbito dos diferentes processos industriais Permutadores de calor Autilizac o de permutadores de calor possibilita a recupera o directa de calor que consiste na transfer ncia de calor entre dois fluidos atrav s de uma superf cie s lida Atransfer ncia de calor ocorre por convec o e condu o Os permutadores de calor s o concebidos para aplica es energ ticas espec ficas e optimizadas Assim existem v rios tipos de permutadores de calor v rios designs diferentes materiais de constru o etc A escolha do tipo de permutador deve ter em aten o a gama de temperatura de opera o e as propriedades f sicas dos fluidos envolvidos na transfer ncia de calor Aimplementa o desta medida permite redu es dos consumos energ ticos edasemissdesdegasespoluentes Al mdisso asuaaplicabilidadeestende se aquasetodosossectoresindustriais uma vez que o correspondente per odo de payback normalmente curto podendo ser de apenas 6 meses MED
137. ntade da ind stria mas tamb m dos pareceres de outras entidades licenciadoras nomeadamente das autoridades aut rquicas de salientar que o aumento da utiliza o destes combust veis alternativos se reverte da maior import ncia para reduzir os custos energ ticos globais relativos produ o de cimento em Portugal 2 2 3 4 Redu o da utiliza o de cl nquer no cimento A redu o da percentagem de cl nquer presente no cimento raz o clinquer cimento uma medida que diminui a quantidade de combust vel necess ria produ o de uma tonelada de cimento e reduz a emiss o de gases associada a essa produ o Para diminuir a raz o cl nquer cimento na produ o de v rios tipos de cimento o cl nquer pode ser parcialmente substitu do por adi es de outros materiais com propriedades f sico qu micas adequadas tais como esc rias provenientes da ind stria sider rgica cinzas volantes provenientes de centrais termoel ctricas componentes calc rios e materiais pozol nicos Estes materiais s o adicionados durante o processo de moagem do cimento A percentagem de incorpora o de cl nquer essencialmente condicionada pelas caracter sticas destes materiais adicionados e n o por nenhuma t cnica espec fica de aplica o por isso mesmo O limite da sua incorpora o est estabelecido na norma harmonizada NP EN 197 1 Na Europa a percentagem de cl nquer no cimento situa se em m dia nos 80 85 enquanto em
138. num processo de moagem das mat rias primas com recurso a trituradores de rolos c nicos que permite a obtenc o de granulometrias compar veis s conseguidas com moagem por via h mida em moinhos de bolas seguido de uma operac o de peneirac o e de introdu o do material mo do p num granulador A o p misturado com gua finamente pulverizada para elevar a sua humidade at 10 11 e submetido a um processo de aglomera o gra as ao movimento rotacional a que submetido por esse equipamento sa da deste o p seco at uma humidade apropriada num secador de leito fluidizado As vantagens que apresenta relativamente ao processo de prepara o de pasta por via h mida seguido de atomiza o s o economias de energia el ctrica aprox 20 e de energia t rmica aprox 65 elimina o da necessidade de defloculantes redu o de custos de m o de obra e de manuten o e redu o de cerca de 60 do consumo espec fico de energia 2 2 2 5 Utiliza o de combust veis alternativos A utiliza o de combust veis gasosos e l quidos g s natural g s natural liquefeito GNL g s de petr leo liquefeito GPL e fuel leo em vez de combust vel s lido ou de fuel leo pesado resulta numa queima mais eficiente e na elimina o quase total da emiss o de part culas de fuligem A substitui o dos combust veis s lidos por combust veis l quidos ou gasosos tem vantagens variadas das quais se
139. numa unidade industrial 1 21 2 2 Sistemas de combust o Os sistemas de combust o est o na origem da maior parte da entalpia que utilizada na concretiza o dos processos industriais Neste t pico s o apresentadas algumas das Melhores T cnicas Dispon veis MTDs para aumentar a efici ncia energ tica em sistemas de combust o Estas t cnicas s o t o v lidas para sistemas de chama com queimadores como para sistemas de combust o em leitos fluidizados Neste t pico tamb m se apresentam as tecnologias que permitem optimizar os equipamentos e os circuitos de distribui o do vapor enquanto ve culo processual privilegiado para o transporte de entalpia em processos industriais MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 47 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Caldeiras Fornos e Secadores Nesta al nea s o analisadas as melhores tecnologias relacionadas com as caldeiras fornos e secadores bem como com os respectivos modos de operac o industrial Apesar de algumas das t cnicas aqui apresentadas tamb m se aplicarem a sistemas de produc o de vapor o aumento da efici ncia energ tica destes ltimos ser alvo de atenc o espec fica mais adiante a Diminui o das perdas t rmicas num sistema de combust o Num sistema de combust o com uma efici ncia energ tica te rica de 100 toda a energia libertada na
140. o a reduzir o consumo de electricidade Embora os FAEs modernos sejam mais eficientes energeticamente existem tecnologias dispon veis para aumentar a efici ncia energ tica dos j existentes p ex controlo de processo transformadores eficientes utiliza o de queimadores oxy fuel agita o inferior p s combust o e pr aquecimento da sucata Encontram se em desenvolvimento diversas concep es de FAEs que combinam algumas das tecnologias para aumentar a efici ncia energ tica referidas no par grafo anterior Estes novos desenhos levar o a menores custos operacionais devido redu o do tempo de ciclo do processo menor utiliza o de el ctrodos e de refract rio redu o dos custos de limpeza do ar e redu o dos custos energ ticos MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 93 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 9 2 Processos de smelting reduction 22 Os processos de smelting reduction correntemente em desenvolvimento combinam a gaseificac o do carv o com a reduc o directa de xidos de ferro Desta forma estes processos eliminam as necessidades de coque e de preparac o do min rio de ferro Este pr reduzido pelos gases provenientes de um banho quente sendo depois fundido nesse mesmo banho O processo produz g s em excesso que pode ser usado para gera o de electricidade e produ o de f
141. o branco 89 Os fornos usados na ind stria cimenteira s o na sua maioria fornos verticais ou rotativos Os fornos rotativos s o mais eficientes que os verticais e actualmente t m uma boa efici ncia energ tica O desempenho superior dos fornos rotativos faz com que se mantenham como a melhor tecnologia de calcina o dispon vel nas pr ximas d cadas 1 O documento BREF da Ind stria Cimenteira actualmente em revis o considera que em termos gerais a Melhor T cnica Dispon vel MTD em termos energ ticos consiste numa linha de produ o operando em via seca com 5 etapas de pr aquecimento e uma pr calcina o antes do forno rotativo Dependendo da configura o inicial das linhas o revamping de uma linha de produ o para esta configura o poder permitir economias de energia at 126 MJ t de cl nquer cerca de 4 do consumo espec fico de energia total muito embora este revamping melhoramento s seja vi vel se estiver integrado num projecto com vista ao aumento de produ o do forno Outras medidas que diminuem o consumo de energia prim ria s o a aplica o de arrefecedores de cl nquer de ltima gera o e a recupera o do excesso de calor nos gases de escape do forno Este excesso de calor recuperado do forno usado em opera es de secagem e processos de pr aquecimento Uma vez mais note se que as especificidades deste tipo de procedimento j descritas no t pico 2 2 2 1 devem ser tidas e
142. o com ciclo combinado A cogera o com ciclo combinado apresentada esquematicamente na Fig 2 19 a solu o mais indicada para alimentar sistemas que requerem grandes quantidades de energia el ctrica sendo especialmente indicada para sistemas que necessitam de r cios electricidade calor maiores que 6 Uma unidade de cogera o com ciclo combinado faz uso de uma turbina de g s e de uma turbina de vapor Os gases de sa da da turbina de g s t m uma temperatura de cerca de 500 C e devido a essa temperatura elevada estes gases s o usados numa caldeira de recupera o de calor para produzir vapor que vai alimentar a turbina de vapor Ambas as turbinas est o associadas a geradores que produzem energia el ctrica gua condensado Gases de combust o Energia t rmica Vapor Energia el ctrica Combust vel fuel leo g s natural Ar Combust vel Gases de 1 C mara de combust o E g s natural combust o 2 Compressor ado 3 Turbina e gas Ar 4 Ventilador 5 C mara de combust o auxiliar 6 Permutador recuperador de calor 7 Turbina de vapor 8 9 Geradores Energia el ctrica 10 Condensador Fig 2 19 Esquema de cogera o de ciclo combinado MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 45 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Cogerac o com motor alternativo de combust
