MANUAL DE BOAS PRÁTICAS
1
manual de boas práticas
2
manual de boas práticas
ÍNDICE
1.
Introdução
7
2.
Ar Comprimido
2.1 Medidas sem Custos de Utilização de Ar Comprimido
8
9
Iluminação
3.1 Iluminação em instalações industriais
3.1.1 Pavilhões com altura inferior a 6 metros: utilização de balastros eletrónicos
3.1.2 Pavilhões com alturas superiores a 6m: lâmpada de vapor de sódio de alta pressão
3.1.3 A quantidade de luz adequada
3.1.4 Armaduras estanques
3.1.5 Luz e controle de qualidade
3.1.6 Sensores de luz natural e regulação de fluxo
3.1.7 Cálculo
3.1.7.1 Tipo de local Pot. (W/m2)
10
3.
4.
5.
Motores
4.1 Utilização eficiente de energia em motores
4.2 Aplicações típicas de motores
4.3 Sistemas de força motriz
4.4 Utilização eficiente dos motores
4.5 Perdas e Rendimento
4.6 Perdas típicas nos motores
4.7 Desvantagens do sobredimensionamento
4.8 Motores de alto rendimento
4.9 Motores de Alto Rendimento
4.10 Decisão de Instalação de Motores de Alto Rendimento
4.10.1 Instalação de um novo equipamento ou motor
4.10.2 O motor existente avariou
4.10.3 O motor existente está fortemente sobredimensionado
4.10.4 Reparação/Rebobinagem
4.10.5 Controlo de Velocidade
4.10.6 Aplicações com carga variável ou parcial
4.10.7 Bombas e Ventiladores
4.10.8 Métodos Convencionais de Controlo de Velocidade
4.10.9 Variadores Eletrónicos de Velocidade (VEVs)
Fator Potência
5.1 Energia Reativa, Potência Ativa, Reativa e Aparente
5.2 Fator de Potência
5.2.1. Causa dos baixos Fatores de Potência
11
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15
16
17
18
19
21
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manual de boas práticas
5.2.2 Efeitos da energia reativa nas redes elétricas
23
5.2.2.1 Aumento das Perdas na Rede
24
5.2.2.2 Redução da vida útil dos equipamentos
5.2.2.3 Penalizações Tarifárias
5.2.3 Subutilização da capacidade instalada
5.2.4 Cabos de maior secção
25
5.2.5 Fatores de Potência dos recetores mais usuais
5.2.6 Determinação do Fator de Potência
26
5.3 Como compensar o Fator de Potência
5.3.1 Modos de compensação do Fator de Potência
27
5.3.1.1 Compensação Individual
5.3.1.2 Compensação por grupos de recetores
26
5.3.1.3 Compensação geral
5.3.1.4 Compensação combinada
5.3.1.5. Compensação com regulação automática
27
5.3.2 Aspetos técnico-económicos e alguns benefícios de uma compensação
5.3.3 Diversos benefícios devem ser considerados na ponderação de um investimento em compensação do fator de potência:
5.4. Métodos de gerar energia reativa (VAr’s)
31
5.4.1 Motor síncrono sobreexcitado
32
5.4.2 Condensador
5.4.2.1 Ligação de condensadores em baterias de condensadores com controlo 33
manual.
5.4.2.2 Ligação de condensadores em baterias e controlo automático
(por relé tvarimétrico).
5.4.3 Condensadores associados à Eletrónica de Potência
6.
Energias Renováveis
35
6.1 Energia fotovoltaica
6.1.1 Sistemas autónomos
6.1.2 Sistemas ligados à rede
6.1.3 Avaliação económica
36
6.2 Breves notas sobre a radiação solar
6.2.1 Os tipos de energia predominantemente utilizados na era industrial são limitados.
6.2.2 Distribuição da radiação solar
6.2.3 Radiação direta e difusa
38
6.2.4 Definição do ângulo
6.2.5 Posição e espetro do Sol
6.2.6 Radiação solar em planos inclinados
6.3 Breves notas sobre a energia solar térmica
40
6.3.1 Radiação solar proveniente do sol
6.3.1.1 Energia solar
6.3.2 Bases astronómicas e meteorológicas
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manual de boas práticas
6.3.3 Mudanças climáticas e as suas consequências
6.3.4 Argumentos a favor dos sistemas solares
6.3.5 Iniciativa Pública Água Quente Solar para Portugal
6.4 Energia Calorífica
6.5 Energia mecânica
6.6 Bioenergia
6.6.1 Bioenergia - energia proveniente do sol
6.6.2 Fontes de energia eficientes
6.6.2.1 Uso a longo prazo
6.6.2.2 Tipos de biomassa
6.6.2.3 Fontes de biomassa
6.6.2.3.1 Culturas para fins energéticos
6.6.2.3.2 Resíduos agrícolas e florestais
6.6.2.3.3 Sub-produtos orgânicos
6.6.2.3.4 Resíduos orgânicos
6.6.3 Tipos de fontes de bioenergia
6.6.3.1 Fontes de biomassa sólida
6.6.3.2 Fontes de biocombustíveis líquidos
6.6.3.2.1 Óleo vegetal natural
6.6.3.2.2 Biodiesel
6.6.3.2.3 Etanol
6.6.4 Fontes de biocombustíveis gasosos
6.6.4.1 Possíveis usos técnicos
6.6.5 Fontes de biomassa sólida
6.6.6 Produção de calor
6.6.7 Combustão de fontes sólidas de biomassa
6.6.8 Geração combinada de calor e energia
6.6.9 Motor de ignição a gás
6.6.10 Motor gás-diesel
6.6.11 Motor de injeção a diesel
7.
Setor Doméstico
7.1 Como poupar energia em casa?
7.1.1 Casa-de-banho:
7.1.2 Cozinha
7.1.3 Quarto
7.1.4 Despensa
41
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49
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manual de boas práticas
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manual de boas práticas
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INTRODUÇÃO
Com o apoio do FEDER – Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional e através do Programa
Operacional Regional do Centro, a Associação Empresarial de Águeda (AEA) está a desenvolver,
em parceria com outras entidades relevantes nos meios científicos e tecnológicos da região, um projeto
conjunto de implementação de medidas de eficiência e racionalização energética, a aplicar em 15
empresas selecionadas, estando, ainda, prevista formação nessas áreas, para além de ações de divulgação
e sensibilização em empresas, escolas e sociedade em geral.
A ideia de desenvolver um projeto desta natureza resultou da constatação do peso crescente da fatura
energética na estrutura de custos das empresas industriais, bem como da imposição legal da elaboração
de Planos de Racionalização de Consumos de Energia (PRCE). A eficiência energética assume, cada vez
mais, um papel relevante na gestão das empresas, na medida em que contribui diretamente para
a competitividade das unidades industriais.
De acordo com o Decreto-Lei nº 71/2008, de 15 de abril, as empresas que no ano civil imediatamente
anterior tenham tido um consumo energético superior a 500 toneladas equivalentes petróleo (500 tep/
ano), são obrigadas a realizar auditorias energéticas e a elaborar Planos de Racionalização de Consumos
de Energia (PRCE).
Como qualquer fator de produção, a energia deve ser gerida contínua e eficazmente, devendo
o processo começar pelo diagnóstico da empresa.
A auditoria energética é a radiografia ao desempenho energético da unidade fabril.
Através dela, avalia-se quanta energia é efetivamente consumida e de que forma é essa energia utilizada,
estabelecem-se os principais fluxos e identificam-se os setores ou equipamentos onde é prioritário atuar.
De acordo com o mesmo decreto-lei, a auditoria energética é uma obrigação legal, surgindo, assim,
como um instrumento fundamental, que o gestor de energia possui para contabilizar os consumos de
energia, a eficiência energética dos seus equipamentos e as perdas que se verificam, tendo como
finalidade última reduzir essas perdas sem afetar a produção, isto é, economizar energia através do uso
mais eficiente da mesma, dando, depois, lugar aos já referidos Planos de Racionalização do Consumo
de Energia.
O manual de boas práticas é o culminar das auditorias energéticas, sendo elaborado com a participação
de todos os parceiros.
O presente manual aponta melhores práticas na utilização do:
Ar comprimido;
Na iluminação;
Na correção do fator potência;
Na utilização da energia renovável;
No utilização da energia no setor doméstico
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manual de boas práticas
2 AR COMPRIDO
O ar comprimido é um fluido de utilização intensiva em inúmeras empresas industriais como:
Controlo e a instrumentação;
Acionamentos pneumáticos;
Sopragens;
Limpezas;
Formas de Produção de Ar Comprimido.
Muito embora se trate duma forma cómoda e segura de "transmitir" energia a um processo, o seu custo
é, normalmente, mais elevado do que a utilização direta de energia elétrica ou hidráulica.
É frequente encontrarem-se instalações de ar comprimido em que o consumo elétrico dos respetivos
compressores de ar, representa mais de 10% do consumo global de eletricidade da unidade industrial.
Face aos elevados custos energéticos do ar comprimido, devem ser adotadas as seguintes medidas
de otimização e racionalização:
Desligar o compressor nos períodos de paragem, como pausa para refeições e períodos de
não laboração;
Produzir o ar comprimido a uma pressão mínima de laboração, uma vez que os consumos
energéticos aumentam quase proporcionalmente com a pressão;
Escolher um compressor de ar corretamente dimensionado para as necessidades do processo;
Garantir que o ar aspirado pelo compressor é limpo e frio.
A manutenção periódica do compressor (limpeza de grelhas, filtros, lubrificação, etc.) e também
essencial para um funcionamento perto dos valores de fábrica;
A eliminar todas as fugas de ar é imprescindível para a redução do consumo energético;
Evitar velocidades de escoamento do ar superiores a 6 m/seg, utilizando, para esse efeito,
diâmetros de tubagem dimensionados com folga suficiente; este sobredimensionamento da tubagem,
para além de garantir menores perdas de carga, permite também, fazer face a um eventual aumento
de consumo de ar na instalação;
Evitar o mais possível, curvas e outros acidentes no traçado da rede.
Nos troços retos, adotar uma inclinação apropriada, que permita o escoamento da água condensada na
tubagem; para isso, deverão também instalar-se purgadores, nos pontos mais baixos da rede, e proceder,
regularmente, à verificação do correto funcionamento destes dispositivos. Remover, ou isolar
convenientemente com válvula (ou tampão), eventuais troços da rede de distribuição, que deixaram
de ser utilizados;
Verificar regularmente, o correto funcionamento dos equipamentos e ferramentas pneumáticas,
e cumprir os prazos de manutenção recomendados.
Regular a pressão de trabalho em função da utilização; o recurso a eventuais válvulas redutoras de
pressão, localizadas junto dos utilizadores, traduz-se sempre por uma economia de energia, a par duma
melhoria na segurança de manuseamento. Um caso típico, são as pistolas pneumáticas usadas para
limpeza e/ou secagem de materiais ao longo do processo, equipamentos que, normalmente, trabalham
com uma pressão de ar demasiado elevada, contribuindo para grandes desperdícios de energia; nestes
casos deverão ser ensaiadas pressões de trabalho mais baixas (mantendo o nível de satisfação desejado)
8
manual de boas práticas
pois, por exemplo, uma pistola regulada a 1.4 bar, consome um terço do ar, que uma outra que labora
a 6.2 bar;
Instalar electroválvulas nos equipamentos principais consumidores de ar, por forma a isolá-los
convenientemente, quando os mesmos se encontram fora de serviço.
2.1 Medidas sem Custos de Utilização de Ar Comprimido
a. ajustar a pressão de utilização
Produção de 1 m2
fig 1
Se tivermos um compressor a 8,5 bar e reduzir para 5,5 bar a a redução será de 0,02 kWh. O que para
um dia tipo de 7 horas e 8m3 corresponderia a uma poupança de ≈ 4,12€/dia.
