Medidas de Eficiência

Indústria

O aumento da eficiência eficiência energética na Indústria Transformadora nacional é um objetivo que está, cada vez mais próximo de alcançar.

Já existe um conjunto de iniciativas especificamente criadas para ajudar os industriais a adequarem os seus equipamentos e processos a novas tecnologias e estratégias.

Assim e à semelhança do que acontece noutros países, espera-se de todos uma atitude pró-ativa no sentido de adotarem medidas que contribuam de forma efetiva para uma correta gestão da eficiência energética.

A generalidade das indústrias existentes em Portugal pode apoiar-se em Medidas Transversais, sendo estas as que proporcionam maiores efeitos em termos do aumento da eficiência energética para o conjunto da economia portuguesa.

Como tal, é importante que os principais responsáveis pelo sector industrial possuam dados tecnológicos sucintos sobre a importância e o potencial impacto técnico-económico destas várias medidas.

As medidas de maior impacto na indústria portuguesa são as seguintes:

 

FAQs: 
Sistemas acionados por motores elétricos

Otimização de motores

As medidas para a otimização da eficiência energética dos motores elétricos e sistemas de potência associados têm como objetivo a minimização das perdas energéticas inerentes. Neste âmbito, as medidas seguintes encontram-se entre as mais efetivas:

  • Substituir os motores elétricos convencionais avariados ou em fim de vida por motores mais eficientes;
  • Avaliar o potencial de utilização de variadores eletrónicos 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 manutenção adequada dos motores;
  • Evitar o sobredimensionamento dos motores e desligar os mesmos quando estes não estão a ser utilizados.

Sistemas de Bombagem

A importância dos sistemas de bombagem na indústria deve-se essencialmente ao seu número. De facto, como muitas unidades industriais têm centenas ou até milhares destes sistemas, o primeiro passo para aumentar a eficiência energética envolve a identificação dos sistemas que têm maiores perdas, tornando-os alvo de planos de otimização. Estes planos devem seguir os passos seguintes:

  • Avaliar todos os sistemas de bombagem e identificar aqueles que necessitam de ser rapidamente melhorados;
  • Analisar detalhadamente os sistemas identificados;
  • Desligar bombas desnecessárias ou usar interruptores de pressão de modo a controlar o número de bombas em funcionamento;
  • Repor as folgas internas da bomba;
  • Substituir ou modificar as bombas sobredimensionadas;
  • Instalar VEVs ou usar arranjos com múltiplas bombas (p. ex., várias bombas em paralelo) para garantir uma variação do caudal sem recorrer ao uso de um dispositivo de estrangulamento (válvula reguladora de caudal);
  • Substituir os motores elétricos convencionais por motores de alta eficiência;
  • Reparar fugas e válvulas deficientes (ou substituir estas por válvulas mais eficientes) e eventualmente conservar ou modificar os impulsores das bombas;
  • Estabelecer um programa de manutenção periódico.

Sistemas de Ventilação

Os principais fatores e considerações a ter em conta para garantir que um sistema de ventilação é eficiente em termos de desempenho e consumo de energia são:

  • Selecionar o tipo adequado de motor para o ventilador;
  • Determinar a velocidade do ar como parte do projeto de dimensionamento;
  • Minimizar a perda de pressão através da tubagem de distribuição;
  • Selecionar o ventilador mais adequado para a aplicação particular em questão;
  • Efetuar uma instalação correta;
  • Efetuar uma manutenção regular;
  • Efetuar uma revisão anual.

Sistemas de Compressão

Para além das medidas de economia de energia relacionadas com os sistemas de força motriz, a otimização energética dos sistemas de ar comprimido deverá passar por intervenções nas seguintes áreas principais:

  • Produção e tratamento do ar comprimido;
  • Redes de distribuição de ar comprimido;
  • Dispositivos de utilização final;
  • Projeto e operação do sistema global.