143. o potencial Aplica o x Economia As economias de energia s o mais facilmente conseguidas a partir de uma correcta concep o na fase de projecto dos sistemas e portanto aquando da instala o de um sistema novo No entanto tamb m s o poss veis economias significativas aquando da substitui o dos principais componentes dum sistema j existente Al m disso ac es relacionadas com a opera o e manuten o nomeadamente a manuten o regular de filtros e a detec o de fugas de ar comprimido podem ser introduzidas em qualquer momento do ciclo de vida de um sistema de ar comprimido EA De seguida s o apresentados dados mais detalhados sobre algumas das medidas solu es tecnol gicas referenciadas anteriormente cuja aplica o a sistemas de ar comprimido pode em muitos casos levar a redu es energ ticas consider veis 38 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Optimizac o da press o do ar comprimido Na ind stria pr tica corrente produzir ar comprimido a press o elevada e depois expandi lo at press o desejada com grandes perdas neste procedimento A soluc o mais energeticamente favor vel a produ o de ar comprimido press o m nima requerida p ex a redu o de press o do compressor de 8 2 bar para 6 9 bar permite ganhos energ ticos
144. oacumula o uma tecnologia antiga que tem vindo a ser redescoberta para aplica es industriais p ex ind stria alimentar Esta tecnologia permite a produ o de gelo nos per odos em que a electricidade mais barata per odos de vazio e o armazenamento do gelo em bancos de gelo at este ser utilizado para refrigera o Como a electricidade bastante mais cara nos per odos de pico de consumo esta tecnologia simples torna se bastante atractiva Novos fluidos frigorig neos Devido ao Protocolo de Montreal os esfor os de investiga o t m se centrado no desenvolvimento de fluidos de refrigera o alternativos aos clorofluorcarbonetos CFCs e hidroclorofluorcarbonetos HCFCs MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 57 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Estes fluidos alternativos podem reduzir o consumo energ tico entre 2 e 20 segundo os relat rios publicados No Jap o t m se conseguido progressos na utiliza o de hidretos met licos enquanto alguns dos desenvolvimentos mais recentes incluem a utiliza o de fluidos refrigerantes naturais Um desses desenvolvimentos envolve a utiliza o de CO na refrigera o de locais de armazenamento 21 3 ILUMINA O A energia el ctrica consumida nas instala es de ilumina o nos diferentes sectores de actividade ind stria servi os e dom stico r
145. ocessos de separa o referidos como poss veis produtores de economia energ tica encontra se no dom nio dos processos de membranas Nas sec es 2 1 4 2 e 2 2 8 1 respectivamente foram j referidas as vantagens da poss vel aplica o de processos de membranas para o tratamento de guas residuais e para uma grande variedade de aplica es do sector da Alimenta o e Bebidas De todos os processos de membranas que podem ser utilizados na ind stria qu mica alguns deles s o os seguintes microfiltra o ultrafiltra o nanofiltra o osmose inversa permea o gasosa pervapora o electrodi lise separa o com membranas l quidas reactores de membranas com separa o etc Em particular Martin et al 22 seleccionaram dois destes processos de membranas como sendo tecnologias emergentes com um potencial de sucesso elevado ou m dio se aplicados no sector da ind stria qu mica S o eles os processos de separa o de gases e os processos de separa o que utilizam membranas l quidas 90 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Os v rios componentes de uma mistura s o dif ceis de separar quando esta se encontra na fase gasosa e normalmente tal ocorre atrav s do uso de adsorventes A separac o de gases atrav s da permeac o gasosa uma alternativa cred vel aos processos de ad
146. of Transport and Energy Action plan for renewed energy conservation Energy conservation and the market Setembro 2005 Tradu o n o oficial http ec europa eu energy demand legislation doc neeap denmark_en pdf http www ens dk sw12329 asp http www energiledelse com visArtikel asp artikellD 1586 M Dybkj r Hansen The Danish experience with efficiency improvement in industrial and commercial sectors Workshop on Best Practices in Policies and Measures Copenhagen 8 10 Outubro 2001 http unfccc int files meetings workshops other_meetings application pdf hansen pdf 10 Department for Environment Food and Rural Affairs DEFRA UK Energy efficiency The Government s plan for action Abril 2004 http www archive2 official documents co uk document cm61 6168 6168 pdf MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGETICA APLICAVEIS A INDUSTRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOLOGICO SUCINTO 103 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 104 European Comission Joint Reseach Center IPPC Draft Reference Document on Energy Efficiency Techniques Draft Abril 2006 European Comission Joint Reseach Center IPPC Reference Document on BAT in the Ceramic Manufacturing Industry Dezembro 2006 European Comission IPPC Reference Document on BAT in the Cement and Lime Manufacturing Industries Dezembro 2001
147. omar ac es para reduzir o consumo de combust vel Motivar e formar os condutores 2 1 4 7 Forma o e sensibiliza o de recursos humanos A formac o e a sensibilizac o dos recursos humanos s o essenciais para a boa implementac o da maioria das medidas de economia de energia Um operador respons vel por um equipamento deve estar suficientemente informado e formado para manter esse equipamento a funcionar em condi es ptimas sem descurar a sua seguran a O treino forma o e motiva o dos recursos humanos deve ser uma parte integrante de um sistema eficiente de gest o de energia e deve ocorrer em todas as situa es em que s o introduzidas novas tecnologias no processo produtivo As empresas dever o realizar ac es de sensibiliza o e forma o que se centralizem nos seguintes temas Os impactos ambientais da utiliza o da energia Os benef cios da economia de energia A depend ncia energ tica da empresa e o que esta pode fazer para economizar energia Qual a atitude c vica individual para economizar energia Um exemplo concreto est relacionado com a opera o de caldeiras O emprego de m o de obra de n vel excessivamente baixo em instala es consumidoras intensivas de energia p ex caldeiras uma atitude errada representando uma falsa economia Deve certificar se de que os operadores conhecem os procedimentos operacionais correctos De facto o investimento em cursos para operadores de cald
148. oneladas de CO Esta redu o aumentou para 5 2 milh es de t CO em 2003 e 5 9 milh es de t CO em 2004 1 2 4 ESPANHA A Estrat gia de Poupan a e Efici ncia Energ tica em Espanha aprovada a 28 de Novembro de 2003 prop e para cada um dos principais sectores envolvidos uma s rie de medidas que devem ser implementadas durante o per odo de 2004 2012 1 No mbito desta estrat gia as medidas aplic veis ao Sector Industrial espanhol s o as seguintes Realiza o de Auditorias Energ ticas Projectos Empresariais de Efici ncia Energ tica Acordos Volunt rios Programas de Ajudas P blicas As Auditorias Energ ticas nos diferentes sectores industriais possibilitam o estudo detalhado e exaustivo dos processos produtivos e mais concretamente identificar os principais equipamentos consumidores de energia Permitem ainda determinar com alguma precis o os investimentos necess rios para a execu o das medidas detectadas assim como a rentabilidade e viabilidade das mesmas Os principais objectivos destas Auditorias Energ ticas s o Determinar o potencial de poupan a de energia nas empresas do sector industrial Facilitar a tomada de decis o dos empres rios no mbito do investimento em Poupan a e Efici ncia Energ tica Determinar o benchmarking dos processos produtivos auditados Os Acordos Volunt rios t m como objectivo fomentar a adop o de medidas de poupan a de energia e comprometer as Associa