Face aos elevados custos (e consumos) energéticos que estão associados à produção deste fluido,
a deteção sistemática e a posterior eliminação das fugas de ar, deverão constituir uma das rotinas da
manutenção; esta deverá ser implementada de forma regular, com uma periodicidade que não deverá
ir além duma semana.
b. eliminação de fugas de ar
Caudal de ar
Diâmetro do orifício
mm
6 bar m3/min
7 bar m3/min
1
3
5
10
0,06
0,6
1,6
6,3
0,07
0,7
2
7
fig 2
Para uma laboração de 8 horas diárias, com uma rede sujeita a uma pressão de 6 bar, implicaria uma
poupança de 1.6m3/min, que corresponde a um gasto energético de 72.98KWh e a um gasto
económico de 5.10€/dia.
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manual de boas práticas
3 ILUMINAÇÃO
Uma instalação de iluminação bem implementada pode contribuir para a rentabilidade de uma
atividade, permitindo:
ganhos financeiros: estar atento à qualidade de iluminação deve conduzir a uma reflexão sobre
os custos de exploração e de manutenção da instalação;
ganhos de produtividade: iluminar bem contribui para melhorar as condições de produção e o
controle de qualidade;
ganhos sociais: pela redução do desconforto, da fadiga visual e de riscos de acidentes;
ganhos ambientais: com uma boa iluminação há menos energia consumida e, com frequência,
menos lâmpadas utilizadas para recolher e tratar;
3.1 Iluminação em instalações industriais
3.1.1 Pavilhões com altura inferior a 6 metros: utilização de balastros eletrónicos
As grandes superfícies industriais ou comerciais, com altura inferior a 6 m, com duração de iluminação
muito longa devem ser tratadas com lâmpadas fluorescentes de alto rendimento, pelas seguintes razões:
poupança de energia e redução da potência instalada: o balastro eletrónico consome duas a três
vezes menos do que o balastro ferromagnético; reduz também o consumo da lâmpada (uma lâmpada de
58 W passa a consumir apenas 50 W);
ganho em qualidade e quantidade de luz: as lâmpadas acendem instantaneamente, não
produzem efeito estroboscópico, perigoso no caso de existirem máquinas optativas; o seu rendimento
luminoso é aumentado em mais de 20%; no fim da duração de vida as lâmpadas são automaticamente
desligadas (deixa de haver cintilação de lâmpadas em defeito);
aumento da duração de vida das lâmpadas: o balastro eletrónico protege a lâmpada contra
variações de tensão ou curto-circuito. A regulação da alimentação aumenta a duração de vida da
lâmpada em 50%, o que reduz os custos de manutenção e o número de lâmpadas a substituir.
3.1.2 Pavilhões com alturas superiores a 6m: lâmpada de vapor de sódio de alta pressão
As instalações com altura superior a 6 m, é, na maior parte das vezes, mais económico optar por outras
lâmpadas de descarga:
as de vapor de sódio de alta pressão: pelo seu excelente rendimento luminoso (mais de 100 lm/W) e a sua longa duração de vida (até 18000 horas);
as de iodetos metálicos: se a natureza da atividade exigir uma luz branca ou uma melhor
qualidade de restituição de cores;
as lâmpadas de indução: graças à sua excecional duração de vida (60000 horas) são
particularmente adequadas nos casos em que os custos de manutenção são elevados (dificuldade
10
manual de boas práticas
de acesso ou necessidade de interromper a produção).
3.1.3 A quantidade de luz adequada
É bom dispor de quantidades importantes de luz natural, mas esta luz modifica-se com frequência e,
conforme existirem ou não nuvens, a iluminação pode tornar-se insuficiente. Se não é encarado deixar
as armaduras ligadas permanentemente, a solução muito rapidamente rentável e económica consiste
em ajustar o nível de iluminação artificial em relação com a disponibilidade de luz natural: uma célula
fotoelétrica instalada no local, associada a balastros eletrónicos de regulação de fluxo, permite obter um
ajuste em tempo real da iluminação da zona de trabalho:
se estiver tempo claro, a contribuição da iluminação artificial diminui;
se estiver tempo mais sombrio, as lâmpadas retomam um fluxo luminoso mais elevado.
Este sistema permite economizar 20% no consumo de energia elétrica. O investimento suplementar é
assim rapidamente rentabilizado.
3.1.4 Armaduras estanques
A resposta em termos da qualidade da armadura deve ser proporcional e adaptada aos riscos existentes:
as condições de utilização das armaduras industriais são muitas vezes difíceis, e existem
específicos dedicados a cada tipo de risco: choques mecânicos, corrosão, ambientes explosivos,
humidade, poeiras, etc. No projecto de iluminação, que inclui o caderno de encargos da
instalação, estes riscos devem ser bem identificados;
um aparelho estanque standard não constitui uma garantia universal para os problemas
ambientais e a armadura mais resistente aos choques mecânicos não é forçosamente a melhor adaptada para uma atmosfera química (ácidos lácticos, gasóleo, etc.).
3.1.5 Luz e controle de qualidade
Mais de 70% das informações que recebemos são-nos transmitidas pela visão. O posto de controle de
qualidade merece portanto um nível de iluminação muito elevado e uma instalação de iluminação que
garanta um muito bom conforto visual aos operadores na pesquisa do mais pequeno defeito. Os riscos
de encandeamento e os reflexos controlados pelo uso de óticas de baixa ou muito baixa luminância, são
muito reduzidos, condição indispensável para garantir a qualidade do controle.
Enfim, as lâmpadas devem apresentar um índice de restituição de cores pelo menos igual a 85,
principalmente se for necessário apreciar a qualidade das cores.
A iluminação interior é em geral realizada com lâmpadas fluorescentes. Para funcionar, estas lâmpadas
têm necessidade de equipamento auxiliar, que tem um consumo próprio. Por exemplo, uma lâmpada
de 58 W alimentada por um balastro ferromagnético standard consome cerca de 12 W
suplementares. As lâmpadas com balastro eletrónico são mais caras, mas as suas características
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manual de boas práticas
permitem realizar importantes economias de consumo. Sem contar que estes balastros permitem às
lâmpadas emitir mais luz, e portanto menos armaduras a instalar para um resultado igual. Além disso,
os balastros eletrónicos prolongam a duração de vida das lâmpadas em cerca de 50%: as intervenções
de manutenção (substituição das lâmpadas) são portanto menos frequentes. Os custos de manutenção
tornam-se portanto mais reduzidos e a solução que parece à partida mais custosa revela-se como a mais
rentável no balanço global. De facto o balastro eletrónico constitui um primeiro nível do equipamento:
permite em seguida por em Ação um ou mais sistemas de comando automático da iluminação, adiante
indicados. Várias configurações de gestão da iluminação permitem uma redução dos consumos até
50%. Ganhos de 70% podem ser obtidos com configurações mais complexas:
armadura com balastro eletrónico: permite poupar até 25%;
armadura com balastro eletrónico e com regulação manual: permite poupar até 35%;
armadura com balastro eletrónico, e programação por interruptor horário: permite uma poupança até 35%;
armadura com balastro eletrónico, com regulação de fluxo luminoso e deteção de presença: permite uma poupança até 40%;
armadura com alimentação eletrónica, com regulação de fluxo e célula de gestão de luz: permite uma poupança até 50%.
Divisão adequada dos circuitos de iluminação A maior ou menor divisão dos circuitos de iluminação,
ou seja o número de lâmpadas que é controlado por um mesmo disjuntor / interruptor é, em muitos
casos, uma condicionante importante das potencialidades de racionalização energética dos sistemas
de iluminação.
Cada situação necessitará de uma análise crítica individual. No entanto recomenda-se, como medida
de carácter geral, a colocação de um interruptor para controlar, no máximo, 3 a 6 pontos de luz.
Nas situações em que o controlo desta iluminação é realizado de forma manual, a localização dos vários
interruptores revela-se também importante para a implementação de algumas boas práticas, podendo
optar-se por centralizar ou descentralizar os vários comandos.
Nos casos em que haja apenas um responsável pelo acionamento dos sistemas de iluminação, deverá
optar-se por centralizar vários interruptores, em um ou dois locais; pelo contrário, quando é o pessoal
do próprio sector que controla a sua iluminação geral, o comando desta deverá estar na própria secção,
sob pena de ser ligada, ou desligada, apenas no início e no fim do período de trabalho.
Relativamente à iluminação localizada dos postos de trabalho, idealmente o seu controlo deverá ser
individual, por forma a poder ser desligada em todas as situações de interrupção do trabalho, mesmo
nas pequenas paragens.
Desligar os sistemas de iluminação nos períodos de paragem é boa prática, de aplicação generalizada
a todas as áreas em que se regista consumo energético, assume também grande importância ao nível
da iluminação.
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manual de boas práticas
É frequente encontrarem-se sistemas de iluminação que são mantidos em funcionamento, total ou
parcial, quer durante as paragens de almoço, quer mesmo à noite e ao fim de semana. Para evitar este
desperdício energético é necessário criar procedimentos e estabelecer rotinas, no sentido de que todos
os circuitos de iluminação sejam desativados em períodos de inatividade.
Mesmo no caso das lâmpadas fluorescentes, cuja vida útil diminui um pouco, com a frequência de
acendimentos, esta prática justifica-se sempre que o período de paragem seja superior a cerca de
15 / 20 minutos.
Nos casos em que o horário de funcionamento assuma um carácter rígido e bem definido, a solução
mais eficiente consiste em instalar sistemas simples de controlo automático da iluminação, por exemplo
interruptores horários, eliminando-se potenciais situações de esquecimento.
Instalar sistemas automáticos de controlo por muito rígida que seja a implementação de procedimentos
manuais, o recurso a sistemas automáticos de controlo é, na maioria dos casos, a forma mais eficiente
de gerir os circuitos de iluminação.
Estes sistemas automáticos permitem otimizar a utilização das instalações de iluminação, resultando
normalmente em economias de energia significativas, sem prejuízo dos níveis de conforto visual
necessários em cada local e/ou atividade.
Os sistemas de utilização mais generalizada são do tipo “tudo ou nada”, podendo ser acionados por
interruptor horário, por detetor de presença ou por fotocélula sensível ao nível de luminosidade.
Uma das utilizações mais comuns deste tipo de sistema, consiste no controlo da iluminação de zonas
exteriores, recorrendo-se a interruptores crepusculares, que ligam e desligam esta iluminação,
respetivamente, ao cair da noite e ao início da manhã.
Esta solução, de baixo custo, garante uma eficiência máxima, devendo ser aplicada em todas as áreas
exteriores.
É mais vantajosa que os sistemas mais antigos por interruptor horário, pois estes obrigam a uma
intervenção manual, para ajustamento do relógio ao longo do ano, sendo por isso menos eficientes
e mais falíveis.
Em espaços interiores qualquer dos sistemas de controlo referidos pode ser aplicado, dentro das
seguintes condições:
o controlo por temporização, por interruptor horário, embora seja menos flexível e mais
limitado que os restantes, continua a ser uma boa solução em instalações que tenham um
funcionamento bem definido, podendo ser utilizado para desligar a iluminação no final do dia,
na paragem para almoço, e ao fim de semana;
os detetores de presença são normalmente utilizados em zonas pouco frequentadas (sanitários, armazéns, arrumos, caves, etc.) e atuam apenas, como o nome indica, quando detetam
a presença de alguém na respetiva área, garantindo uma utilização mínima da iluminação
no local;
13
manual de boas práticas
o controlo por fotocélula é aplicável em locais que disponham de boa iluminação natural,
e permite gerir racionalmente o funcionamento dos circuitos de iluminação geral; a fotocélula poderá ficar colocada, quer no exterior, quer no interior, junto a uma janela, ou noutro local que se pretenda utilizar como referencial de luminosidade;
A aplicação destas fotocélulas a sistemas de controlo “tudo ou nada” deve, no entanto, ser combinada
com uma boa iluminação localizada dos postos de trabalho, pois caso contrário o corte brusco da
iluminação geral dos setores pode dar origem a problemas vários, como por exemplo, quebras de
produção e mesmo acidentes de trabalho.