Em termos mais específicos e relativamente às três primeiras áreas, as principais medidas a considerar com vista ao aumento da eficiência energética dos sistemas de ar comprimido são apresentadas na seguinte listagem:
 
Produção de ar comprimido

  • Otimização da utilização do sistema: ajuste dos controlos e regulação da pressão, desligar quando não utilizado;
  • Otimização do nível de pressão do ar comprimido do sistema em função as necessidades dos dispositivos de utilização final;
  • Redução da temperatura do ar de admissão, mantendo uma ótima filtragem na tomada de ar;
  • Melhoramento do sistema de controlo do compressor;
  • Otimização das mudanças de filtros (em função da queda de pressão);
  • Filtração e secagem do ar até aos requisitos mínimos do sistema (possivelmente mediante instalação de filtros/secadores pontuais para necessidades específicas);
  • Recuperação e utilização do calor desperdiçado através dos sistemas de arrefecimento dos compressores;
  • Aumento da capacidade do reservatório principal de ar comprimido;
  • Utilização de variadores eletrónicos de velocidade;
  • Possível utilização de um sistema de múltiplas pressões, com a utilização de sobrepressores (boosters) para aumentar a pressão em determinados locais;
  • Substituição dos motores elétricos convencionais avariados ou em fim de vida por motores de alto rendimento;
  • Substituição de compressores exageradamente sobredimensionados por outros com menores consumos específicos de energia e ajustados às necessidades do sistema;

Rede de distribuição de ar comprimido

  • Instituição de um programa regular para a verificação de fugas de ar comprimido;
  • Redução de fugas com a utilização de adaptadores de fugas reduzidas, uniões rápidas de elevada qualidade, etc.;
  • Divisão do sistema em zonas, com reguladores de pressão apropriados ou válvulas de corte. Fecho de linhas que estão fora de serviço;
  • Utilização de purgas de condensados do tipo “sem perdas de ar”;
  • Dimensionar adequadamente as capacidades de armazenamento (permitindo que os compressores funcionem com um rendimento otimizado e evitando arranques e paragens bruscas);
  • Instalação de reservatórios suplementares de ar comprimido próximos de cargas variáveis;
  • Diminuir a extensão da rede e criar rede em anel;
  • Otimizar o diâmetro da tubagem;
  • Limitar o número de cotovelos, de mudanças de direção e de mudanças de secção.

Dispositivos de utilização final

  • Eliminação de utilizações não apropriadas de ar comprimido;
  • Reparação ou substituição de equipamentos com fugas de ar comprimido;
  • Desligar o ar comprimido quando o dispositivo não está em operação;
  • Verificação (e otimização) da necessidade de dispositivos específicos de regulação de pressão, filtros e secadores;
  • Para limpeza, usar preferencialmente aspiradores elétricos. Estes consomem menos energia que os aparelhos insufladores de ar (bicos de sopro ou pistolas de ar).
Produção de calor e frio

Cogeração

A cogeração é a produção sequencial e simultânea de energia térmica e de energia mecânica, que normalmente é usada para produzir eletricidade, num sistema único integrado, a partir de uma fonte de energia primária. A cogeração pode ser usada na indústria, comércio ou serviços, mas para que uma unidade de cogeração seja viável, a eficiência de aproveitamento da energia primária deve ser superior à de uma central de ciclo combinado convencional.

Sistemas de Combustão

Os sistemas de combustão estão na origem da maior parte da entalpia que é utilizada na concretização dos processos industriais. As principais medidas a destacar são:

  • Diminuição das perdas térmicas num sistema de combustão;
  • Aumento da eficiência energética de caldeiras, fornos e secadores;
  • Utilização de economizadores para pré-aquecimento da água de alimentação da caldeira;
  • Remoção preventiva de depósitos nas superfícies de transferência de calor;
  • Minimização de purgas das caldeiras;
  • Recuperação de calor nas correntes de purga;
  • Implementação de programas de controlo, reparação e substituição de purgadores;
  • Recolha de condensados para reutilização na caldeira;
  • Utilização de vapor flash;
  • Isolamento térmico das tubagens de distribuição de vapor e de retorno de condensado e de, válvulas e flanges;
  • Instalação de um pré-aquecedor de ar;
  • Minimização de perdas em ciclos curtos de funcionamento das caldeiras.

Recuperação de calor

A recuperação de calor perdido é um processo que utiliza tecnologias variadas para a recuperação e reutilização de calor rejeitado pelo processo. Esta energia térmica pode ser recuperada a partir de várias fontes:

  • Gases de combustão;
  • Efluentes quentes ou frios;
  • Ar de exaustão;
  • Produtos quentes ou frios, ou restos de produção;
  • Água de arrefecimento e óleo hidráulico;
  • Fontes termais naturais;
  • Painéis solares;
  • Calor de sobreaquecimento e calor de condensação rejeitado dos processos de refrigeração;
  • Outras fontes.

As tecnologias mais comuns para a recuperação deste calor são:

  • Permutadores de calor para fazer uso direto do calor no mesmo estado em que se encontra;
  • Bombas de calor e recompressão de vapor, que transformam o calor de modo a gerar trabalho mais útil do que se este se encontrasse à sua temperatura inicial;
  • Operações multi-estágio, tais como evaporadores multi-efeito, expansão de vapor e combinações das técnicas acima mencionadas.