149. onsiderando as condi es de ilumina o A possibilidade de integra o dos sistemas de ilumina o nos de climatiza o ambiente permite optimizar as condi es de emiss o do fluxo luminoso e permite uma melhor gest o das cargas t rmicas o que se poder traduzir numa redu o dos consumos energ ticos 60 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 21 4 EFICI NCIA DO PROCESSO INDUSTRIAL OUTROS 21 41 Monitoriza o e controlo A gest o da energia consumida uma tarefa que engloba v rias medidas tais como o planeamento a monitoriza o e a implementa o de estrat gias de controlo optimizadas Geralmente o custo inicial da implementa o destas medidas relativamente baixo principalmente se comparado com as poss veis melhorias de economia energ tica produtividade e qualidade dos produtos De facto devido ao seu dom nio transversal os sistemas modernos de controlo de processo n o s o concebidos exclusivamente para a efici ncia energ tica mas tamb m para a optimiza o da produ o da qualidade do produto e da seguran a dos operadores dos equipamentos produtivos Metodologia para a implementa o de sistemas de monitoriza o e controlo De forma a implementar com sucesso um sistema de monitoriza o e controlo a empresa ter de adoptar um certo n mero de procediment
150. or da bomba segundo as recomenda es indicadas pelo fabricante A altera o do di metro do impulsor para aumentar o rendimento do motor el ctrico deve ser analisada caso a caso tendo em aten o que esta altera o pode reduzir fortemente o rendimento hidr ulico da bomba Repor as folgas internas A capacidade e o rendimento da bomba diminuem medida que as fugas internas aumentam devido a folgas excessivas entre componentes desgastados da bomba p ex voluta impulsor casquilhos da garganta an is manga de chumaceiras Esta medida dever ser executada se o desempenho se alterar significativamente Aplicar revestimentos na bomba A aplica o de revestimentos na bomba particularmente na voluta reduzir as perdas por atrito MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 31 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Tabela 2 5 Lista dos principais problemas associados ao controlo de sistemas de bombagem e lista de medidas a implementar para solucionar esses problemas Bombas com grandes varia es de caudal ou press o Quando os escoamentos ou press es normais s o menores que 75 dos seus valores m ximos est a ser desperdicada energia Este desperdicio energ tico deve se normalmente a um estrangulamento excessivo a grandes caudais de desvio by pass ou ao funcionamento de bombas desnecess rias O desvio caudal por
151. ores A utiliza o de VEVs ajusta a velocidade do compressor em fun o das exig ncias de press o do sistema em determinado momento permitindo inclusivamente desligar o compressor nas ocasi es em que este n o est a ser utilizado A integra o de VEVs em sistemas de ar comprimido pode revelar se bastante vi vel sob o ponto de vista econ mico em situa es de carga vari vel o que acontece em cerca de um quarto das instala es existentes Ainda assim natural que a instala o de VEVs se limite venda de novos compressores j que a adapta o de compressores j instalados coloca normalmente v rios problemas t cnicos Pl A Fig 2 14 apresenta um exemplo da aplica o desta tecnologia em sistemas de compress o Entre as vantagens da utiliza o de VEVs encontram se 1 e Redu o de fugas diminui o nas oscila es bruscas de press o associadas ao modo de funcionamento em carga vazio Maior durabilidade do compressor Compressor Fig 2 14 Exemplo da aplica o de um VEV a um compressor de ar Figura adaptada de No caso de instala es de multicompressores o VEV dever ser integrado apenas num dos compressores e preferencialmente ligado a algum sistema de controlo sofisticado que n o s varie a velocidade do compressor como tamb m permita arrancar parar os restantes compressores de velocidade constante ajustando dessa forma o caudal s necessidades do sistema 2 40 MEDIDAS DE EFICI N
152. ores recuperativos e recuperadores Opera o e manuten o 4 Em termos de opera o a utiliza o de sistemas de controlo apropriados permite controlar alguns par metros que afectam a efici ncia energ tica do forno Estes sistemas devem evitar a gera o de turbul ncia nas chamas dos queimadores e devem controlar de uma forma precisa o excesso de ar dentro do forno Este ltimo par metro muito importante j que afecta o consumo energ tico a emiss o de xidos de azoto NOx e a forma o de dep sitos A utiliza o de um espectr metro de massa permite controlar a raz o ar g s e mant la num n vel ptimo mesmo quando n o se conhece a composi o do combust vel Quando se empregam t cnicas de redu o do n mero de turno de funcionamento p ex fins de semana ou quando o forno arrefecido para manuten o as perdas de energia podem ser importantes Assim nestes casos as portas do forno devem sempre que poss vel ser fechadas e seladas para manter o calor 84 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE A experi ncia industrial tem registado poupancas energ ticas at 10 quando um forno opera de forma correcta e tem uma manutenc o peri dica adequada E Escolha do combust vel i A escolha do combust vel depende da sua disponibilidade e da tarefa a desem
153. orescente Compacta 5 58 28 84 10 000 20 000 lodetos met licos 32 2000 50 110 6 000 20 000 Descarga em alta press o Vapor de s dio a alta press o 35 1 000 50 120 16 000 24 000 Todas as l mpadas fluorescentes t m um elevado rendimento luminoso baixo consumo e vida til longa Duram 8 a 10 vezes mais do que as l mpadas incandescentes convencionais e economizam cerca de 85 de energia As l mpadas mais indicadas para a ilumina o interior de edif cios s o as l mpadas fluorescentes tubulares podendo ser tamb m utilizadas as l mpadas fluorescentes compactas sempre que se verificar um per odo de funcionamento cont nuo superior a duas horas As l mpadas mais aconselh veis para os ambientes industriais s o l mpadas de descarga nomeadamente l mpadas de vapor de s dio embora actualmente se encontre em muitas empresas ilumina o fluorescente No entanto na ilumina o exterior dever o ser utilizadas l mpadas de iodetos met licos ou de vapor de s dio a alta press o j que este tipo de l mpadas para a mesma pot ncia nominal fornece um fluxo luminoso superior s l mpadas de vapor de merc rio Deve referir se ainda a exist ncia de rotulagem energ tica aplicada ao caso espec fico das l mpadas cujos r tulos devem incluir entre outra informa o relevante a respectiva classe de efici ncia energ tica classe A mais eficiente at classe G a menos eficiente O Decreto Lei n 108 200
154. orma o de especialistas nesta rea reveste se tamb m da maior import ncia para o futuro da ind stria dum pa s MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 63 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE O contexto da Integra o Energ tica A utiliza o racional de energia num processo requer que se conhe am as caracter sticas do mesmo S o conhecidas v rias metodologias para determinar quais os valores ptimos das vari veis de projecto que minimizam os custos e aproveitam ao m ximo o potencial energ tico do processo A metodologia da Integra o Energ tica de Processos apresentada de seguida atrav s da sua aplica o a um exemplo simples de uma parte de um processo qu mico hipot tico No t pico seguinte apresentam se os conceitos b sicos a considerar quando se pretende proceder a uma integra o energ tica numa unidade fabril existente ou mesmo num novo projecto A Integra o Energ tica e os conceitos b sicos O funcionamento de um processo industrial requer a inclus o de utilidades Incluem se neste grupo as utilidades quentes e frias que visam satisfazer as necessidades ent lpicas do processo As correntes processuais podem requerer aquecimento ou arrefecimento pelo que se imp e uma troca ent lpica Quando se recorre exclusivamente a utilidades externas ao processo o consumo de energia maximizado A Fig 2 24
155. os com vista a determinar as suas necessidades espec ficas A primeira medida a tomar a realiza o de um diagn stico energ tico instala o de modo a identificarem se os locais suscept veis de um controlo dos consumos de energia Estes locais s o denominados por Centros de Custos e podem corresponder a uma linha de produ o a um nico equipamento totalidade da instala o ou a outro qualquer local em que o consumo de energia apresenta valores que justifiquem o seu controlo Uma vez definidos os Centros de Custos s o determinadas as necessidades de aparelhos de medida procedendo se de seguida sua instala o Os consumos de energia passam a ser medidos regularmente numa base semanal ou di ria bem como os valores da produ o de cada Centro de Custos sendo assim calculados os consumos espec ficos de energia ou seja a quantidade de energia consumida por unidade produzida Atrav s da an lise dos dados obtidos e levando em conta o modo como o consumo de energia depende da produ o podem se estabelecer valores padr o Estes valores resultam das medi es efectuadas durante um determinado per odo de tempo em circunst ncias normais de funcionamento da instala o e ser o os valores de refer ncia em rela o aos quais os desempenhos energ ticos da instala o s o comparados Em termos de gest o pretende se que os valores padr o sejam constantemente alcan ados uma vez que a experi ncia j provou que tal