Para além dos sistemas mais vulgares “tudo ou nada”, existem atualmente sistemas de controlo por
regulação do fluxo luminoso que embora de maior custo constituem muitas vezes a solução mais
eficiente, quer do ponto de vista energético, quer da produtividade e da própria segurança.
Estes sistemas permitem regular o fluxo luminoso de forma contínua, sendo igualmente controlados
por uma fotocélula, que em função do nível de iluminação natural, ajusta o fluxo da iluminação
artificial, por forma a manter constante o valor da luminosidade pretendido no local; desta forma
evitam-se os problemas dos sistemas “tudo ou nada”, com economias de energia significativas.
O desenvolvimento dos balastros eletrónicos veio facilitar a aplicação deste tipo de controlo às
armaduras fluorescentes, com resultados muito positivos, ao nível do seu consumo elétrico.
3.1.6 Sensores de luz natural e regulação de fluxo
Quando há luz natural em quantidade suficiente as filas de armaduras junto das janelas são desligadas
e as restantes operam com uma regulação de fluxo de valor adequado.
Pode-se poupar energia adicional através do uso de detetores de movimento ou de presença ou de
interruptores horários, que desligam a iluminação quando não há trabalho no local.
Para locais com pouco movimento, por exemplo corredores, existem atualmente balastros eletrónicos,
que, associados a detetores de movimento, permitem efetuar com eficiência grandes poupanças de
energia neste tipo de locais.
Em vez de se desligar completamente a iluminação, na ausência de pessoas, é efetuada uma regulação
de fluxo luminoso para cerca de 10%.
Desde o momento em que alguém entre no local, o fluxo luminoso é novamente regulado para 100%.
A temporização para a diminuição de fluxo luminoso pode ser regulada pelo detetor de movimento.
A velocidade de diminuição do fluxo luminoso é uma função do balastro eletrónico.
Esta função é designada por “corridor function” e requer sempre a associação de balastros eletrónicos
com regulação de fluxo a detetores de movimento.
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manual de boas práticas
3.1.7 Cálculo
3.1.7.1 Tipo de local Pot. (W/m2)
Armazenamento e arquivos 6
Halls e corredores 12
Outros locais com área >30 m2 15
Outros locais com área <=30 m2 18
Locais que requerem uma iluminância média de exploração de mais de 600 lux ou local no qual
a iluminação geral não é suficiente para assegurar o conforto visual
local com menos de 30 m2 4 W/m2, por 100 lux
local com mais de 30 m2 3 W/m2, por 100 lux
Para além dos sistemas mais vulgares “tudo ou nada”, existem atualmente sistemas de controlo por
regulação do fluxo luminoso que embora de maior custo constituem muitas vezes a solução mais
eficiente, quer do ponto de vista energético, quer da produtividade e da própria segurança.
Estes sistemas permitem regular o fluxo luminoso de forma contínua, sendo igualmente controlados
por uma fotocélula, que em função do nível de iluminação natural, ajusta o fluxo da iluminação
artificial, por forma a manter constante o valor da luminosidade pretendido no local; desta forma
evitam-se os problemas dos sistemas “tudo ou nada”, com economias de energia significativas.
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manual de boas práticas
4 MOTORES
4.1 Utilização eficiente de energia em motores
Os motores de indução representam 90% do consumo de energia em força motriz;
Nos países desenvolvidos os motores consumem metade da energia elétrica;
Os sistemas que integram motores têm potenciais elevados de poupança de energia elétrica.
4.2 Aplicações típicas de motores
Bombas
Compressores
Ventiladores
Moinhos
Misturadores
Elevadores
Bombas
Compressores
Ventiladores
Moinhos
Misturadores
Elevadores
4.3 Sistemas de força motriz
Em geral os sistemas de força motriz podem integrar 4 módulos:
Variador Eletrónico de Velocidade (VEV);
Motor Elétrico;
Transmissão mecânica;
Dispositivo de uso final.
4.4 Utilização eficiente dos motores
Dimensionamento correto dos motores
Utilização de motores de alto rendimento;
Utilização de transmissões mecânicas de baixas perdas;
Utilização de variadores eletrónicos de velocidade para adaptar o regime de trabalho
às flutuações de carga;
Otimização das condições de funcionamento.
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manual de boas práticas
4.5 Perdas e Rendimento
As perdas num motor de indução correspondem à energia que não é convertida em trabalho útil, e que é transformada em calor;
As perdas não só contribuem para a redução do rendimento do motor, mas também vão provo
car um aumento da sua temperatura;
Um aumento excessivo de temperatura pode conduzir a uma redução substancial da vida
do motor.
4.6 Perdas típicas nos motores
Tipo de perdas
Localização
Dependência
Valor
perdas no cobre
condutores do retrator e rotor
crescem rapidamente
com a carga
18% rotor
37% estrator
perdas no ferro
circuito magnético
constantes e
independentes da
carga
20%
perdas mecânicas
rolamentos, ventoinha e parte
rotativa
constantes e
independentes da
carga
9%
constantes e
independentes da
carga
16%
perdas devidas a
saturação de ferro;
perdas suplementares
acabamento das superfícies
do entreferro;
harmónicos
fig 3
4.7 Desvantagens do sobredimensionamento
Menor rendimento: o rendimento dos motores reduz-se substancialmente, especialmente nos motores mais pequenos;
Menor fator de potência: o fator de potência degrada-se rapidamente a partir da plena carga;
Maior custo da instalação do motor, da aparelhagem de acionamento associada
(contatores, arrancadores, etc.).
4.8 Motores de alto rendimento
Aspetos menos positivos no funcionamento de um motor de alto rendimento, causados pela menor resistência do rotor:
Diminuição do binário de arranque => problemas em cargas com elevada inércia;
Aumento da corrente de arranque, o que pode ter implicações no dimensionamento da ali
mentação e acionamento do motor;
Diminuição do escorregamento, ou seja um pequeno aumento da velocidade do motor.
17
manual de boas práticas
4.9 Motores de Alto Rendimento
Exemplo
Motores de 10hp podem apresentar velocidades à plena carga de 1460 RPM ou 1450 RPM, para
motores de alto rendimento e standard respetivamente.
Em bombas e ventiladores => a carga e o consumo sobem, anulando uma parte substancial da
economia obtida com a introdução do motor de alto rendimento (a carga das bombas e ventiladores
centrífugos cresce aproximadamente com o cubo da velocidade).
Há possibilidade de evitar este aumento de carga através de ajustamentos na transmissão, na bomba
ou sobretudo utilizando o controlo eletrónico de velocidade.
4.10 Decisão de Instalação de Motores de Alto Rendimento
4.10.1 Instalação de um novo equipamento ou motor
Para um uso superior a 2000h/ano um EEM é normalmente vantajoso (EEM vs Standard).
4.10.2 O motor existente avariou
Precisa de ser rebobinado. Se tem um número elevado de horas de funcionamento por ano, deverá ser
considerada a sua substituição por um EEM. A diferença no investimento é significativamente maior
que no caso anterior.
4.10.3 O motor existente está fortemente sobredimensionado
Se o motor tem um número elevado de horas de funcionamento por ano, deverá ser considerada
a sua substituição por um EEM com uma potência não excedendo o máximo da potência mecânica
requerida.
4.10.4 Reparação/Rebobinagem
Fatores de índole técnica e económica que devem ser pesados aquando da decisão de reparar/substituir:
Apurar previamente o estado geral do motor danificado a fim de prever em que condição ficará após a reparação;
Preço do motor e da reparação;
Número de horas de operação;
Fator de carga;
Custo da eletricidade;
No caso da substituição, e assumindo que um motor reparado sofre uma quebra de rendimento de
1%, a compra de um EEM é normalmente vantajosa do ponto de vista do tempo de retorno do capital
investido ("payback time") e em termos de tempo de vida do motor.
18
manual de boas práticas
4.10.5 Controlo de Velocidade
Uma grande parte das aplicações em que se utiliza força motriz beneficiaria, em termos de consumo de
eletricidade e desempenho global, se a velocidade do motor se ajustasse às necessidades do processo.
Conduz em geral a uma poupança substancial de energia.
4.10.6 Aplicações com carga variável ou parcial
Representam 60% das aplicações de força motriz na indústria, e 80% no setor terciário.
ventiladores
desumidificadores
bombas
condicionadores de ar
máquinas de lavar
correias transportadoras
má uinas neumáticas
q
elevadores
p
serras de bancada
escadas rolantes
compressores
etc
fig 4
4.10.7 Bombas e Ventiladores
Os métodos convencionais de controlar caudais em bombas e ventiladores baseiam-se no uso de
dispositivos de estrangulamento (válvulas, persianas, etc.) que restringem o caudal mas introduzindo
simultaneamente perdas consideráveis.
4.10.8 Métodos Convencionais de Controlo de Velocidade
A velocidade de saída de um motor depende de:
caixas de velocidade com engrenagens;
sistemas de correia com polias de diâmetro variável;
embraiagens excêntricas de disco seco;
transmissões hidráulicas;
embraiagens eletromagnéticas;
caixas de velocidade com engrenagens;
sistemas de correia com polias de diâmetro variável;
embraiagens excêntricas de disco seco;
transmissões hidráulicas;
embraiagens eletromagnéticas.
4.10.9 Variadores Eletrónicos de Velocidade (VEVs)
Os VEVs convertem a tensão da rede de 50 Hz numa tensão contínua e em seguida numa tensão com
frequência variável sob controlo externo do utilizador que pode ir de 0 a 150 Hz consoante o tipo de
aplicações.
19
manual de boas práticas
Diagrama geral dos variadores eletrónicos de velocidade que utilizam inversores na saída
ligação DC
retificador
CA para CC
alimentação
trifásica
filtro
inversor
CC para CA
com frequência
e tensão variável
motor
fig 5
Poupanças anuais e payback
 1
Poupança = 

Payback =
STD
−
1
EEM

 × PN × N × €
kWh

Diferença de Preço
Poupança anual
hSTD - Rendimento do Motor Standard
hEEM - Rendimento do Motor de Alto Rendimento
PN - Potência Nominal do Motor
N - Nº de horas de funcionamento por ano
€/kWh - Preço da eletricidade
20
manual de boas práticas
5 FATOR POTÊNCIA
5.1 Energia Reativa, Potência Ativa, Reativa e Aparente
A intensidade da corrente elétrica absorvida pela maioria das instalações elétricas em unidades
industriais, apresenta-se desfasada (geralmente em atraso) relativamente à tensão aplicada de um
ângulo Φ, pelo que pode decompor-se em duas componentes:
Componente Ativa Ia, em fase com a tensão de alimentação
• Us - tensão simples para cargas monofásicas;
• Uc - tensão composta para cargas trifásicas.
