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ROI on industrial energy efficiency cost savings

Eficiência energética, Gestão de energia

O que tem a medição a ver com poupar energia? Tudo se resume ao ROI e aos resultados finais.

As instalações industriais têm de consumir energia para funcionar – produtos, dados, seja o que for – e a maioria das fábricas desperdiça demasiada eletricidade. São utilizadores de energia ineficientes. Há vinte anos, a gestão das instalações não se preocupava com a eficiência energética – a energia era barata. Quando a energia se tornou mais cara, os gestores ficaram interessados em reduzir a fatura de energia, mas as medidas tinham de ser traduzidas em termos comerciais.

Onde está o ponto de conversão de ROI em que o desperdício é tão grande que faz sentido resolver o problema?

Para responder a essa pergunta, tem de medir a quantidade de energia que está a consumir nos diferentes tipos de trabalho (sistemas) no seu edifício e comparar com as normas. Isso diz-lhe quanto desperdício está a ocorrer. Uma medição adicional pode ajudá‑lo a identificar a causa raiz do desperdício. Os três pontos de uma equação para calcular o ROI são: 1) a quantidade de desperdício combinada com 2) a causa e 3) o custo a abordar.

Quando é que a redução de energia faz sentido?

A redução de energia faz sentido para as instalações que querem reduzir as despesas gerais para aumentar a produtividade – instalações que procuram fazer mais com menos, e não apenas gastar menos.

A inspeção de energia identifica oportunidades para aumentar a eficiência e fornece ao gestor da instalação os dados para compreender que atividades de poupança de energia fazem sentido, tendo em conta os objetivos principais da instalação, e quais não oferecem ROI suficiente ou ficam demasiado fora das prioridades. As maiores oportunidades existem normalmente em instalações que têm sistemas antigos, grandes e de elevado consumo de energia que não foram otimizados. Outros bons candidatos incluem instalações de produção que não introduziram muita automação ou controlos, bem como instalações com grandes sistemas de vapor ou ar comprimido.

Quanto pode ser poupado?

De acordo com o Departamento de energia (DOE) dos EUA, as instalações podem reduzir as suas contas de energia em 25%, mas as poupanças reais dependem de alguns fatores. Primeiro, que tipo de sistemas existem e de atividades ocorrem nas instalações? As cargas grandes que nunca foram mapeadas face à tabela de preços da eletricidade para aproveitar as alturas mais baratas do dia prometem proporcionar poupanças significativas. Uma instalação com maioritariamente cargas mais pequenas pode não ver a mesma oportunidade. Em segundo lugar, até que ponto são ineficientes os sistemas do edifício? Uma instalação mais recente e bem mantida não oferecerá tantas oportunidades de poupança como uma instalação mais antiga, na qual os sistemas e equipamentos se desviaram das configurações e práticas de manutenção recomendadas.

Quando pensa em desperdício de energia em casa, provavelmente pensa em ar frio que entra pela janela ou em substituir lâmpadas antigas por LED. Mas que tipo de “desperdício energético” ocorre numa instalação de fabrico ou de utilização mista?

Usar energia para aquecer ou arrefecer o ar e forçá-lo através do sistema de ventilação, apenas para que se perca pela janela, força o sistema a produzir em excesso e, portanto, a consumir em excesso. Quantos outros sistemas na instalação estão a trabalhar mais do que deveriam, devido a filtros entupidos, motores de dimensões excessivas, etc.?

Portanto, sim, uma instalação de fabrico ou de utilização mista pode sofrer tanto de desperdício de iluminação como da envolvência do edifício. Mas são esses os primeiros desperdícios que se devem abordar?

Não é possível responder a essa pergunta até registar o consumo de energia em todas as cargas principais, mapeá-lo face à tabela de preços e à tabela operacional, e fazer os cálculos do ROI. Muitas vezes, uma instalação descobrirá poupanças operacionais e de manutenção suficientes em equipamentos grandes que, dentro de alguns anos, terão poupado dinheiro suficiente para acelerar a substituição do equipamento por um modelo mais eficiente.

Como começar a reduzir o consumo de energia quando os orçamentos, o tempo e os recursos são limitados

Trabalhe a partir de uma referência.