156. peia Fig 1 1 No entanto observa se para Portugal uma invers o da tend ncia nos anos entre 2005 e 2007 que ocorreu devido ao efeito cumulativo da diminui o do consumo de energia final e do aumento do PIB 160 150 Portugal 140 130 120 110 Intensidade Energ tica tep M 100 1997 1999 2001 2003 2005 2007 Ano Fig 1 1 Evolu o da Intensidade Energ tica Energia para Consumo Final por PIB a pre os constantes de 2000 de Portugal comparada com as m dias da Uni o Europeia a 15 UE 15 e a 27 EU 27 Fonte ADENE DGEG 1 A economia portuguesa caracteriza se por possuir uma intensidade energ tica e uma intensidade carb nica elevadas e uma depend ncia muito elevada da importa o no que concerne ao consumo de energia prim ria cerca de 85 da energia total necess ria com forte predomin ncia do petr leo Tal como noutras economias com baixa efici ncia energ tica e fortemente dependentes da importa o de energia prim ria muito em especial do petr leo e do g s natural o equil brio externo da economia portuguesa fortemente condicionado pela varia o do pre o do petr leo Por isso nos ltimos anos com a subida do pre o do petr leo verificou se uma perda de competitividade das empresas portuguesas A n vel ambiental a emiss o excessiva de di xido de carbono CO e de outros gases com efeito de estufa uma das principais consequ ncias da falta de efici ncia no consumo de energia obtida da q
157. penhar Em termos de disponibilidade e sempre que tal for poss vel devem ser utilizados os gases combust veis que s o produtos ou subprodutos de outros processos da mesma unidade ou complexo industrial Como exemplo as ind strias metalo mec nicas que se encontram integradas num complexo sider rgico podem utilizar os gases combust veis provenientes da coqueria do alto forno e do convertidor a oxig nio Estes gases podem ser misturados com g s natural e a sua utiliza o deve ser maximizada Esta medida n o s provoca uma diminui o do consumo de energia prim ria exterior g s natural como tamb m elimina a necessidade de queimar os gases na flare 14 19 A escolha do tipo de forno ou do combust vel a utilizar deve ter em considera o o tipo de tarefa a desempenhar No entanto a escolha de um determinado combust vel depende sempre das constri es econ micas e ambientais Quando estes factores se alteram ou quando a evolu o tecnol gica torna competitivas algumas das op es postas de lado no passado a hip tese de substitui o do forno MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 85 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE ou do combust vel deve ser considerada Em Espanha por exemplo duas medidas indicadas como geradoras de poupan a energ tica consistem na substitui o de fornos j existentes por outros fornos a
158. plica o de medidas que levem a um aumento do tempo de vida til do material refract rio Estas medidas devem ser aplicadas durante a constru o dos fornos Utiliza o de materiais refract rios com reduzida massa t rmica que se reflecte em menores perdas de energia e consequentemente em menores consumos de energia al m da diminui o do tempo de arranque do forno Redu o das entradas de ar parasita atrav s do melhoramento da estanquicidade do forno Minimiza o do tamanho das portas de carga e descarga e utiliza o de cortinas isoladoras de material refract rio sempre que as portas estejam abertas Recupera o de calor 114 A recupera o parcial do calor contido nos gases de combust o que saem do forno deve ter em considera o os seguintes princ pios Minimiza o das perdas energ ticas associadas exaust o dos gases para a atmosfera com a pr via utiliza o destes em sistemas de recupera o de calor nomeadamente na produ o de vapor Reciclagem retorno dos gases ao forno As perdas energ ticas s o minimizadas se o forno possuir um elevado gradiente de temperatura ao longo do seu comprimento e se os gases que saem da extremidade mais fria forem usados para o pr aquecimento das pe as met licas antes destas entrarem no forno O aproveitamento do calor dos gases de combust o pode ser efectuado por via de qualquer dos seguintes sistemas de recupera o queimadores regenerativos queimad
159. processo A utiliza o de sistemas de controlo da ilumina o nomeadamente reguladores de fluxo luminoso permite que o n vel de ilumina o seja apenas o necess rio para a actividade desenvolvida reduzindo assim o consumo energ tico Deve salientar se que as l mpadas fluorescentes tubulares com balastro normal n o permitem a utiliza o de reguladores de fluxo luminoso Outro dos sistemas de controlo de ilumina o que permite reduzir os consumos energ ticos a instala o de sensores de presen a No entanto os sensores de presen a s funcionam eficientemente se forem bem seleccionados e se as l mpadas sobre as quais ir o actuar forem incandescentes ou fluorescentes com balastros electr nicos Autilizac o de rel gios temporizadores ou sensores crepusculares c lulas fotoel ctricas na ilumina o exterior permite que a ilumina o seja ligada apenas quando necess ria evitando assim consumos de energia em per odos de boa ilumina o natural 2 1 3 4 Integra o da ilumina o nos sistemas de climatiza o Na generalidade das instala es de ilumina o apenas uma pequena parte da energia radiada luminosa 21 sendo a maior parte emitida sob a forma de calor 79 contribuindo assim para o aquecimento interior dos edif cios Assim importante dimensionar um sistema de climatiza o n o s tendo em conta as condi es clim ticas da regi o para os diferentes per odos do ano mas tamb m c
160. r feito prioritariamente em centrais de cogera o sendo que no caso espec fico de Portugal a eficiente utiliza o de biomassa florestal para fins energ ticos se reveste da maior import ncia estrat gica devido s suas fortes implica es econ micas e ambientais 2 2 4 3 Implanta o e optimiza o de estufas de secagem cont nua 18 A implanta o de estufas de secagem cont nua faz parte de uma medida mais geral a substitui o de estufas de secagem tradicionais e obsoletas por estufas de secagem de ltima gera o Estas ltimas optimizam o processo de combust o e reduzem as perdas t rmicas As estufas de secagem cont nua consomem menos energia el ctrica e t rmica que as estufas descont nuas A substitui o das estufas descont nuas permite uma economia energ tica importante devido ao facto de se evitar a carga e descarga dos materiais a secar e maior facilidade na recupera o de energia t rmica a partir dos gases de combust o MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 81 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 5 METALO ELECTRO MEC NICA 2 2 5 1 Combust o submersa para aquecimento de banhos 4 119 O aquecimento das solu es e emuls es de processo um passo necess rio em v rias etapas do processamento de metais ferrosos p ex aquecimento de banhos cidos separa o de emuls es e evapora
161. ransversais s o as que podem ser aplicadas generalidade das ind strias existentes em Portugal As medidas deste tipo s o pois aquelas que proporcionam maiores efeitos em termos do aumento da efici ncia energ tica para o conjunto da economia portuguesa e como tal importante que os principais respons veis pelo sector industrial possuam dados tecnol gicos sucintos sobre a import ncia e o potencial impacto t cnico econ mico destas v rias medidas este o objectivo principal do presente cap tulo 211 SISTEMAS ACCIONADOS POR MOTORES EL CTRICOS 2 1 1 1 Motores el ctricos De todos os tipos de motores os motores el ctricos s o os mais utilizados pois combinam as vantagens da utiliza o de energia el ctrica transporte f cil limpeza e simplicidade de comando com a sua constru o simples e uma grande versatilidade de adapta o s mais diversas cargas Na Uni o Europeia os motores el ctricos s o os equipamentos mais disseminados em todos os sectores industriais usando cerca de 70 da energia el ctrica total consumida na ind stria 21 Em Portugal s o respons veis por mais de 70 do consumo de electricidade da ind stria e por cerca de 30 do consumo el ctrico global do Pa s 28 AFig 2 2 apresenta a decomposi o do consumo de electricidade dos motores pelas principais utiliza es finais na Ind stria Portuguesa Como se pode ver as aplica es em que ocorre a movimenta o de fluidos sistemas