Componente Reativa Ir, atrasada de 90º em relação à tensão de alimentação
I = Intensidade Total
Ia = I cos Φ
Ir = I sen Φ
Com a potência pode realizar-se uma composição do mesmo tipo.
fig 6
Potência Ativa P, proporcional à componente ativa da corrente expressa em WATT (W) e definida através das seguintes relações:
21
manual de boas práticas
Potência Reativa Q, proporcional à componente reativa da corrente expressa em Volt-Ampére Reativo (VAr) e definida através das seguintes expressões:
Potência Aparente S, obtida através da soma vetorial de P e Q expressa em Volt-Ampére (VA) e definida através das seguintes expressões:
5.2 Fator de Potência
Sendo o Fator de Potência cos Φ definido através do coseno do ângulo formado entre a potência
ativa P e a potência aparente S.
Dado a potência reativa Q circular nas linhas sem produzir trabalho útil, é desejável que ela seja
reduzida ao mínimo. Isso obtém-se diminuindo o valor de sin Φ, ou seja diminuindo o valor de Φ,
que corresponde a variar o fator de potência para valores próximos da unidade.
A Ação pela qual se modifica o valor do ângulo de desfasamento Φ, de modo a que ao cos Φ se
aproxime da unidade é designada por compensação do fator de potência.
Um dos motivos da compensação do fator de potência é a rentabilização dos sistemas elétricos, quer
a nível dos produtores/distribuidores de energia, quer a nível dos consumidores.
O principal objetivo do produtor/distribuidor de energia é produzir, transportar e distribuir a maior
quantidade de energia elétrica ativa com um mínimo de perdas e investimento. Daí que se tente
reduzir ao mínimo o transporte de energia reativa através da rede pois esta só a irá sobrecarregar por
não produzir trabalho útil.
Como a origem dos baixos fatores de potência é a instalação elétrica de cada consumidor, e dado que
os investimentos feitos pelo produtor/distribuidor de energia sobem bruscamente com a diminuição
do fator de potência, este tem que penalizar o consumidor fazendo a cobrança de energia reativa que
circula na rede devido aos baixos fatores de potência. Em Portugal o produtor/distribuidor permite que
as instalações com fator de potência superiores a 0.93 não sejam penalizadas, não cobrando a energia
reativa consumida (energia reativa indutiva).
22
manual de boas práticas
5.2.1. Causa dos baixos Fatores de Potência
É nas instalações de nível industrial e não tanto nas instalações domésticas onde se encontram os baixos
fatores de potência. Isto devido à natureza das cargas e ao tipo de utilização das mesmas.
Assim:
Ao nível da iluminação, as lâmpadas fluorescentes têm um factor de potência bastante baixo na
ordem dos 0.5, e para as outras lâmpadas de descarga (de vapor de mercúrio ou sódio), os fatores de
potência variam entre os 0.4 e os 0.6. Normalmente, devido ao baixo fator de potência, as lâmpadas
de descarga são fornecidas com dispositivo de compensação. São estes dois tipos de lâmpadas que mais
se utilizam nas instalações industriais, embora se utilizem também de incandescência embora com
pouca importância relativa.
No que respeita à força motriz, em que se utilizam principalmente motores de indução, os
fatores de potência são baixos na ordem dos 0.3 a 0.9, variando com a carga mecânica característica de
construção e potência nominal. O fator de potência aumenta à medida que aumenta a potência
nominal do motor, e é tanto maior quanto menor é o número de pares de pólos, isto é, a velocidade
é maior. Quanto à variação do fator de potência com a carga mecânica, este atinge o seu valor máximo
à plena carga e vai diminuindo à medida que a carga diminui, sendo o pior caso o da marcha em vazio.
A influência das características construtivas dos motores no fator de potência quase não existe,
a não ser no caso de reparações ou modificações.
Outra máquina utilizada nas instalações elétricas industriais e que influencia o fator de
potência, é o transformador de potência. Tal como os motores, também os transformadores têm
melhor fator de potência à medida que a potência nominal aumenta. O fator de potência de um
transformador, tal como nos motores, varia com a carga. Assim, para um transformador de fabrico
corrente à plena carga a potência reativa absorvida ronda os 8% a 13% da potência nominal, em vazio
a potência reativa absorvida não desce em geral abaixo dos 4% a 6% da potência nominal. Esta
pequena variação de potência reativa absorvida em relação à variação da potência útil, traduz-se por
uma queda do valor do fator de potência para baixos valores de carga. O fator de potência no
transformador varia também com as características construtivas.
Tanto para motores como para transformadores a elevação da tensão em relação ao valor
nominal provoca um aumento do consumo de energia reativa, logo uma diminuição do valor do fator
de potência.
5.2.2 Efeitos da energia reativa nas redes elétricas
Os consumos excessivos de energia reativa, determinados por baixos valores do fator de potência,
apresentam inconvenientes diversos que se traduzem geralmente em piores condições de exploração das
instalações, dos quais se destacam:
23
manual de boas práticas
fig 7
5.2.2.1 Aumento das Perdas na Rede
As perdas na rede são proporcionais ao quadrado da corrente total ( I ) e não apenas à componente
ativa da corrente ( Ia ).
5.2.2.2 Redução da vida útil dos equipamentos
A ocorrência de sobrecargas frequentes provoca aquecimento excessivo nos dispositivos de comando e
proteção das redes elétricas, encurtando a sua duração e comprometendo a segurança das instalações.
5.2.2.3 Penalizações Tarifárias
Para satisfazer os pedidos de energia reativa, a empresa produtora (EDP) tem que proceder a
investimentos suplementares ao nível da produção e da distribuição, que necessariamente se
repercutem em condições tarifárias mais gravosas para os consumidores.
5.2.3 Subutilização da capacidade instalada
A energia reativa, ao sobrecarregar uma instalação elétrica de baixo fator de potência inviabiliza a sua
plena utilização, condicionando futuras ampliações. A entrada em funcionamento de novos
equipamentos pode implicar investimentos vultuosos, que seriam certamente evitáveis se o fator de
potência apresentasse valores suficientemente altos para reduzir significativamente o pedido de energia
reativa à rede. Os investimentos referidos reportam-se normalmente à utilização de transformadores
de maior potência que o necessário (veja-se o exemplo da tabela abaixo), ou a aparelhagem
sobredimensionada.
Variação da Potência dos transformadores em função do Fator de Potência
Potência útil
absorvida (kW)
800
Fator de
potência
Potência dos
transformadores
(kVA)
0,5
1600
0,8
1000
1,0
800
fig 8
24
manual de boas práticas
5.2.4 Cabos de maior secção
Para transportar a mesma potência ativa com o menor nível de perdas nos condutores, a secção destes
tem que aumentar nos termos indicados na Tabela seguinte, à medida que o fator de potência diminui.
Variação da Secção Relativa dos Condutores com o cos Φ
Secção Relativa
Fator de Potência
1.0
1
1.23
0.9 0
1.56
0.8 0
2.04
0.70
2.78
0.6 0
4.0
0.5 0
6.25
0.40
11.1
0.30
fig 9
De acordo com a tabela anterior, verifica-se que, para um fator de potência à volta de 0,7,
situação frequente em muitas instalações industriais, a secção dos condutores necessita ser dupla
da necessária para um fator de potência unitário.
Quando uma instalação absorve uma potência próxima do valor para que foi dimensionada, os
circuitos ficam de imediato sujeitos a sobrecarga se o fator de potência baixa. Quando isto
acontece ou quando se instalam novos equipamentos, aumentando assim a potência instalada,
verifica-se que a atitude normalmente tomada pelos utilizadores consiste em instalar novos
circuitos para redistribuição das cargas.
Contudo, seria economicamente mais vantajoso fazer subir o fator de potência ao nível de cada
recetor, evitando assim o trânsito de energia reativa pelos cabos de alimentação, reduzindo as
perdas energéticas por aquecimento e incrementando a sua capacidade de transporte.
5.2.5 Fatores de Potência dos recetores mais usuais
É importante conhecer o fator de potência dos recetores que mais correntemente se encontram
na indústria, tendo em vista avaliar a sua influência no pedido de energia reativa à rede de
distribuição.
Na tabela seguinte indica-se alguns dos fatores que exercem a maior influência na variação do
cos Φ para os equipamentos elétricos mais utilizados.
25
manual de boas práticas
Motores
0,17 a 0,85
Transformadores
0,85 a 0,98
Fornos de indução
0,85
Lâmp. Fluorescentes
0,5
Lâmp. de Descarga
0,4 a 0,6
fig 10
5.2.6 Determinação do Fator de Potência
Para se melhorar o Fator de Potência de uma instalação ou de um recetor, é importante proceder à
sua determinação nos locais mais adequados. Utilizando fasímetros de pinças portáteis (como ilustra
a figura), podem efetuar-se medidas junto de cada equipamento, selecionando aqueles que carecem
de correção individual.
Nos Quadros Parciais mais importantes e no Quadro Geral da instalação é recomendável a utilização
de fasímetros fixos, que representam um investimento pouco significativo face às vantagens decorrentes
da sua utilização.
5.3 Como compensar o Fator de Potência
Como se disse, a compensação do fator de potência traz grandes vantagens não só para o produtor mas
também ao consumidor, permitindo a este menores encargos com a energia e melhor rendimento dos
sistemas elétricos. Há duas maneiras de conseguir com que o fator de potência seja melhorado num
circuito de utilização:
Reduzindo o consumo de energia reativa.
Compensando artificialmente o consumo de energia reativa.
Como se sabe, um grande consumo de energia reativa conduz a um fator de potência baixo, o que
significa na prática que se está a desperdiçar uma quantidade de energia sem produzir trabalho útil.
Esta situação é prejudicial não só ao produtor e consumidor de energia mas também à economia,
especialmente nos países que, como Portugal, importam de terceiros quase toda a energia primária
para transformar em energia elétrica.
Referimos duas maneiras de melhorar o fator de potência. No entanto, só uma delas é frequentemente
usada, a compensação artificial recorrendo à utilização de condensadores estáticos, que corresponde
em associar ao recetor que queremos compensar um elemento capacitivo que lhe vai fornecer a energia
reativa necessária.
A solução de reduzir o consumo de energia reativa apresenta-se mais complexa, dado que requer um
conhecimento detalhado, não só do regime de trabalho das cargas, como também das modificações
26
manual de boas práticas
a efetuar nas instalações de modo a permitir uma distribuição de funcionamento das cargas com bom
e mau fator de potência que no conjunto permitam bons valores de fator de potência.
Para fazer a compensação liga-se um condensador em paralelo com a carga indutiva, de tal forma que
as componentes reativas da carga e do condensador tendem a compensar-se. Essa compensação pode
ser parcial, caso a componente capacitiva não anule totalmente a componente indutiva, ou total no
caso de as duas componentes se anularem mutuamente obtendo-se um fator de potência unitário.
Este último caso corresponde à melhor situação possível em que só circula a potência ativa.
Neste sentido, e considerando que a compensação do fator de potência influencia a redução do
consumo de energia primária necessária para a produção de energia elétrica, a compensação do fator
de potência pode ser considerada como uma forma de condicionamento da procura de eletricidade.
5.3.1 Modos de compensação do Fator de Potência
Na compensação do fator de potência, antes de colocar os condensadores há que fazer um estudo
rigoroso da instalação de forma a que se escolha a melhor localização possível para estes. Entretanto
as soluções possíveis devem estar entre as seguinte
5.3.1.1 Compensação Individual
É efetuada ligando os condensadores junto ao equipamento cujo fator de potência se pretende
melhorar. Representa, do ponto de vista técnico, a melhor solução, apresentando as seguintes
vantagens:
Reduz as perdas energéticas em toda a instalação, diminuindo os encargos com
a energia elétrica;
Diminui a carga sobre os circuitos de alimentação dos equipamentos compensados;
Melhora os níveis de tensão em toda a instalação.