O ponto de partida é identificar onde e quando a energia está a ser usada, e que equipamento a está a consumir. Assim que os proprietários, gestores e técnicos das instalações compreenderem exatamente quanta energia é necessária para gerir o negócio, comparativamente a quanta energia está a ser desperdiçada, poderão então tomar decisões e elaborar um plano. Para chegar a esse estado, comece por obter cópias das últimas contas de eletricidade e procure sinais de penalizações e taxas de pico de procura. Transfira uma cópia da tabela de preços a partir do website da empresa de eletricidade, para que saiba quanto custam as unidades de energia em diferentes alturas do dia, em comparação com a sua tabela operacional. Se necessário, ligue diretamente para o departamento de atendimento da empresa de eletricidade; os respetivos colaboradores terão todo o gosto em falar consigo.

Em seguida, instrua a sua própria equipa elétrica ou um profissional de serviços elétricos a registar a energia no quadro elétrico principal da rede pública, bem como nos painéis de fornecimento para os sistemas e cargas de maiores dimensões. Registe kW, kWh e fator de potência ao longo de um período representativo. Terá assim uma imagem muito exata do consumo de energia real em circuitos e cargas trifásicas. As maiores poupanças resultam muitas vezes da mudança das operações de carga para períodos de energia mais baratos.

Que sistemas são os maiores desperdiçadores de energia?

Para além de mapear o sistema de alimentação elétrica, avalie os seus sistemas eletromecânicos, de vapor e de ar comprimido. Normalmente, estes sistemas desperdiçam muita energia, mas isto resolve‑se com correções bastante fáceis.

Sistemas eletromecânicos

Existem cinco tipos comuns de desperdício de energia num sistema eletromecânico: 1) elétrico, 2) mecânico/fricção, 3) programação, 4) controlos e 5) dimensionamento/eficiência.

Utilizar um registador de energia avançado 1738 da Fluke para realizar um estudo de energia num sistema mecânico

Utilizar um registador de energia avançado 1738 da Fluke para realizar um estudo de energia num sistema mecânico

  1. A sobrecarga de tensão/corrente e o desequilíbrio da fase são dois dos principais elementos de desperdício de energia em sistemas eletromecânicos. Ambos estes problemas elétricos podem ser detetados com analisadores da qualidade da energia e câmaras termográficas.
  2. As situações mecânicas de desperdício de energia manifestam‑se como sobreaquecimento e vibração excessiva, detetáveis com termografia e medidores de vibração. As possíveis causas variam, desde o arrefecimento e o fluxo de ar ao alinhamento dos rolamentos e outras causas de fricção. Faça uma leitura termográfica dos acoplamentos, eixos, correias, rolamentos, ventiladores, componentes elétricos, caixa de terminação/junção e enrolamentos – tudo o que possa sinalizar operações ineficientes e, assim, desperdiçar energia.
  3. Como foi referido anteriormente, uma das soluções de poupança de energia mais fáceis é registar o consumo de energia em grandes cargas eletromecânicas ao longo de um horário operacional completo. Determine quando a maquinaria utiliza mais energia (muitas vezes no arranque) e verifique se os tempos de utilização podem ser ajustados às horas do dia em que os preços do fornecimento de energia são os mais baratos.
  4. Usando esse mesmo registo de energia, compare o calendário operacional com a frequência com que a máquina usa energia. Quanta energia está a utilizar quando não está em utilização ativa? Sem a utilização de controlos, a maioria das máquinas tem de ser desligada manualmente para parar de consumir energia, e as ações manuais nem sempre ocorrem. Nem todas as máquinas podem ser desligadas de forma viável, mas a maioria pode estar inativa. Os controlos variam de muito simples a totalmente automatizados e podem ser usados desde sensores e temporizadores em máquinas que se podem ativar e desativar de forma flexível a operações de codificação rígida num PLC.
  5. Dimensionamento e classificação de eficiência. Especialmente em instalações mais antigas, os requisitos operacionais mudam, mas as cargas permanecem como estão, o que significa que, por vezes, um motor de arranque difícil, grande e caro fica a energizar um sistema menos intensivo em termos de potência. A inclinação natural de qualquer gestor de instalações é obter a vida útil máxima de um grande equipamento. No entanto, vale a pena registar a quantidade de energia que o motor utiliza, em comparação com as especificações reais de carga, bem como com uma unidade nova, de alta eficiência e de tamanho correto. Calcule a quantidade de energia em excesso consumida e multiplique pelo preço tabelado. Determine quanto tempo um novo motor demoraria a pagar‑se a si mesmo: às vezes, faz sentido financeiro substituir o equipamento antes que ele avarie. Caso contrário, considere se podem ser utilizados controlos para modular a saída.