162. reiro 2005 pp 188 199 http Awww aeportugal pt ADENE Cursos de Utilizagao Racional de Energia Efici ncia Energ tica na Industria Gaia Janeiro 2004 http www adene pt ADENE Portal European Commission CEMEP Electric motor efficiency Saving Europe s energy and environment 2003 http re jrc cec eu int energyefficiency eurodeem pdf motor_brochure_v3 pdf http Awww cemep org A de Almeida F Ferreira P Fonseca B Chretien H Falkner J Reichert M West S Nielsen D Both VSDs for electric motor systems SAVE II Final Report 2001 http re jrc cec eu int energyefficiency motorchallenge pdf VSDs SAVE Study Final Report pdf MEDIDAS DE EFICIENCIA ENERGETICA APLICAVEIS A INDUSTRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOLOGICO SUCINTO 105 PLANO NACIONAL DE ACGAO PARA A EFICIENCIA ENERGETICA PNAEE 81 82 83 84 85 86 87 88 89 40 106 ISR UCoimbra ADENE ADEME Guia T cnico Programa Motor Challenge Solu es para melhorar os sistemas accionados por motores el ctricos 2007 Radgen P Blaustein E Eds Compressed Air Systems in the European Union Energy Emissions Savings Potential and Policy Actions LOG_X Verlag GmbH Estugarda 2001 http Awww conae gob mx American Council for an Energy Efficient Economy Online Guide to Energy Efficient Commercial Equipment Lamps Making Light Efficiently http Awww aceee org
163. rno do investimento inferiores a 3 anos para um conjunto variado de aplica es No entanto de entre todas as medidas referenciadas as mais importantes s o Redu o de fugas de ar comprimido Melhor concep o do sistema Utiliza o de variadores electr nicos de velocidade VEVs Recupera o de calor A tabela seguinte resume a contribui o potencial em termos de economias de energia de algumas das principais medidas t cnicas referenciadas EA Tabela 2 6 Valores t picos de economia de energia associados a varias medidas Tabela retirada e adaptada de 2 Melhoria dos accionamentos substitui o de motores convencionais por motores de alto rendimento 2 0 5 Utiliza o de variadores electr nicos de velocidade 25 15 3 8 Melhoria do compressor 30 7 2 1 Utilizac o de sistemas de controlo sofisticados e precisos 20 12 2 4 Recupera o de calor para outras utiliza es 20 20 4 0 Melhoria dos sistemas de arrefecimento secagem e filtragem 10 5 0 5 Concepc o geral do sistema incluindo sistemas de multipress o 50 9 4 5 Reduc o de perdas de carga 50 3 1 5 Optimizac o de dispositivos de utilizac o final consumidores de ar 5 40 20 comprimido Redu o de fugas de ar comprimido 80 20 16 0 Maior frequ ncia na substitui o de filtros 40 2 0 8 Legenda 1 de sistemas em que a medida aplic vel e vi vel economicamente 2 de economia do consumo energ tico anual 3 Contribui
164. s caldeiras reduz substancialmente as perdas energ ticas os custos de tratamento da gua de alimenta o caldeira e os custos de tratamento das correntes de purga Esta medida muito importante j que em muitas situa es s o comuns taxas de purga reais na ordem dos 8 a 10 do caudal de vapor As duas principais op es para minimizar a quantidade de gua e de energia desperdi ada nas purgas s o as seguintes Recolha de condensados e reciclagem destes caldeira O condensado encontra se j tratado sendo desprovido de s lidos dissolvidos Se metade dos condensados for reutilizada as purgas s o reduzidas em 50 Pr tratamento da gua de alimenta o das caldeiras para remo o de impurezas e i es indesejados A utiliza o de permuta i nica ou de processos de membranas p ex osmose inversa no pr tratamento das guas de alimenta o das caldeiras pode aumentar a efici ncia energ tica atrav s da minimiza o das purgas Note se no entanto que no tratamento de guas duras comuns no Centro e Sul de Portugal a utiliza o de processos de membranas pode dar problemas de colmata o por isso a an lise caso a caso aconselhada f Recupera o de calor nas correntes de purga Se o caudal de purga for superior ou igual a 5 do caudal de vapor produzido pela caldeira esta t cnica economicamente vi vel O calor recuperado pode ser utilizado para pr aquecer a gua de alimenta o s calde
165. s insufladores de ar bicos de sopro ou pistolas de ar A avalia o de cada uma das medidas acabadas de referenciar dever ter em conta a respectiva aplicabilidade e rentabilidade tendo em conta n o apenas o custo do investimento necess rio e as economias de energia anuais mas tamb m outras eventuais altera es nos custos anuais de opera o e manuten o do s sistema s de ar comprimido em quest o Qualquer uma das medidas solu es energeticamente eficientes pass veis de implementa o dever o igualmente permitir a manuten o ou melhoria da fiabilidade e da qualidade do servi o do s sistema s em causa Em termos energ ticos o rendimento global de um sistema de ar comprimido depende dos rendimentos individuais dos v rios componentes que o comp em e das interdepend ncias existentes entre esses componentes O potencial global de economia de energia associado a um sistema de ar comprimido normalmente em m dia da ordem dos 30 ainda que cada medida possa conduzir a economias distintas e vari veis de instala o para instala o MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 37 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Obviamente cada instala o um caso mas todas as medidas pass veis de implementa o referidas anteriormente s o exequ veis tecnicamente e vi veis sob o ponto de vista econ mico com tempos de reto
166. s trabalham com 1 2 de energia para controlo Esta economia energ tica no controlo est relacionada com a utiliza o de sistemas de controlo sofisticados que ajustam a produ o do compressor com as necessidades de processo Estes sistemas de controlo podem ser usados em conjunto com os VEVs reduzindo o consumo de energia atrav s da optimiza o das transi es entre os estados de carga vazio e paragem do compressor Redu o de fugas de ar comprimido As fugas de ar comprimido podem representar 15 20 do custo total de produ o de ar comprimido Uma manuten o eficiente e inspec es peri dicas permitem reduzir este valor para 5 10 De todas as medidas conducentes a poupan as energ ticas a redu o de fugas de ar comprimido de longe a medida mais importante sendo aplic vel a quase todos os sistemas de ar comprimido A maior parte dos utilizadores de ar comprimido pouco sens vel import ncia de um programa regular de detec o de fugas em parte porque as fugas s o invis veis e porque geralmente n o provocam danos Uma rede de distribui o concebida e instalada correctamente pode diminuir significativamente as fugas de ar comprimido por exemplo atrav s da utiliza o de dispositivos modernos de drenagem de condensados sem perdas de ar ou atrav s da especifica o de liga es de elevada qualidade e dura o Contudo o aspecto essencial relacionado com este t pico tem a ver com uma manuten
167. sem controlo ou com controlo por by pass Assim em rela o a casos extremos o estrangulamento pode representar uma forma de economizar energia Utilizar v rias bombas em paralelo para funcionamento de acordo com as necessidades A utiliza o de v rias bombas em paralelo oferece uma alternativa ao controlo por by pass ao controlo por estrangulamento ou aos VEVs Quando os sistemas com m ltiplas bombas funcionam a baixo caudal esta medida aumenta a economia energ tica porque permite desligar uma ou mais bombas enquanto as restantes funcionam com um rendimento elevado Instalar contadores volum tricos e el ctricos para monitorizar o desempenho do sistema Com base em medi es peri dicas deve ser feito um registo regular dos indicadores de desempenho do sistema Este registo regular deve acompanhar adequadamente o funcionamento do sistema e se necess rio deve ser usado como informa o de base para futuras melhorias no controlo A efici ncia total de um sistema de bombagem depende da efici ncia dos v rios componentes do sistema Como se pode ver no exemplo da Fig 2 9 para a mesma pot ncia de sa da o sistema ineficiente absorve mais do dobro da pot ncia absorvida pelo sistema optimizado real ando a import ncia da concep o de sistemas motorizados integrados 32 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI
168. sferem energia t rmica de um meio com um n vel de temperatura baixo para outro meio a um n vel de temperatura mais elevado Note se que uma bomba de calor n o gera mais calor apenas transfere o calor existente As bombas de calor podem recuperar energia t rmica numa sec o do processo e torn lo dispon vel para ser reutilizado numa outra parte espec fica do processo que necessite de energia As bombas de calor s o tamb m utilizadas em refrigera o Para que a bomba de calor transfira energia t rmica esta necessita de ser alimentada por energia externa Para tal utiliza se um motor el ctrico ou um motor de combust o Existem tr s tipos de bombas de calor bombas de compress o bombas de absor o e bombas abertas A escolha do tipo de bomba de calor depender das caracter sticas e necessidades do processo industrial As bombas de calor t m vantagens e desvantagens Vantagens Permitem a recupera o de calor perdido e o aumento do n vel t rmico deste tornando o utiliz vel noutros pontos do processo industrial Efectuam o upgrade de calor de baixa temperatura Consomem menos energia prim ria que os equipamentos de aquecimento convencionais Reduzem significativamente as emiss es de di xido de carbono CO3 de di xido de enxofre SO2 e de xidos de azoto NOx As bombas de absor o t m baixos consumos de energia el ctrica Desvantagens O n vel de temperatura m ximo do calor obtido de 140