Frio Industrial

A maior parte da refrigeração industrial é efetuada através de sistemas de refrigeração por compressão mecânica de vapor. Em alguns casos, em vez de refrigeração por compressão, são usados sistemas de refrigeração por absorção.

Existem muitas opções para aumentar a eficiência energética de um sistema de refrigeração. Para além da utilização de novos sistemas, a implementação de estratégias de otimização e controlo nos sistemas já existentes pode levar a melhorias de 30 % em termos de eficiência energética.

A aplicação de novos sistemas de refrigeração inclui a utilização de: bombas de calor de absorção, novos fluidos frigorigéneos (p.ex., amoníaco, CO2) e acumulação térmica de frio (acumulação de energia latente).

 

Iluminação

A conceção das instalações de iluminação com utilização racional ótima de energia pressupõe a verificação de alguns parâmetros essenciais para a redução dos consumos energéticos, mantendo ou melhorando as condições globais de iluminação nos espaços considerados. Assim, deve ter-se em consideração os seguintes aspetos:

  • Dar prioridade à iluminação natural, mantendo limpas as áreas de entrada de luz;
  • Dimensionar corretamente os níveis de iluminação necessários para os diferentes postos de trabalho;
  • Optar pelo tipo de iluminação mais adequada para cada local e para as tarefas a executar;
  • Utilizar sempre equipamentos de rendimento elevado (lâmpadas, luminárias e acessórios);
  • Utilizar sistemas de controlo e comando automático nas instalações de iluminação;
  • Utilizar sempre que possível luminárias que permitam uma integração com o ar condicionado;
  • Proceder a operações de limpeza regulares e manutenção das instalações, de acordo com um plano estabelecido;
  • Definir corretamente os períodos de substituição das lâmpadas e optar sempre pela substituição em grupos.
Eficiência do processo industrial / Outros

Monitorização e Controlo

A gestão da energia consumida é uma tarefa que engloba várias medidas, tais como o planeamento, a monitorização e a implementação de estratégias de controlo otimizadas. Geralmente, o custo inicial da implementação destas medidas é relativamente baixo, principalmente se comparado com as possíveis melhorias de economia energética, produtividade e qualidade dos produtos. De facto, devido ao seu domínio transversal, os sistemas modernos de controlo de processo não são concebidos exclusivamente para a eficiência energética, mas também para a otimização da produção, da qualidade do produto e da segurança dos operadores dos equipamentos produtivos.

Tratamento de efluentes

Tratamento anaeróbio de águas residuais

O tratamento anaeróbio é um método alternativo para limpar as águas residuais industriais que se baseia na conversão dos compostos orgânicos existentes no efluente em biogás contendo metano, dióxido de carbono e sulfureto de hidrogénio. Este processo é levado a cabo por bactérias num ambiente sem oxigénio (anaeróbio).

Tratamento de águas residuais com tecnologia de membranas

Atualmente, os processos de separação com membranas são utilizados numa grande variedade de sectores industriais, p.ex., metalúrgico, químico, papel, eletrónica e, alimentação e bebidas.

Os processos de membranas conseguem remover muitos dos contaminantes existentes nas águas residuais, obtendo-se água tratada que pode ser reaproveitada no processo ou eliminada sem problemas ambientais associados. Os contaminantes removidos nestes processos são muito diversos, p.ex., compostos orgânicos e compostos metálicos. Os processos de membranas também podem ser utilizados para remover sólidos dissolvidos ou suspensos, bactérias, resíduos de emulsões, etc.

Integração de processos

A Integração de Processos surgiu recentemente como área científico-tecnológica devidamente estruturada no âmbito da engenharia de processos, mas trouxe já um elevado impacto à comunidade Industrial. Os benefícios da sua aplicação traduzem-se na generalidade em processos mais competitivos e atualizados em vários sectores de atividade industrial. A Integração de Processos exerce também um papel determinante na prevenção de danos ambientais.

Uma importante área de utilização da Integração de Processos é a Integração Energética. Muitos dos métodos de análise atualmente generalizados a várias áreas tiveram a sua origem em estudos centrados nos sistemas de energia. O balanço de energia de um processo pode ser utilizado para otimizar o recurso às utilidades exteriores ao processo. Para tal, é necessário conhecer o processo na sua totalidade de modo a poder fazer interagir, de forma globalmente otimizada, os vários componentes. Em seguida é necessário também conhecer as metodologias de modo a tirar a melhor utilização da sua implementação.