No entanto, este método, apresenta as seguintes desvantagens:
As despesas de instalação são maiores do que nas outras opções;
É difícil ajustar a potência de compensação de qualquer equipamento para as potências
normalmente disponíveis no mercado.
fig 11
27
manual de boas práticas
5.3.1.2 Compensação por grupos de recetores
A bateria de condensadores é instalada por forma a compensar um sector, ou um conjunto de
máquinas. É colocada junto ao Quadro Parcial que alimenta esses recetores.
A potência necessária será menor que no caso da compensação individual, o que torna a instalação
mais económica.
5.3.1.3 Compensação geral
A bateria de condensadores é instalada à saída do transformador ou do Quadro Geral se a instalação
for alimentada em Baixa Tensão.
Utiliza-se em grandes instalações elétricas, com um grande número de recetores de potências diferentes
e regimes de utilização pouco uniformes.
fig 12
5.3.1.4 Compensação combinada
Em muitos casos, utilizam-se conjuntamente os diversos tipos de compensação, conforme se ilustra
na figura seguinte:
fig 13
28
manual de boas práticas
5.3.1.5. Compensação com regulação automática
Nas formas de compensação geral e por grupos atrás referidas, é usual utilizar-se uma solução em que
os condensadores são agrupados por escalões controláveis individualmente. Um relé barimétrico,
sensível às variações de energia reativa, comanda automaticamente a ligação dos condensadores
necessários à obtenção do cos Φ desejado.
Obtém-se deste modo uma adaptação imediata da compensação às variações de carga, evitando-se
o envio de energia reativa para a rede de distribuição.
Se considerarmos por exemplo, o caso de uma fábrica onde se chegou à conclusão de que é necessário
fazer a compensação do fator de potência, o estudo prévio vai debruçar-se sobre a localização dos
condensadores, tendo que se ponderar os prós e os contras da localização em diversos pontos,
correspondentes às compensações referidas antes:
No quadro geral da fábrica;
No quadro parcial de um grupo de motores;
Em cada motor ou carga isolada.
5.3.2 Aspetos técnico-económicos e alguns benefícios de uma compensação
Nesta análise há que ter em consideração diversos aspectos técnico-económicos dos quais podemos
salientar os seguintes:
O preço dos condensadores é para uma potência igual, mais baixo em média tensão que em
baixa tensão. Mas em contrapartida, a aparelhagem de comando é mais cara em média tensão;
O preço e despesas de instalação são menores para uma bateria única de grande potência do que
para várias pequenas baterias espalhadas pela instalação;
A comutação manual ou automática de baterias em escalões segundo a carga reativa a fornecer,
encarece a aparelhagem mas melhora as condições de exploração, evitando a situação que muitas vezes
não é tolerada pelo distribuidor de energia, que é o envio de energia reativa para a rede em períodos de
vazio diagrama de cargas;
A compensação descentralizada diminui as perdas, o que deve ser contabilizado nos benefícios.
A análise das vantagens e desvantagens dos vários modos de compensação, pode ser mais ou menos
exaustiva, dependendo dos critérios adotados. No entanto, a experiência tem conduzido a algumas
regras gerais para que se obtenha uma compensação económica e eficaz, entre elas as seguintes:
Deve-se colocar sempre que viável o gerador de VAr’s no ponto da instalação onde se faz
consumo da energia reativa, para evitar as perdas e quedas de tensão devidas ao transporte da componente reativa da corrente;
Quando existem motores assíncronos de potências consideráveis ligados à rede, a compensação deve ser feita por meio de um condensador ligado nas vizinhanças do interruptor de manobra do motor;
Se quiser fazer a compensação do fator de potência dum transformador, esta deve ser feita do lado da baixa tensão, e a potência do condensador não deve ultrapassar a correspondente ao 29
manual de boas práticas
funcionamento em vazio do transformador, quando não automática;
Em média tensão não é, regra geral, económico instalar baterias com menos de 240 KVAr. Acima de 10000 KVAr deve-se utilizar condensadores síncronos;
A montagem dos condensadores não deve interferir no funcionamento das cargas que
estes compensam.
A compensação pode ser feita ao nível do quadro geral, dos quadros parciais ou ao nível das máquinas.
A primeira solução é a mais aconselhável quando se tem por objetivo imediato a redução da faturação
de energia reativa.
No caso da compensação parcial e local, o objetivo não pode ser apenas o de diminuir a fatura de
energia elétrica pela diminuição de Q, mas também o de melhorar o rendimento da própria instalação,
pois que se a compensação é local deixa de circular energia reativa na própria instalação, diminuindo as
perdas por efeito de joule e consequentemente a faturação de energia ativa. Permite ainda diminuir o
investimento em cablagem de instalações novas, com a diminuição da secção dos condutores necessária
para uma mesma potência ativa.
Em contrapartida, a compensação descentralizada tem a desvantagem de ser mais cara, pelo que têm
que se efetuar cálculos para verificar se o aumento do custo da descentralização compensa em relação
ao acréscimo de vantagens obtidas.
Sabe-se que nem sempre os motores estão a funcionar à plena carga, o que faz variar o seu fator de
potência. Assim, para um dado nível de compensação definido admitindo o regime nominal de
funcionamento, nada garante que o fator de potência se mantém num regime de carga diferente.
O que acontece normalmente é que na situação de baixar a carga da instalação, ou em vazio, não só
o fator de potência não é o mesmo, como podem ocorrer sobretensões perigosas se a capacidade ligada
permanecer determinada para a carga nominal.
Para resolver este problema utiliza-se a compensação automática, agrupando baterias de condensadores
em escalões, e em função da carga e do fator de potência detetado e desejado, os condensadores são
automaticamente controlados de modo a obter sempre o fator de potência dentro dos limites
previamente estabelecidos.
Chegados à conclusão que é aconselhável fazer a compensação, como calcular a potência dos
condensadores a instalar.
Um processo simples, essencialmente utilizado na compensação centralizada, é utilizar as faturas
de energia e uma estimativa do número de horas de funcionamento.
5.3.3 Diversos benefícios devem ser considerados na ponderação de um investimento em
compensação do fator de potência:
Aumento da potência disponível na instalação.
Diminuição dos encargos de manutenção. Com a compensação a instalação passa a funcionar melhor, sem sobrecargas, o que conduz a uma vida útil maior dos equipamentos e menor probabilidade de avarias.
Diminuição da fatura de energia, quer por diminuição da energia reativa, quer por diminuição 30
manual de boas práticas
de energia ativa de perdas no caso de optar por compensação descentralizada.
Como exemplo consideremos a figura que representa uma hipotética instalação e a localização das
várias escolhas possíveis para a compensação.
Os benefícios da compensação do fator de potência ao nível da produção e transporte:
benefícios diretos, provenientes da diminuição das perdas e custos de energia;
aumento da estabilidade da rede do sistema elétrico de energia, traduzido na melhoria da
estabilidade transitória e suporte de tensão;
melhoria da estabilidade transitória – A estabilidade do sistema pode ser analisada pelo método da solução indireta, resolvendo a equação de oscilação do sistema antes e depois de uma falha, ou por métodos diretos entre os quais o da igualdade de áreas, embora o seu sucesso seja
limitado a um sistema simplificado constituído por uma só máquina;
suporte de tensão – A tensão aos terminais de um recetor ligado a uma linha de transmissão,
é função da impedância da linha, da própria carga e do fator de potência da mesma, pois que
a queda de tensão entre o início da linha e o recetor depende da corrente que ele transporta e
da impedância.
Neste sentido, ao ligar ou desligar cargas alimentadas por uma linha, aumenta ou diminui a corrente
a transportar, que por sua vez aumenta ou diminui a queda de tensão entre o início e o fim da linha.
Os aumentos ou diminuições das quedas de tensão são traduzidos por variações da amplitude de tensão
na carga.
5.4. Métodos de gerar energia reativa (VAr’s)
Considerámos anteriormente que a compensação do fator de potência é efetuado através da
colocação de condensadores em paralelo com as cargas ou sistemas a compensar. Isto porque, por
definição ao falar de condensadores se associa logo a ideia de geração de energia reativa por parte
destes que é o princípio da compensação do fator de potência.
A característica de produção de energia reativa, necessária à compensação do fator de potência, não é
exclusiva dos condensadores. Pode também ser obtida em instalações industriais a partir de geradores
e motores síncronos sobreexcitados, ou por conversores de eletrónica de potência de modo que a
corrente resultante injetada na instalação seja capacitiva.
Na compensação do fator de potência em instalações industriais, além da fonte de produção de energia
reativa têm que ser consideradas as condições de funcionamento da instalação particular de modo que
em cada momento seja produzida a energia necessária à obtenção do fator de potência de referência
desejado.
Neste contexto, apresentamos no presente capítulo os métodos tradicionais utilizados para a
compensação do fator de potência, bem como os métodos mais recentes que cada vez mais têm vindo
a ser implementados na prática.
31
manual de boas práticas
5.4.1 Motor síncrono sobreexcitado
O motor síncrono tem uma característica muito importante, que consiste na possibilidade de o seu
fator de potência poder ser controlado através da intensidade da corrente aplicada ao enrolamento de
campo.
Quando o motor é sobreexcitado, a corrente absorvida da rede está em
avanço relativamente a tensão, comportando-se como um condensador trifásico com possibilidade de
controlo da potência reativa fornecida, por controlo da corrente de excitação fornecida ao enrolamento
de campo.
No caso em que o enrolamento de campo é subeexcitado, o motor funciona como uma reactância e a
corrente absorvida fica em atraso relativamente à tensão.
De seguida apresenta-mos as duas situações através da representação vetorial da equação do motor
V = E + jX.
V : Tensão aplicada ao motor (V)
E : Força contra-electromotriz (V)
I : Corrente absorvida pelo motor (A)
X : Reactância do motor (Ω)
Φ : desfasamento entre a corrente e a tensão(graus)
O motor síncrono pode então ser utilizado como compensador do factor de potência em instalações
industriais, como alternativa ao condensador.
5.4.2 Condensador
Por definição o condensador gera energia reativa quando ligado a uma fonte de corrente alternada.
Por este facto ele tem sido associado a diversos modos de controlo para compensar o factor de potência.
Dado uma instalação industrial ter um diagrama de carga variável ao longo do tempo, é de considerar
que também a energia reativa necessária seja variável com o tempo.
O condensador, sendo um elemento de capacidade fixa, de valor determinado no ato da sua construção,
é associado a elementos de controlo para que a saída de VAr’s seja o mais próxima possível da necessária
em cada instante ao longo do tempo. Assim temos vários tipos de controlo associados aos
condensadores.
Ligação direta do condensador em paralelo com a carga este método é basicamente utilizado quando
se pretende compensar o fator de potência de uma carga individual, sendo o condensador ligado ou
desligado ao mesmo tempo que a carga, como representado na figura seguinte:
Pondamprora, ses et, avocaecus hocchuit, Ti. Gra? Mantis cre por quid contiu etia rehenat iliceperis
fig 14
32
manual de boas práticas
5.4.2.1 Ligação de condensadores em baterias de condensadores com
controlo manual.
Este método é um método usado no passado, permitindo ajustar as necessidades de potência reativa
da instalação, através do operador humano. O operador liga e desliga as baterias
de condensadores de acordo com as cargas que estão ligadas em cada momento.
fig 15
5.4.2.2 Ligação de condensadores em baterias e controlo automático
(por relé varimétrico).
Este método é análogo ao anterior, o operador é substituído por um relé varimétrico, que liga ou
desliga, através de contactores, os elementos de bateria necessários em cada momento ao ajuste mais
próximo do factor de potência desejado.
No relé varimétrico é introduzido o valor de referência pretendido como resultado e das leituras
efectuadas e das referenciadas faz o controlo ligando e desligando o mais adequado para o momento.
Este método comparado ao anterior melhora a eficiência, evitando erros do operador e diminui a mão
de obra.