169. sorc o Outro mercado com elevado potencial para as membranas perme veis a gases o mercado das pilhas de combust vel Os processos de separa o que utilizam membranas l quidas s o uma alternativa extrac o e consomem menos energia No caso da separa o de uma mistura de lcool isoprop lico e gua a redu o do consumo de energia pode atingir os 60 Al m disso os custos de investimento s o tamb m menores No entanto os custos operacionais destes separadores com membranas l quidas tendem a ser mais elevados do que os das tecnologias concorrentes para al m do facto de poder ser necess rio substituir frequentemente as membranas 2 2 8 2 Utiliza o de novos catalisadores 12 Nas ltimas d cadas tem havido um enorme progresso no desenvolvimento de novos sistemas catal ticos Actualmente cerca de 80 dos processos qu micos industriais dependem de catalisadores para funcionarem eficientemente Est o a ser desenvolvidos novos catalisadores e novos processos catal ticos que t m como objectivo a obten o de processo qu micos que consumam menos energia e que utilizem compostos menos agressivos para o ambiente Uma das reas mais promissoras da investiga o catal tica aquela que diz respeito aos catalisadores de nanoescala Como a quantidade de compostos produzidos pela ind stria qu mica t o diversa dif cil prever qual o impacto espec fico dos novos catalisadores No entanto como exemplo tem
170. ssuir 10 flanges n o isoladas verificam se perdas t rmicas atrav s das suas paredes equivalentes a 2450 m3 N a de g s natural aproximadamente 93 GJ a ou 2 2 tep a Exemplo 2 Uma tubagem de vapor sem isolamento com 100 mm de di metro nominal e 3 m de comprimento desperdi a por ano o equivalente a mais de duas vezes o custo necess rio para isolar a mesma tubagem com l de rocha e revestimento exterior em alum nio Ou seja neste caso Perdas t rmicas ano gt 2 x Investimento para efectuar o isolamento De facto normalmente o investimento no isolamento de tubagens de grande di metro tem um payback de poucas semanas enquanto o isolamento de tubagem de menor di metro paga se em alguns meses 2 1 4 6 Transportes Numa instalac o fabril existem m ltiplos sistemas de transporte De facto no que diz respeito aos sistemas de transporte de mat rias primas combustiveis e produtos acabados p ex correias transportadoras elevadores e empilhadores dever ser feita uma an lise a optimizac o das cargas e optimiza o de motores el ctricos Para diminuir o consumo de combust vel nas frotas de transporte as seguintes boas pr ticas s o recomendadas Implementar um sistema de gest o de combust vel Monitorizar a gest o do combust vel atrav s de Registo regular dos consumos Relacionar o consumo com o trabalho efectuado Identificar padr es a atingir e informar os condutores do seu desempenho T
171. st Available Tecnologies publicados anteriormente pela Comiss o Europeia M208104 e por pa ses como a Espanha enano a Holanda BP e os EUA atrav s do U S Department of Energy 22 Al m destes foram tamb m analisados outros documentos publicados pela Ag ncia Internacional da Energia 124 Todas as publica es acabadas de referir serviram para seleccionar de entre um elevado n mero de medidas de actua o aquelas que em termos da realidade portuguesa podem conduzir a uma maior efici ncia energ tica em todos os Sectores da Ind stria Transformadora A an lise dos referidos documentos conduziu a dois conjuntos de medidas classificados como Medidas Transversais e Medidas Espec ficas de cada Sector da Ind stria Transformadora ver Fig 2 1 As medidas transversais traduzem quatro grupos de actua o tecnol gica Motores El ctricos Produ o de Calor e Frio Ilumina o Efici ncia do Processo Industrial e Outras Medidas n o especificadas Estas medidas foram agrupadas desta forma pelo facto de serem horizontais isto da sua aplicabilidade ser generalizada em todos os doze sectores da Ind stria Transformadora Em complemento a estas medidas foram seleccionadas dentro de cada um dos doze sectores mencionados as referidas Medidas Espec ficas que traduzem poss veis actua es apenas aplic veis com intensidade consider vel em cada sector espec fico Medidas Transversais ind stria Medidas Espec ficas do Sector 1
172. tal Se a combust o decorrer com teores de ar demasiado baixos os gases de combust o podem criar um ambiente explosivo e existe a produ o de elevadas quantidades de mon xido de carbono hidrocarbonetos e part culas poluentes Por motivos de seguran a e ambientais a combust o deve sempre decorrer numa atmosfera com pelo menos 5 de excesso de ar A percentagem de excesso de ar de combust o a utilizar numa instala o depende do tipo de combust vel Tabela 2 8 Tabela 2 8 Ponto ptimo de funcionamento de uma instala o de combust o para os combust veis mais correntes Excesso de ar de combust o 5 10 5 10 15 20 15 50 Teor de CO2 11 4 10 9 13 1 12 6 13 7 13 2 17 5 13 3 Teor de O2 1 1 2 1 1 1 2 1 2 9 3 6 2 9 7 2 Teor de CO 0 0 0 0 Uso de isolamentos t rmicos mais eficazes e substituic o de isolamentos danificados De modo a minimizar as perdas de calor atrav s das paredes de uma instalac o de combust o a boa efici ncia do isolamento t rmico deve ser assegurada durante a fase de comissionamento da instalac o MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 49 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE No entanto os isolamentos t rmicos degradam se e por isso devem ser implementados programas de inspec o manuten o e substitui o dos mesmos Existem algumas t cnicas p ex an
173. tante sucesso em pa ses como o Reino Unido e a Holanda No contexto industrial o PAEE UE refere que a utiliza o das Melhores Tecnologias Dispon veis MTDs e de equipamentos mais eficientes poder conduzir a enormes oportunidades de poupan a Para a Ind stria Transformadora prev se que o potencial global de poupan a possa atingir cerca de 25 centrando se em equipamentos tais como os motores el ctricos ventiladores e material de ilumina o Em 2007 a Comiss o Europeia iniciou o processo de adop o de padr es m nimos ecol gicos de desempenho energ tico atrav s da implementa o de directivas de rotulagem e de perfil ecol gico para 14 grupos de produtos priorit rios incluindo entre outros equipamentos caldeiras motores el ctricos e l mpadas Como alguns destes produtos s o utilizados industrialmente nas reas com maior potencial de poupan a espera se que esta medida tenha um impacto forte na efici ncia energ tica industrial 1 Valor tendo em conta o consumo de energia prim ria da UE 25 em 2005 1750 Mtep MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 11 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE O PAEE UE pretende promover a cogerac o na ind stria o uso coerente dos impostos para promover a efici ncia energ tica industrial e o financiamento de investimentos que as PMEs pequenas e m dias empresas e as ESCOs
174. ten o dos purgadores Isolamento das tubagens v lvulas e flanges Elimina o de fugas de vapor e de condensados Melhoramentos no lay out da rede de distribui o Medidas para aumentar a efici ncia da combust o Ajuste das condi es de combust o Instala o de um pr aquecedor de ar de combust o atrav s dos gases de combust o Instala o de um controlador do teor de oxig nio nos gases de combust o ajuste em tempo real do excesso de ar Medidas de controlo e manuten o Manuten o da caldeira Actualiza o do sistema de controlo de funcionamento da caldeira Minimiza o das perdas em ciclos curtos de funcionamento Instala o de controladores autom ticos do total de s lidos dissolvidos na gua do interior da caldeira Substitui o de caldeiras em fim de vida Note se que devido exist ncia de alguma sobreposi o de temas algumas destas medidas se encontram propositadamente repetidas nos t picos 2 1 2 2 e 2 1 2 3 c Utiliza o de economizadores para pr aquecimento da gua de alimenta o da caldeira A coloca o de um economizador permutador de calor adicional sa da dos gases de combust o permite o pr aquecimento da gua de alimenta o da caldeira Dependendo do teor de enxofre no combust vel utilizado os economizadores podem estar mais ou menos sujeitos a corros o 52 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM E