Vapor

O processo de aquecimento é responsável por uma parte considerável dos custos operacionais controláveis e o sistema deve ser inspecionado regularmente para evitar vários cenários diferentes de desperdício de energia.

Para começar, registe o consumo de energia na caldeira para obter um valor basal do consumo de energia. Em seguida, inspecione o sistema de distribuição, incluindo armadilhas de vapor, manómetros, isolamento, bombas e válvulas. Utilize uma câmara termográfica para detetar falhas nas armadilhas de vapor, fugas, bloqueios, problemas de valor e falhas de condensação: o objetivo é devolver o máximo possível de condensado pré-aquecido à caldeira.

Realizar uma inspeção com uma câmara termográfica Fluke Ti401 PRO

Realizar uma inspeção com uma câmara termográfica Fluke Ti401 PRO

Também pode ser utilizada uma câmara termográfica para verificar se existem fugas de vapor. Certifique-se de que verifica existe falta de isolamento ou isolamento solto e o funcionamento adequado de todas as armadilhas de vapor; limpe o interior das caldeiras e verifique as linhas de transmissão de vapor quanto a obstruções. Estes esforços combinados identificam os desperdícios de energia e ajudam a equipa a planear soluções de poupança de energia, muitas das quais podem ser frequentemente implementadas através de manutenção em vez de despesas de capital.

Ar comprimido

Um compressor de ar de 100 cavalos pode consumir cerca de 50 000 dólares em eletricidade anualmente e até 30% dessa eletricidade vai para a pressão do ar que nunca é utilizada devido a fugas de distribuição e práticas de utilização com desperdício. No entanto, muitas instalações nunca avaliaram a eficiência do seu funcionamento de ar comprimido. De facto, quando é necessária mais pressão de ar, muitas instalações irão adquirir e operar um compressor adicional sem nunca se aperceberem de que poderiam obter mais pressão a partir do sistema existente.

Inspecionar linhas de ar comprimido com a câmara acústica industrial Fluke ii900

Inspecionar linhas de ar comprimido com a câmara acústica industrial Fluke ii900

Estudos realizados pela Compressed Air Challenge descobriram que apenas 17% dos utilizadores de ar comprimido dão valor à eficiência como um objetivo de gestão do sistema de ar comprimido, mas 71% querem simplesmente ter um fornecimento de ar fiável e consistente. Essa filosofia transfere-se até ao ponto de utilização: as instalações de equipamentos pneumáticos frequentemente carecem de válvulas de corte solenoide simples, impulsionando o funcionamento contínuo do compressor, e o pessoal da oficina trata frequentemente o ar comprimido como um recurso gratuito, utilizando-o para limpar a área de trabalho e até mesmo para arrefecer.

Para identificar e quantificar o nível de desperdício, comece por registar a energia ao longo de um ciclo de funcionamento completo em todos os compressores de ar. Isto irá estabelecer a quantidade de energia necessária para produzir os atuais níveis de pressão de ar. Além disso, utilize um calibrador com manómetro para registar o psi na saída do compressor em comparação com o ponto de utilização, determinar a quantidade de queda de pressão e verificar o psi do fabricante necessário para operar equipamento pneumático; não aumente a pressão em excesso “apenas porque sim”. Um módulo de pressão ligado a um multímetro de registo é uma forma de realizar estes testes sem investir em equipamento especializado. Por fim, utilize uma câmara acústica industrial para analisar o máximo possível das linhas de ar, para determinar a localização e a envergadura das fugas de ar. Descubra qual é o seu ROI, utilizando esta calculadora de fugas de ar.

Conclusão

Em última análise, pode dar grandes passos para melhorar a eficiência energética ao nível da fábrica com estas melhores práticas simples e diretas. Individualmente, irão proporcionar valor, mas quando combinadas, podem tornar‑se em poupanças de energia de enorme valor.

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