5.4.3 Condensadores associados à Eletrónica de Potência
As técnicas referidas atrás são as mais vulgarizadas. No entanto, têm o grave problema de a regulação
da saída de energia reativa não ser contínua, pois ao ligar e desligar através de contatores os elementos
de condensadores das baterias, a energia reativa tem uma variação discreta ficando o fator de potência
num valor ligeiramente superior ou inferior ao valor de referência pretendido.
Com a evolução registada no domínio da eletrónica de potência é atualmente possível ligar e desligar
condensadores com frequências elevadas, intensidade de corrente e tensões consideráveis, o que permite
regular de forma quase contínua a energia reativa fornecida a uma instalação.
Há vários tipos de associação de condensadores e eletrónica de potência usados na compensação do
fator de potência:
33
manual de boas práticas
Condensador (TSC) ‘Tiristor-Switched’ – Consiste na associação dum condensador em série com válvula bidirecional de tiristores e uma bobina limitadora de corrente, especialmente no caso de anomalias.
Esquema de uma ligação (TSC):
fig 16
O conjunto é ligado em paralelo com a rede onde se pretende compensar o fator de potência.
Para que o tirístor conduza é necessário que lhe seja enviado um impulso de corrente na porta,
e permaneça em condução até ao instante em que a corrente passa por zero.
Caso se pretenda que ele continue em condução é necessário o reenvio do impulso de comando.
Controlando o momento do envio dos impulsos de controlo para a condução dos tirístores podemos
controlar a energia reativa fornecida, desde o máximo admissível pelo condensador até ao mínimo
de zero. Ao desligar o condensador, este fica com a tensão aos seus terminais igual ao valor de tensão
de linha no momento de corte, pelo que normalmente os condensadores têm associada uma resistência
que permite a descarga nos momentos em que estes estão desligados.
Condensador fixo, associado em paralelo com uma bobine controlada
por válvula de tirístores (FC-TCR).
fig 17
Esta estrutura de ligação tem a vantagem de aproveitar o condensador, para fornecer a energia reativa
necessária mas também, se selecionado como filtro dos harmónicos produzidos pelas diversas
interrupções e restabelecimento de condução provocados pelo controlo da válvula de tirístores, elimina
ruídos que podem interferir em leituras e eventuais sinais de comando usados na instalação.
Neste caso, o condensador é dimensionado para permitir fornecer a energia reativa máxima necessária
à compensação da instalação quando ligado permanentemente. O que vai regular a saída de energia
reativa desde o zero ao valor máximo é a oposição feita pela bobine que, é controlada pela válvula
bidirecional de tirístores.
34
manual de boas práticas
6 ENERGIAS RENOVÁVEIS
6.1 Energia fotovoltaica
Existem dois tipos de sistemas fotovoltaicos:
sistemas autónomos.
sistemas ligados à rede;
No último caso, o aproveitamento da energia solar precisa de ser ajustado à procura energética. Uma
vez que a energia produzida não corresponde (na maior parte das vezes) à procura pontual de energia
do consumidor em causa, torna-se obrigatório considerar um sistema de armazenamento (baterias)
e meios de apoio complementares de produção de energia (sistemas híbridos).
No caso dos sistemas com ligação à rede, a rede pública de distribuição de eletricidade opera como
um acumulador de energia elétrica. Nestes sistemas, a totalidade da energia produzida é injetada
na rede pública de distribuição de energia elétrica.
6.1.1 Sistemas autónomos
Os sistemas autónomos constituíram o primeiro campo de operação económica da tecnologia
fotovoltaica. A aplicação deste tipo de sistemas autónomos, observa-se onde o fornecimento de
energia através da rede pública de distribuição de energia elétrica, não se verifica por razões técnicas
e/ou económicas. Nestes casos, os sistemas fotovoltaicos autónomos podem constituir alternativas
com uma vertente económica de elevado interesse.
Na prática, os sistemas autónomos precisam de acumular energia, para compensar as diferenças
existentes no tempo entre a produção de energia e a sua procura. As baterias recarregáveis são
consideradas apropriadas como acumuladores de energia. Em geral, a utilização de acumuladores
obriga a que se torne indispensável a utilização de um regulador de carga adequado que faça a gestão
do processo de carga, por forma a proteger e garantir uma elevada fiabilidade e um maior tempo de
vida útil dos acumuladores.
6.1.2 Sistemas ligados à rede
Um dos aspetos mais importantes dos sistemas fotovoltaicos ligados à rede, tem sido a sua interligação
à rede pública elétrica.
De início, o local preferencial para a instalação técnica fotovoltaica, foi o topo dos telhados dos
edifícios. Posteriormente, a integração dos sistemas fotovoltaicos em diferentes tipos de prédios
(apartamentos, escolas, centros comerciais), tem vindo a ganhar um espaço cada vez maior.
Paralelamente, a utilização da tecnologia fotovoltaica em diferentes formas de construção, como
por exemplo nos painéis anti-ruído das auto-estradas, está também a crescer de forma acentuada.
Um outro tipo de projeto, também em franca expansão, refere-se aos grandes projectos fotovoltaicos
que são construídos à superfície do solo, formando grandes centrais fotovoltaicas ligadas à rede. Este
tipo de projeto fotovoltaico tem vindo a ser promovido por empresas operadoras do sector eléctrico.
35
manual de boas práticas
6.1.3 Avaliação económica
Num sistema fotovoltaico, os custos de investimento inicial determinam os custos de produção da
energia elétrica gerada, uma vez que não existem custos adicionais com combustíveis. No que respeita
aos custos correntes - seguros, manutenção, etc., são de reduzido significado.
Considerando os custos de produção de energia, os sistemas fotovoltaicos podem ser comparados
com outros sistemas de produção de energia, podendo assim ser calculados os níveis de compensação
de cobertura de custos, para os diferentes sistemas de produção e fornecimento de energia elétrica à rede
pública de distribuição.
O desejado retorno do capital investido inicialmente, tem uma influência decisiva no cálculo dos custos
de produção de energia. Os cálculos económicos que excluem os juros e a valorização do capital
investido, apresentam-se com extrema simplicidade. Neste caso, são considerados os custos de
investimento inicial e determinados os custos gerais nos quais se incorrerá durante o tempo de vida
útil do sistema, custos de operação nomeadamente os custos operacionais, de manutenção, prémios de
seguros, entre outros eventuais custos que, como já referido, assumem uma reduzida expressão com o
presente tipo de sistemas.
Se as instalações fotovoltaicas são integradas no edifício durante a sua construção, tendo sido
considerada a sua localização desde o início do projeto de construção do edifício, os sistemas
fotovoltaicos integrados nos telhados ou nas fachadas podem ter como resultado poupanças
consideráveis nos materiais de construção.
6.2 Breves notas sobre a radiação solar
O Sol fornece energia na forma de radiação, que é a base de toda a vida na Terra. No centro do Sol,
a fusão transforma núcleos de hidrogénio em núcleos de hélio. Durante este processo, parte da massa
é transformada em energia. O Sol é, assim, um enorme reator de fusão. Devido à grande distância
existente entre o Sol e a Terra, apenas uma mínima parte (aproximadamente duas partes por milhão)
da radiação solar emitida atinge a superfície da Terra. Esta radiação corresponde a uma quantidade
de energia de 1x1018 KWh/ano.
6.2.1 Os tipos de energia predominantemente utilizados na era industrial são limitados
A quantidade de energia solar que atinge a superfície da Terra corresponde, aproximadamente, a dez mil
vezes à procura global de energia. Assim, teríamos de utilizar apenas 0,01 % desta energia para satisfazer
a procura energética total da humanidade.
6.2.2 Distribuição da radiação solar
A intensidade da radiação solar fora da atmosfera, depende da distância entre o Sol e a Terra.
Durante o decorrer do ano, pode variar entre 1,47 x 108 km e 1,52 x 108 km. Devido a este facto,
a irradiância E0 varia entre 1.325 W/m2 e 1.412 W/m2. O valor médio é designado por constante
36
manual de boas práticas
solar, EO = 1.367 W/m².
No entanto, apenas uma parte da quantidade total da radiação solar atinge a superfície terrestre. A
atmosfera reduz a radiação solar através da reflexão, absorção (ozono, vapor de água, oxigénio, dióxido
de carbono) e dispersão (partículas de pó, poluição). O nível de irradiância na Terra atinge um total
aproximado de
1.000 W/m2 ao meio-dia, em boas condições climatéricas, independentemente da localização. Ao
adicionar a quantidade total da radiação solar que incide na superfície terrestre durante o período de
um ano, obtém-se a irradiação global anual, medida em kWh/m2. Esta parâmetro varia de um modo
significativo com as regiões, como se pode observar na figura 2.20.
Distribuição global da irradiação solar em Wh/m2
fig 18
Fonte: Atlas Europeu de Radiação Solar – referência Scharmer, K and J.Greif, Eds (2000)
37
manual de boas práticas
6.2.3 Radiação direta e difusa
A luz solar que atinge a superfície terrestre, é composta por uma fração direta e por uma fração difusa.
A radiação direta vem segundo a direção do Sol, produzindo sombras bem definidas em qualquer objeto.
Por outro lado, a radiação difusa carece de direcção específica.
Nos dias claros, a fração da radiação direta prevalece. No entanto, na maioria dos dias cobertos de nuvens
(especialmente no Inverno), a radiação solar é quase completamente difusa. Em Portugal, a proporção da
radiação solar difusa durante um ano, é cerca de 40 % para 60 % de radiação direta.
6.2.4 Definição do ângulo
O conhecimento exato da localização do Sol, é necessário para determinar os dados de radiação e a
energia produzida pelas instalações solares. A localização do Sol pode ser definida em qualquer local,
pela sua altura e pelo seu azimute.
6.2.5 Posição e espetro do Sol
A irradiância solar depende da altura do Sol. Esta é calculada a partir de uma base horizontal.
Devido à trajetória do Sol, a altura do Sol muda durante o dia e também durante o ano.
No seu percurso através da atmosfera, a irradiância é reduzida por:
Reflexão atmosférica
Absorção pelas moléculas da atmosfera (03, H20, 02, CO2)
Dispersão de Rayleigh (dispersão molécular)
Dispersão de Mie (dispersão por partículas de pó e poluição do ar)
Influências climatéricas locais como as nuvens, a chuva ou a neve, levam a uma maior redução
da radiação.
6.2.6 Radiação solar em planos inclinados
A radiação solar é sempre maior numa área que se estende perpendicularmente em relação aos raios
solares, do que numa área horizontal das mesmas dimensões. Uma vez que o azimute e a altura solar
mudam ao longo do dia e do ano, o ângulo de incidência da radiação solar varia constantemente na
maior parte das áreas potenciais ao aproveitamento da energia solar (telhados,....). A análise da radiação
anual ajuda a equacionar a conveniência das áreas existentes, tendo em conta o seu aproveitamento solar.
Para ilustrar este aspecto, a figura 2.29 mostra o exemplo de Lisboa, a qual representa a irradiação solar
anual que incide numa área de um metro quadrado, em função do azimute e da altura solar (média a
longo prazo).
38
manual de boas práticas
Irradiação solar global para diferentes orientações da superfície recetora
fig 19
A orientação da instalação solar, tem por resultado diferentes níveis de irradiação. Em Portugal,
a orientação ótima de uma instalação é a Direção Sul, com um ângulo de 35º de inclinação. Neste
caso, o nível de irradiação é quinze por cento maior do que numa área horizontal (ângulo de
inclinação: β = 0).