175. tido na gaseifica o queimado em turbinas adaptadas queima de um g s de poder calor fico inferior ao do g s natural A quantidade de gases de combust o gerados pode ser tal que a energia el ctrica produzida cubra na totalidade as necessidades do processo e ainda seja poss vel vender excedentes para a rede de distribui o Mesmo tendo em considera o os custos energ ticos da gaseifica o e da compress o do g s gerado a gaseifica o de licor negro tem as seguintes vantagens Aumenta significativamente a efici ncia energ tica global da produ o de pasta de papel Reduz a quantidade de efluente l quido Reduz a emiss o de part culas e de xidos de azoto NOx nos gases de queima do licor negro Reduz o risco de explos o 2 2 7 2 Optimiza o de opera es de secagem 22 A produ o de papel dividida em quatro etapas b sicas 1 Forma o 2 Prensagem remo o mec nica de gua 3 Secagem evaporativa e 4 Acabamentos Destas quatro a etapa mais intensiva em energia a secagem Forma o de Papel a Seco A forma o a seco j usada em materiais semelhantes ao papel como os absorventes para produtos de higiene pessoal equipamento m dico etc Nesta t cnica n o existe adi o de gua e as fibras s o dispostas por carding processo mec nico ou por assentamento por ar suspens o de fibras em ar Acoes o entre as fibras assegurada por adi o de resinas s fibras ou pela
176. timiza o da passagem entre o secador e o forno incluindo a utiliza o da zona de pr aquecimento do forno para terminar a secagem A redu o do fluxo de ar nos fornos rotativos durante a produ o de agregados de argila expandida pode levar a economias energ ticas Recupera o de calor em fornos Actualmente muitos secadores usados na ind stria cer mica utilizam ar quente recuperado da zona de arrefecimento dos fornos Este ar quente tem temperaturas relativamente baixas o que significa que o calor recuperado tem que ser utilizado numa zona do processo que se encontre fisicamente perto do forno de modo a que as perdas t rmicas nas tubagens sejam minimizadas Em todo o caso sempre necess rio que as condutas que transportam o calor recuperado se encontrem isoladas O funcionamento dos secadores dever verificar se em simult neo com o dos fornos de onde recuperada a energia t rmica e as economias de energia verificam se na opera o de secagem A recupera o do excesso de calor existente na zona de arrefecimento de um forno e a sua utiliza o sob a forma de ar quente um procedimento que pode ser aplicado a todos os subsectores da ind stria cer mica que usem secadores Utiliza o de fornos de rolos O tipo de forno mais usado actualmente na ind stria cer mica de barro vermelho telhas e tijolos e na de lou a sanit ria o forno t nel com ciclos de produ o entre as 10 e as 50 horas sendo cons
177. titu do por 3 zonas pr aquecimento queima e arrefecimento O forno de rolos permite em geral um tempo de cozedura com curvas de aquecimento mais reduzidas Por exemplo na ind stria de pavimentos e revestimentos um forno de rolos apresenta tipicamente tempos de cozedura de 50 60 minutos monoporosa ou monocozedura r pida podendo chegar aos 75 ou 90 minutos no caso da bicozedura r pida 74 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE O volume de g s de escape tamb m menor diminuindo n o s a utilizac o de calor mas tamb m o consumo energ tico para a circula o de ar Normalmente o custo de aquisi o de um forno de rolos inferior ao de em forno t nel Este tipo de forno apresenta como principais vantagens a redu o do tempo de cozedura em cerca de 90 a redu o de efluentes gasosos e dos consumos de energia t rmica e el ctrica e a diminui o dos custos de investimento e de manuten o Em contrapartida esta tecnologia ainda pouco usada na produ o de tijolos e telhas embora j francamente implementada na produ o de revestimentos de pavimentos e de lou as sanit rias 2 2 2 2 Extrus o com vapor A injec o de vapor de baixa press o no amassado de pasta de equipamentos de extrus o facilita a sa da do material extrudido e permite o melhor controlo do
178. to das circunst ncias locais Outra vantagem desta tecnologia que reduz significativamente as emiss es de poeiras melhorando o ambiente dentro da instala o 2 210 T XTIL S o sugeridas as seguintes medidas espec ficas para o sector T xtil 4 Optimiza o de banhos Pr secagem mec nica infravermelha IV antes da secagem t rmica Aquecimento de guas por pain is solares Optimiza o dos processos de produ o t xtil 2 2 101 Optimiza o do funcionamento dos banhos A optimiza o de funcionamento dos banhos inclui A adop o de m quinas de tingimento com rela es de banho reduzidas Aoptimiza o de processos de tingimento e acabamento em processos descont nuos por elimina o de algumas etapas ou banhos Utiliza o de substratos produtos qu micos corantes produtos auxiliares t xteis enzimas etc que promovam uma maior efici ncia para se obter os mesmos resultados com menores temperaturas quantidades de gua e tempos de processo 94 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 2 2 10 2 Optimiza o dos processos de produ o t xtil A optimiza o de processos de produ o t xtil inclui Utiliza o de tecnologias emergentes p ex tecnologia plasma tecnologia de ozono tingimento por ultra sons prepara o enzim tica branqueam
179. trial y de la Peque a y Mediana Empresa Ministerio de Econom a Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energ tica en Espa a 2004 2012 5 3 Subsector Metalurgia No F rrea Novembro 2003 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 E Worrell J W Bode J de Beer Analysing research and technology development strategies The Atlas project Energy efficient technologies in industry Utrecht University Holanda 1997 http igitur archive library uu nl copernicus 2006 03 14 200149 97001 pdf Martin N Worrell E Ruth M Price L et al Emerging energy efficient industrial technologies Report LBNL46990 Ernest Orlando Lawrence Berkeley National Laboratory Outubro 2000 http ies Ibl gov iespubs 46990 pdf International Energy Agency IEA Energy Technology Perspectives Scenarios amp Strategies to 2050 2006 http Awww iea org International Energy Agency IEA Tracking Industrial Energy Efficiency and Co Emissions Energy Indicators 2007 http Awww iea org A de Almeida F Ferreira D Both Technical and economical considerations in the application of variable speed drives with electric motor systems IEEE Transactions on Industry Applications 41 1 Janeiro Feve
180. trui o de res duos atrav s da sua valoriza o energ tica e permite reduzir a importa o de combust veis f sseis substituindo a sua utiliza o pela de combust veis end genos O emprego de combust veis alternativos na produ o de cimento actualmente uma pr tica bastante comum e uma t cnica utilizada h mais de 12 anos pela maior parte dos pa ses desenvolvidos Alemanha Fran a Jap o EUA etc Em 2004 cerca de um ter o de todos os fornos instalados j utilizavam combust veis alternativos correspondendo estes a mais de 10 da totalidade de combust vel utilizado na ind stria cimenteira da UE 7 No caso espec fico da Alemanha o consumo de combust veis alternativos atingiu os 38 no ano 2003 24 De facto a substitui o de fontes de energia prim rias por combust veis alternativos tem a vindo a crescer e em algumas regi es j corresponde a mais de 50 do total Os combust veis alternativos usados na ind stria cimenteira s o essencialmente res duos e subprodutos industriais ou urbanos dos quais se destacam os seguintes Pneum ticos usados leos usados ainda n o autorizados em Portugal Res duos industriais de madeira e serradura Res duos florestais biomassa Farinhas animais Solventes tintas e vernizes ainda n o autorizados em Portugal A penetra o desta medida em Portugal neste momento baixa apenas porque a sua total aplica o n o depende apenas da vo
181. ueima de combust veis f sseis De acordo com o Protocolo de Quioto os pa ses da UE 15 comprometeram se a reduzir as emiss es de gases com efeito de estufa em 8 por compara o com os n veis de 1990 2 Caso as metas propostas n o sejam atingidas at 2012 estes pa ses poder o pagar coimas pesadas e o seu prest gio ambiental ser diminu do MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 09 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE A Tabela 1 1 apresenta para os anos 2003 a 2005 o valor das emiss es de CO em Portugal e na totalidade dos pa ses UE 15 No per odo referido observa se que em Portugal a quantidade de CO libertado para a atmosfera aumentou em contraste com a ligeira diminui o observada para os pa ses UE 15 A mesma tabela mostra que em 2005 Portugal encontrava se 12 3 acima do valor a atingir at 2012 e que este valor claramente superior ao registado no conjunto dos pa ses UE 15 6 8 Estes valores mostram que os esfor os de Portugal para diminuir as emiss es de CO t m tido muito pouco sucesso A prov vel continua o da diverg ncia em rela o s metas de Quioto para 2012 acarretar n o s preju zos ambientais em termos do aquecimento global do planeta mas tamb m preju zos econ micos para Portugal Tabela 1 1 Valor das emiss es de CO2 em Portugal e na EU 15 Portugal UE 15 Fonte Europea