Manutenção de equipamentos

Os equipamentos necessitam de monitorização, manutenção e (se necessário) de reparação para que se mantenham eficientes. Os sistemas de gestão de energia permitem a deteção de situações a normais através da medição de consumos (de água, eletricidade, gás ou outro combustível) não proporcionais à utilização, auxiliando assim os serviços de manutenção.

A manutenção de equipamentos visando a otimização da eficiência energética deverá incidir nos seguintes pressupostos:

  • Alocar de forma clara a responsabilidade pelo planeamento e execução da manutenção;
  • Estabelecer um programa de manutenção estruturado com base nas normas e nas descrições técnicas dos equipamentos, bem como em qualquer avaria nos equipamentos e respetivas consequências;
  • Suportar o programa de manutenção pela adoção de sistemas de registo de dados apropriados e por testes de diagnóstico;
  • Identificar, através da manutenção de rotina, avarias, anormalidades em eficiência energética ou identificar áreas onde a eficiência energética pode ser melhorada;
  • Identificar e retificar rapidamente qualquer fuga ou equipamento em falha que afete ou controle a utilização da energia.

Isolamentos térmicos

O melhoramento do isolamento térmico de superfícies (caldeiras, tubagens de distribuição de vapor, de condensados, de água quente ou refrigerada, ou de termofluido) é uma medida de implementação simples que, pelo reduzido investimento que habitualmente envolve, deve merecer uma atenção imediata por parte das empresas.

O isolamento térmico cria uma barreira térmica que permite reduzir a transferência de calor. A utilização de isolamentos térmicos permite:

  • Reduzir os custos de energia, ao minimizar as perdas de calor;
  • Controlar a condensação;
  • Fornecer proteção para o frio;
  • Fazer a proteção aos equipamentos;
  • Controlar as temperaturas de processo;
  • Proteger contra o fogo;
  • Servir de isolamento acústico.

Transportes

Numa instalação fabril existem múltiplos sistemas de transporte. De facto, no que diz respeito aos sistemas de transporte de matérias-primas, combustíveis e produtos acabados (p.ex, correias transportadoras, elevadores e empilhadores), deverá ser feita uma análise à otimização das cargas e à otimização de motores elétricos.

Para diminuir o consumo de combustível nas frotas de transporte, as seguintes boas práticas são recomendadas:

  • Implementar um sistema de gestão de combustível;
  • Monitorizar a gestão do combustível através de:

           - Registo regular dos consumos;

           - Relacionar o consumo com o trabalho efetuado;

           - Identificar padrões a atingir e informar os condutores do seu desempenho;

           - Tomar ações para reduzir o consumo de combustível.

  • Motivar e formar os condutores.

Formação e sensibilização de recursos humanos

A formação e a sensibilização dos recursos humanos são essenciais para a boa implementação da maioria das medidas de economia de energia. Um operador responsável por um equipamento deve estar suficientemente informado e formado para manter esse equipamento a funcionar em condições ótimas, sem descurar a sua segurança. O treino, formação e motivação dos recursos humanos deve ser uma parte integrante de um sistema eficiente de gestão de energia e deve ocorrer em todas as situações em que são introduzidas novas tecnologias no processo produtivo.

As empresas deverão realizar ações de sensibilização e formação que se centralizem nos seguintes temas:

  • Os impactos ambientais da utilização da energia;
  • Os benefícios da economia de energia;
  • A dependência energética da empresa e o que esta pode fazer para economizar energia;
  • Qual a atitude cívica individual para economizar energia.

Redução da energia reativa

A energia reativa é intrínseca a equipamentos elétricos que possuam cargas indutivas (transformadores, motores elétricos, etc.), sendo responsável pela diminuição do fator de potência (cos ) desses equipamentos. Como a nível industrial, a grande maioria dos equipamentos elétricos são deste tipo, a redução da potência reativa dos mesmos permite a obtenção de poupanças elétricas através do aumento do fator de potência. Algumas medidas práticas para se atingir este objetivo são as seguintes:

  • Instalar bancos de condensadores adicionais e melhorar a distribuição dos bancos de condensadores já instalados;
  • Evitar a operação de motores sem carga ou com cargas muito abaixo do ótimo;
  • Substituir motores convencionais por motores de alta eficiência energética, e manter estes a operar perto da sua capacidade (carga) ótima.
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