A construção de instalações solares em telhados inclinados, com orientações diferentes à da posição
ótima, traduz-se numa menor produção de energia devido à redução da radiação. Uma orientação para
Sudoeste ou Sudeste dos telhados, ou uma inclinação entre 20º e 50º, implicam uma redução máxima
da energia produzida de dez por cento. Os telhados com uma orientação que varie ainda mais da
posição ótima, podem também ser explorados, mas nesta situação a menor irradiação deverá ser
equacionada.
A utilização das fachadas para a integração de tecnologias solares implica uma produção de energia
menor, devido à redução significativa da irradiação. Neste caso, a boa visibilidade da instalação solar,
aspetos de design, entre outros fatores, têm um papel vital para a decisão final sobre a construção da
fachada com este material.
39
manual de boas práticas
6.3 Breves notas sobre a energia solar térmica
6.3.1 Radiação solar proveniente do sol
6.3.1.1 Energia solar
A maior fonte de energia disponível na Terra provém do sol. A energia solar é indispensável para
a existência de vida na Terra, sendo o ponto de partida para a realização de processos químicos
e biológicos.
Por outro lado, a energia proveniente do Sol é das mais “amiga do ambiente”, podendo ser utilizada
de diversas maneiras.
Tendo em conta que o Sol se encontra a 143 milhões de quilómetros da Terra apenas uma pequena
fração da energia irradiada está disponível. No entanto a energia fornecida pelo Sol durante um quarto
de hora é superior à energia utilizada, a nível mundial, durante um ano.
Os astrofísicos consideram que o sol tem aproximadamente 5 biliões de anos. Com uma expectativa
de existência de 10 biliões de anos o sol pode ser considerado como fonte de energia para os próximos
5 biliões de anos. Assim, de uma perspetiva humana, o sol apresenta uma disponibilidade ilimitada.
6.3.2 Bases astronómicas e meteorológicas
A energia irradiada pelo sol, para a atmosfera terrestre é praticamente constante. Esta energia irradiada
ou intensidade de radiação é descrita como a constante solar relativa a uma área de 1 m2.
Esta constante está sujeita a pequenas alterações, provocadas pela variação da atividade solar e com
a excentricidade da órbita da Terra. Estas variações, que se detetam para a gama dos raios UV são
menores que 5%, e não são significativas para as aplicações de tecnologia solar. O valor médio
da constante solar é E0 = 1.367 W/m².
A radiação solar tem diversas componentes: a radiação solar direta proveniente do sol, que atinge a terra
sem qualquer mudança de direção e a radiação difusa, que chega aos olhos do observador através da
difusão de moléculas de ar e partículas de pó. A radiação difusa inclui também a radiação refletida pela
superfície terrestre. A soma da radiação difusa e direta equivale à radiação solar global EG.
Quando o Sol se localiza verticalmente, acima de uma determinada localização, a radiação efetua o
caminho mais curto através da atmosfera. Por outro lado, quando o Sol se encontra num ângulo mais
baixo a radiação percorre um caminho mais longo, sofrendo a radiação solar uma maior absorção e
difusão e estando disponível uma menor intensidade de radiação. O fator “Massa de Ar” (MA)
define-se como a medida do número de vezes que o caminho da luz solar até à superfície da terra
corresponde à espessura de uma atmosfera. Usando esta definição com o Sol numa posição vertical
(JS = 90°) obtém-se um valor de MA = 1.
A nebulosidade ou o estado do céu é o segundo fator decisivo - depois das condições astronómicas – a
afetar a disponibilidade de radiação solar. A energia irradiada tal como a quantidade de radiação difusa
e direta varia com a quantidade de nuvens.
40
manual de boas práticas
Com base em dados de irradiação difusa e direta, para a Cidade de Lisboa, verifica-se que a
proporção média da radiação solar difusa é de 40% da radiação global, sendo que nos meses de inverno
esta proporção aumenta.
Para diferentes ângulos de incidência do sol ao longo do ano, a uma determinada latitude, existe um
valor máximo de radiação produzida que poderá ser obtido se a superfície recetora estiver inclinada a
um determinado ângulo. O ângulo de inclinação ótimo, para os meses de Inverno (menor radiação)
é maior que no Verão por causa da menor altura solar.
A tecnologia solar térmica usa a fonte ilimitada de energia oferecida pelo sol e fornece um contributo
ativo na diminuição dos perigos relacionados com a diminuição dos recursos energéticos.
6.3.3 Mudanças climáticas e as suas consequências
A utilização crescente de recursos energéticos finitos, nomeadamente os recursos fósseis apresentam
impactes no clima e no meio ambiente que sofrem mudanças e prejuízos irreversíveis que aumentam
com a utilização de combustíveis.
Este problema deve-se à emissão de substâncias perigosas, tais como o dióxido de enxofre, monóxido
de nitrogénio e dióxido de carbono. O dióxido de enxofre e o monóxido de nitrogénio são substâncias,
que contribuem para o aparecimento de chuvas ácidas, enquanto que o dióxido de carbono contribui
para o aumento do efeito de estufa, que é responsável pelo aquecimento da atmosfera terrestre. Neste
momento, a concentração de CO2 na atmosfera aumenta a taxas cada vez mais elevadas.
6.3.4 Argumentos a favor dos sistemas solares
Em Portugal, a utilização de coletores solares encontra-se numa fase de arranque, pese embora as
condições excecionais de disponibilidade do recurso energético e da tecnologia que apresenta o mesmo
nível de outros países europeus. Verifica-se que o mercado atual é muito pequeno e que as empresas que
trabalham no setor são de um modo geral pequenas empresas com capacidades financeiras limitadas.
Sente-se ainda a necessidade de formação de pessoal especializado em quantidade para desenvolver o
mercado.
Cada metro quadrado de superfície de coletores solares que se instala contribui para a proteção do
clima:
Os proprietários destes sistemas não têm que esperar por decisões política ou mudanças globais.
Transmitem uma imagem positiva aos mais jovens;
Os sistemas solares são um sinal de um nível de responsabilidade elevado, uma consciência e empenho em relação à proteção ambiental;
Os proprietários de sistemas solares tornam-se menos dependentes do aumento dos preços
de energia;
Operadores de sistemas solares beneficiam de vantagens em taxas e financiamento do governo;
41
manual de boas práticas
Sistemas solares térmicos para abastecimento de água quente são tecnicamente desenvolvidos
e têm um tempo de vida de 20 anos;
Um sistema solar standard instalado na latitude de Portugal pode fornecer energia suficiente para cobrir a 100% a energia necessária para ter água quente entre os meses de Maio a Setembro;
A instalação de sistemas solares para aquecimento de água nas piscinas é económico e pode ser amortizado num curto espaço de tempo;
Durante o tempo de vida útil os sistemas solares disponibilizam uma reserva de energia cerca de 13 vezes maior do que a utilizada na sua construção;
Os sistemas solares requerem pouca manutenção e a energia produzida está constantemente disponível;
A tecnologia solar cria emprego na produção, instalações e serviços de manutenção;
Com a diminuição crescente das reservas de energia estamos perante um esforço para a
distribuição relativa. Os que começam a usar sistemas de energia solar no tempo certo
contribuem significativamente para diminuir guerras cujo objetivo passa pelo controlo
de recursos energéticos.
6.3.5 Iniciativa Pública Água Quente Solar para Portugal
Embora Portugal seja um dos países da Europa com maior incidência de radiação solar - cerca de 3 mil
horas de sol por ano em algumas regiões - verifica-se que o mercado nacional de coletores solares para o
aquecimento de água tem uma dimensão muito inferior à de outros países e que o aproveitamento deste
recurso renovável está muito longe de atingir o potencial de 2,8 milhões de m2 de coletores solares,
estimado pelo FORUM Energias Renováveis em Portugal em 2001.
O objetivo específico do programa Água Quente Solar para Portugal é a criação de um mercado
sustentável de coletores solares para o aquecimento de água, com ênfase na vertente "Garantia da
Qualidade", de cerca de 150.000 m2 de coletores por ano, que poderá conduzir a uma meta da
ordem de 1 milhão de m2 de coletores instalados e operacionais até 2010.
Por forma a atingir o objetivo definido, foi delineada uma estratégia de intervenção nas seguintes linhas:
Promoção de imagem
Propõe-se explorar o interesse económico e social da opção "energia solar" para o aquecimento de água,
através da divulgação de uma mensagem que realce os benefícios para o consumidor da utilização deste
vasto recurso energético, nomeadamente através de campanhas dirigidas ao grande público e aos profissionais do setor, a criação de uma linha verde e o desenvolvimento de um website dedicado na Internet,
onde estarão disponíveis informações técnicas e listagens de instaladores e equipamentos certificados.
Certificação de qualidade
Esta linha de intervenção propõe introduzir o conceito de garantia de qualidade dos componentes e das
instalações, gerando maior confiança nos utilizadores, mediante:
certificação obrigatória de colectores e sistemas solares térmicos, na sequência de ensaios
de qualificação;
42
manual de boas práticas
formação e certificação de profissionais (projetistas e instaladores), sendo obrigatório o recurso
a instaladores certificados para acesso aos apoios e incentivos fiscais; e
garantia mínima dos equipamentos de 6 anos.
Observatório
A tarefa prioritária do Observatório é acompanhar a implementação do programa AQSpP [Água
Quente Solar para Portugal], analisando o que se faz no terreno, através da instituição de uma
metodologia de apreciação permanente e referenciada dos componentes, instalações e instaladores,
bem como das exigências dos utilizadores face a este produto, para permitir uma avaliação do progresso
e a identificação de medidas corretivas que venham a provar-se desejáveis.
6.4 Energia Calorífica
Normalmente, o calor é produzido em sistemas de combustão. Numa pequena escala, estes sistemas
podem aquecer uma habitação, enquanto que em larga escala, numa central, o calor disponível por
meio de redes de calor pode fornecer quarteirões de uma cidade.
Para sistemas de combustão estacionários, cuja única função seja a produção de calor, predominam os
combustíveis sólidos, no que diz respeito à biomassa. A madeira, como resíduo ou matéria-prima, pode
ser usada para geração de calor, com baixos custos de processamento, de trituração ou secagem.
6.5 Energia mecânica
A energia mecânica é produzida por meio de geradores de calor e energia, como as máquinas a vapor.
Nestas, o combustível líquido ou gasoso é inflamado nos cilindros de um motor de combustão.
Os sistemas que produzem energia mecânica, em motores de combustão ou em turbinas de combustão
direta e indireta, são acoplados a geradores elétricos. Estes convertem a energia mecânica em energia
elétrica.
A utilização de energia mecânica para produção de energia elétrica gera aproximadamente dois terços
de calor, para um terço de eletricidade, o que demonstra o aumento da eficiência económica da
cogeração (produção simultânea de calor e eletricidade) em aplicações estacionárias.
A expansão da mistura combustível/ar, causada pela combustão é então convertida em energia.
O calor produzido por este processo tem de ser dissipado para o ambiente, através de um sistema
de arrefecimento.
43
manual de boas práticas
A utilização de biodiesel na Europa, por exemplo, como uma mistura de etanol em França, e o uso de
etanol puro no Brasil, são exemplos de uso de fontes de biomassa com sucesso, no setor dos transportes.
Os óleos vegetais do sarmento ou sementes de girassol e o álcool produzido da biomassa, é possível
cobrir as necessidades de mobilidade da sociedade. Os combustíveis de biomassa são uma alternativa
técnica, equivalente às fontes de energia fóssil.
O biogás, proveniente dos aterros, da reciclagem de resíduos agrícolas ou de outros resíduos orgânicos
pode ser utilizado, em centrais estacionárias para produção de energia.