182. uncionar apenas ocasionalmente Estas perdas energ ticas podem ser minimizadas atrav s da substitui o de uma caldeira por duas outras mais pequenas podendo estar apenas uma em stand by 2 1 2 3 Recupera o de calor M A recupera o de calor perdido um processo que utiliza tecnologias variadas para a recupera o e reutiliza o de calor rejeitado pelo processo Esta energia t rmica pode ser recuperada a partir de v rias fontes Gases de combust o Efluentes quentes ou frios Ar de exaust o Produtos quentes ou frios ou restos de produ o gua de arrefecimento e leo hidr ulico Fontes termais naturais Pain is solares Calor de sobreaquecimento e calor de condensa o rejeitado dos processos de refrigera o Outras fontes As tecnologias mais comuns para a recupera o deste calor s o Permutadores de calor para fazer uso directo do calor no mesmo estado em que se encontra Bombas de calor e recompress o de vapor que transformam o calor de modo a gerar trabalho mais til do que se este se encontrasse sua temperatura inicial Opera es multi est gio tais como evaporadores multi efeito expans o de vapor e combina es das t cnicas acima mencionadas Saliente se que a forma como as tecnologias de recuperac o de calor s o inclu das num processo industrial deve ser optimizada de maneira a maximizar a economia energ tica global Esta optimizac o global encontra se
183. va 1125 0 02 Total 155 164 2 87 Total das Medidas Transversais 348 584 6 45 Optimiza o da esterliza o 2808 0 052 Processos de separa o com membranas 1354 0 025 Alimenta o e Bebidas Mudan a de moinhos horizontais para verticais 1312 0 024 Destilac o sob v cuo 768 0 014 Total 6 242 0 115 Optimiza o de fornos 5 125 0 095 Melhoria de secadores 591 0 01 Extrus o com secadores 860 0 016 C ramica Extrus o dura 1155 0 021 Optimiza o de produ o de p para prensagem 997 0 018 Utiliza o de combust veis alternativos a a Total 8728 0 161 Optimiza o de fornos 0 0 Optimiza o de moagens 0 0 Ci Utiliza o de combust veis alternativos p ex biomassa 104 388 00 imento e A i Redu o da utiliza o de cl nquer no cimento a a Utiliza o de g s natural em substitui o do coque de petr leo 0 0 Total 0 0 Transportadores mec nicos em vez de pneum ticos 11 0 0002 Madeira e Artigos de Madeira Aproveitamento de sub produtos de biomassa 469 0 0087 Optimizac o de fornos de secagem cont nua 47 0 0009 Total 527 0 0097 Combust o submersa para aquecimento de banhos 70 0 0013 Metalo siectrosmec nica Reutiliza o de desperd cios 349 0 0065 Optimiza o de fornos 670 0 0124 Total 1089 0 0202 Melhoria na qualidade dos nodos e c todos 62 0 0012 Sector da fus o 197 0 0036 N mero de fundidos por cavidade 369 0 0068 Rendimento do metal vazado 49 0 0009 Metalurgia e Fundi o Diminui o da taxa de r
184. va a que as perdas por radia o sejam adicionadas a outras menos importantes podendo camuflar o problema e dando a falsa impress o de que as perdas por radia o s o desprez veis Redes de distribui o de vapor e de gua quente Numa rede de distribui o de vapor ou de gua quente toda a tubagem e v lvulas contendo vapor ou condensado devem ser isoladas termicamente e protegidas do ambiente Deve ser implementada uma rotina de inspec o peri dica do isolamento t rmico das tubagens e v lvulas Esta rotina deve tamb m dar especial aten o aos equipamentos e aos tro os de tubagem que tenham sofrido repara o ou manuten o recente providenciando a substitui o imediata do isolamento se tal for necess rio Al m disso na troca do revestimento isolante deve recalcular se a espessura econ mica do mesmo de modo a evitar se o sobredimensionamento da espessura do isolamento Se estas medidas forem aplicadas a grandes reas de tubagem podem levar a economias consider veis A magnitude dos desperd cios de energia associados falta de isolamento t rmico ou a um isolamento degradado bem representada pelos dois exemplos seguintes 68 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Exemplo 1 Se uma tubagem com 100 mm de di metro nominal transportar vapor a uma press o de 8 6 bar e po
185. xaust o das caldeiras deve ser verificado periodicamente Em instala es de caldeiras mais antigas as canaliza es subterr neas de exaust o devem ser inspeccionadas com vista a poss veis infiltra es de gua As fugas de vapor devem ser prontamente reparadas de modo a se evitarem desperd cios de energia e potenciais acidentes Manuten o de permutadores de calor Devido sua import ncia na maioria dos processos industriais uma manuten o eficaz dos permutadores de calor imprescind vel Especial aten o deve ser dada limpeza qu mica ou mec nica das superf cies de transfer ncia de calor Manuten o de sistemas de ilumina o Proceder regularmente a opera es de limpeza e de manuten o dos sistemas de ilumina o Estas opera es devem ser executadas de acordo com um plano pr estabelecido e apoiado preferencialmente nos sistemas autom ticos de gest o da ilumina o Utilizar o m todo de substitui o em grupo como forma de manuten o das instala es ver t pico 2 1 3 MEDIDAS DE EFICI NCIA ENERG TICA APLIC VEIS IND STRIA PORTUGUESA UM ENQUADRAMENTO TECNOL GICO SUCINTO 67 PLANO NACIONAL DE AC O PARA A EFICI NCIA ENERG TICA PNAEE Outros equipamentos As operac es de manutenc o de outros equipamentos consumidores de energia considerados importantes encontram se referenciadas nos t picos onde esses equipamentos s o descritos 2 1 4 5 Isolamentos t rmicos
186. xaust o de gases Nos fornos regenerativos de combust o cruzada as portas de combust o e os queimadores situam se ao longo dos lados do forno e as c maras do regenerador est o localizadas em ambos os lados do forno Nos fornos regenerativos de combust o final os princ pios de opera o s o similares no entanto estes fornos possuem as duas c maras do regenerador num dos topos do forno Os fornos de recupera o utilizam permutadores de calor recuperadores para o pr aquecimento cont nuo do ar de combust o atrav s do aproveitamento do calor contido nos gases de exaust o Nos recuperadores met licos as temperaturas de pr aquecimento podem atingir cerca de 800 C A capacidade espec fica de fus o dos fornos de recupera o cerca de 30 inferior dos fornos regenerativos Este tipo de forno sobretudo indicado quando necess ria uma elevada flexibilidade de opera o com um custo m nimo de capital inicial em particular nos casos em que o tamanho da opera o demasiado pequeno para que o uso de regeneradores seja economicamente vi vel Assim este tipo de forno mais apropriado para instala es de pequena capacidade apesar de n o serem invulgares os fornos de alta capacidade at 400 toneladas por dia Apesar das redu es energ ticas resultantes de melhorias na concep o dos fornos o per odo de payback destas medidas n o muito atractivo podendo atingir os 8 anos Na literatura encontram se ref
187. za o de desperd cios e de utilidades na ind stria dos metais ferrosos Reciclagem a n vel interno ou venda para reciclagem de calamina limalha de ferro e poeiras Laminagem a quente todos os processos de rectifica o superficial Sistemas de exaust o com tratamento de ar extra do por meio de Laminagem a quente trem de acabamento filtros de mangas de tecido e reciclagem das poeiras recolhidas Laminagem a frio desenrolamento de bobinas Reciclagem das aparas de a o e de ferro nas oficinas de laminagem Laminagem a quente Reutiliza o dos res duos contendo chumbo Pb na ind stria dos Trefilagem recozimento cont nuo de fio com baixo teor de carbono metais n o ferrosos e patentagem Recolha separada dos res duos contendo zinco esc rias ou zinco ao ds Aare o Galvaniza o cont nua imers o a quente duro para reutiliza o na ind stria de metais n o ferrosos Reaproveitamento das poeiras a n vel interno ou externo p ex para a produ o de fundentes Galvaniza o descont nua imers o a quente Reutiliza o dos metais valiosos contidos nos res duos de zinco Zn Galvaniza o descont nua no sector dos metais n o ferrosos ou noutros sectores Revestimento de fio Separa o de leo da gua de drenagem contaminada e reutiliza o Laminagem a quente armazenamento e manuseamento de do leo recuperado mat rias primas e utilidades Tratamento e reutiliza o da

Medidas de Eficiência Energética aplicáveis à - efinerg

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