6.6 Bioenergia
6.6.1 Bioenergia - energia proveniente do sol
A energia solar, disponível em forma de radiação à superfície da terra, excede 11.000 vezes a energia
atualmente necessária à humanidade. A biomassa é uma forma de armazenamento da energia solar. As
plantas convertem a energia solar através da fotossíntese, com uma eficiência de 0,1%, e armazenam-na,
durante muito tempo, nas folhas, nos caules, nas flores, etc. Em condições limite, a energia na biomassa
pode ser armazenada infinitamente, sem perdas.
A biomassa é a única energia renovável que pode ser convertida em combustíveis gasosos, líquidos ou
sólidos, por meio de tecnologias de conversão conhecidas. Neste contexto, o portador universal de
energia renovável pode ser usado num vasto campo de aplicações no setor da energia.
Presentemente, é possível fornecer energia a partir da biomassa para toda a gama de aplicações
energéticas, desde o aquecimento de imóveis até ao fornecimento de combustíveis para aplicações
móveis, nomeadamente para os transportes.
A variedade de utilizações possíveis da biomassa, as vantagens de um armazenamento seguro inofensivo,
e a possibilidade de integrar fornecedores locais de combustíveis, nomeadamente empresas agrícolas e
florestais, oferecem um vasto campo de aplicações sustentáveis. Usar a biomassa como um combustível
renovável pode reduzir a pegada ecológica de todas as nações no que respeita à energia, e poderá ser a
solução para a minimização das alterações climáticas e de outros problemas ambientais. Quando se usa
a energia armazenada na biomassa, estão a ser emitidos gases com efeito de estufa, tal como o dióxido
de carbono. Contudo, a quantidade libertada é a mesma que foi consumida durante o processo da
fotossíntese, Assim, as fontes de biomassa são consideradas neutras, relativamente aos danos climáticos,
derivados do efeito estufa.
44
manual de boas práticas
Em contraste com o uso direto da energia solar ou eólica, a biomassa como portadora de energia
renovável está sempre disponível. Geralmente, depois do tratamento da biomassa, esta é convertida
em três grandes formas de energia:
eletricidade,
calor,
combustível.
Esta flexibilidade permite à biomassa estar em concorrência direta com a energia produzida por
fontes fósseis.
6.6.2 Fontes de energia eficientes
Os produtos, tais como a madeira e outros recursos renováveis como fibras e óleos, que têm biomassa,
podem substituir na totalidade fibras e materiais produzidos com derivados do petróleo.
Em contraposição aos recursos fósseis, os recursos renováveis a partir de materiais orgânicos, requerem
muito menos energia para a sua extração, processamento e venda. Como consequência, a sua produção
e processamento significam menores emissões de dióxido de carbono para a atmosfera. Para além disso,
as emissões de outros poluentes é mais baixa.
No final do ciclo de vida, os materiais orgânicos podem, na sua generalidade, ser usados sem restrições,
para a produção de energia regenerativa, contrastando com a maioria dos produtos químicos de
recursos fósseis.
Deste modo, com a utilização da madeira é possível poupar outras fontes de energia, tais como o
carvão, o óleo e o gás, e introduzir um segundo ciclo de vida para os produtos. A valorização energética
destes produtos fecha o ciclo do carbono natural.
6.6.2.1 Uso a longo prazo
Se a madeira for retirada da floresta, é geralmente transformada em materiais de construção e de
mobiliário, ou noutros bens económicos de longa duração.
O carbono armazenado na madeira e noutros produtos de fibra biológica é retido durante todo o
tempo de vida do produto. Por exemplo, uma tonelada de madeira usada para construção ou produção
de mobiliário contém 500 kg de carbono, que por sua vez armazena 1,8 toneladas de dióxido de
carbono.
6.6.2.2 Tipos de biomassa
A biomassa é a massa total de substâncias orgânicas que ocorrem num habitat.
As formas de biomassa no planeta são diversas. Para além disso, existem diferenças nas utilizações
primárias de biomassa. Além da indústria alimentar, a biomassa pode ser usada noutras indústrias,
tais como, de manufaturação ou construção.
45
manual de boas práticas
Quando o uso original termina, pode ser efetuado um uso energético secundário da biomassa.
Por exemplo, os resíduos orgânicos que são uma mistura de material desperdiçado, pode ser usado
como fonte de produção de energia regenerativa.
A energia contida nos resíduos orgânicos é geralmente usada através da geração de biogás. Nos aterros,
existe uma conversão dos resíduos orgânicos em metano. Nalguns casos, contudo, pode ser vantajosa a
fermentação direta destes resíduos em sistemas de tratamento anaeróbio. Para resíduos com alto teor de
madeira, existe a possibilidade de serem sujeitos a secagem e à queima.
Uma área de estudo de aplicações da biomassa passa pela criação de colheitas para fins energéticos, que
crescem para uso direto como combustível. Esta questão será discutida nas secções seguintes, analisando
os diversos tipos de fontes de biomassa.
6.6.2.3 Fontes de biomassa
A biomassa pode ser dividida em quatro categorias, de acordo com a sua origem:
6.6.2.3.1 Culturas para fins energéticos
As colheitas para fins energéticos são cultivadas principalmente para a produção de energia. A sua
função é capturar a radiação solar para armazená-la na biomassa. Exemplos de colheitas de energia são a
colza, o girassol, o miscanthus sinensis e o milho.
6.6.2.3.2 Resíduos agrícolas e florestais
Os resíduos que são gerados na colheita de cereais e no corte de árvores, tal como a palha e os resíduos
de madeira, são desperdícios naturais. Este grupo de “sub-produtos” é especialmente adequado para
a reciclagem energética, porque reduz os custos de produção dos produtos principais, ou aumenta o
rendimento da cadeia de cultivo.
6.6.2.3.3 Sub-produtos orgânicos
O processamento da biomassa para criação de produtos, forma um grupo adicional de sub-produtos.
Estes sub-produtos incluem os resíduos orgânicos, os efluentes da agro-pecuária e os resíduos do
processamento industrial da madeira e de fibras vegetais. Nestes casos, a reciclagem energética pode
conduzir a um aumento da utilidade e assegurar que partes do processo de produção sejam permanente
e ambientalmente sustentáveis.
6.6.2.3.4 Resíduos orgânicos
Os resíduos orgânicos incluem os resíduos domésticos e as lamas dos efluentes domésticos e industriais,
como por exemplo, os resíduos da produção alimentar.
Estes resíduos estão geralmente sujeitos à legislação respetiva.
Consequentemente, deve ser cumprida uma gama completa de requisitos legais, desde a origem até ao
46
manual de boas práticas
controlo epidémico. A biomassa vegetal encontra-se, geralmente num estado sólido agregado.
Tem ainda uma forma geométrica e um teor de água que, na maior parte dos casos e por razões
técnicas, define o uso energético direto.
6.6.3 Tipos de fontes de bioenergia
A bioenergia está disponível no mercado, em todos os tipos de formas. Este manual apresenta os
produtos mais importantes, para os três estados de agregação (sólido, líquido, gasoso), nas suas formas
comerciais usuais.
6.6.3.1 Fontes de biomassa sólida
A maior fonte de biomassa sólida provém de produtos a partir da madeira. Estes são obtidos quando
é retirada a lenha das florestas e quando os desperdícios são utilizados no processamento industrial de
produtos de madeira. Em muitos locais, outros subprodutos, nomeadamente a palha são usados para
produzir energia, a partir da biomassa.
No desbaste das florestas, além dos troncos das árvores, que são usados para as indústrias de mobiliário
e construção, são também recolhidos resíduos de madeira de qualidade inferior. Por cada hectare de
floresta, podem ser obtidas, a partir destes resíduos, 0,4 - 0,8 toneladas de lenha seca.
Para além disso, outras quantidades de resíduos de madeira, recolhidas durante ações de manutenção
da floresta, permitem um rendimento combustível anual de cerca de 1,5 toneladas por hectare, para
uma área florestal de uso permanente.
Nas explorações florestais, as árvores são derrubadas com o auxílio de máquinas, que utilizam um braço
com uma serra elétrica montada.
Adicionalmente, estas máquinas podem remover automaticamente os ramos do tronco, retirar a casca
escura da madeira e cortar o tronco em partes.
Este método significa que parte do valor acrescentado do processamento da madeira é efetuado antes
da madeira sair da floresta.
Quando os troncos redondos são transformados em pranchas e vigas, são produzidas grandes
quantidades de resíduos. Contudo, a maior parte destes é utilizada na indústria da madeira para outros
materiais. Estilhas de madeira que não têm casca, por exemplo, é uma matéria-prima para
o processamento de cartão de elevada qualidade.
Contudo, outra parte destes resíduos continua a ter fragmentos de impurezas e é, portanto, inadequada
para a utilização como matéria-prima. Estes pedaços de casca são ideais para reciclagem energética.
Devido ao elevado teor de cinzas, estes resíduos são principalmente utilizados em centrais de
fornecimento de calor de grandes dimensões e em centrais de cogeração, como substrato
de co-aquecimento.
47
manual de boas práticas
Outros resíduos significantes, provenientes da agricultura, incluem a palha e o feno. Os resíduos
de pós-colheita estão usualmente disponíveis a nível local e em grandes quantidades.
Um hectare de palha tem um teor de energia de 73 gigajoules. Este valor é aproximadamente
equivalente a 2.000 litros de óleo de aquecimento. Contudo, a palha e outros produtos deste tipo
possuem características de combustão diferentes dos combustíveis lenhosos. Consequentemente,
o ponto de fusão das cinzas e o comportamento de emissões da biomassa obriga a uma abordagem
técnica diferente.
Até à data, tem sido apenas possível conseguir uma reciclagem energética, a grande escala, de palha
em centrais de cogeração.
Para além dos materiais referidos, os produtos no final do seu ciclo de vida são ideais para a reciclagem
energética. O processamento e a combustão de madeira velha é um exemplo.
Devido à sua utilização prévia, esta biomassa pode estar contaminada com substâncias tóxicas, tais
como químicos, tintas ou algo similar. Por esta razão, muitos países definem restrições à reciclagem
energética da madeira velha.
Queimar a madeira em pequenos sistemas de combustão é permitido, se o processamento da madeira
for puramente mecânico e se a madeira contiver somente contaminantes pouco perigosos.
Para além da possível utilização de madeira velha, a madeira recolhida durante as atividades de gestão
do território, nomeadamente em trabalhos de manutenção nas estradas e auto estradas e dos trabalhos
em parques florestais, deve ser tida em conta. Estes resíduos de madeira são geralmente uma mistura
de madeira, folhas e troncos.
A utilização energética serve também como um meio para a eliminação destes resíduos. O teor
energético destas misturas é relativamente baixo, devido ao grande número de impurezas,
nomeadamente por causa das quantidades de solo que geralmente existem na mistura, que gera um
teor elevado de cinzas. As outras impurezas existentes, tais como embalagens de plástico, sacos
e outros resíduos conduzem a níveis elevados de substâncias tóxicas libertadas para a atmosfera.
6.6.3.2 Fontes de biocombustíveis líquidos
A mobilidade é fundamental para a sociedade moderna industrializada. Aparte de algumas exceções, o
transporte de pessoas e bens é efetuado com utilização de combustíveis líquidos. Existem já disponíveis
várias fontes de biocombustíveis líquidos, tecnicamente equivalentes aos combustíveis fósseis, que
podem realizar as tarefas de mobilidade, nomeadamente o etanol da fermentação alcoólica e o metanol
da biomassa da celulose de lenhina. De longe, as colheitas para fins energéticos mais comuns são a colza
e o girassol, cujo óleo é usado quer na sua forma natural, quer como biodiesel.
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manual de boas práticas
Uma vez que as emissões de CO2 dos biocombustíveis líquidos não são contabilizadas para o aumento
do efeito de estufa, estes combustíveis apresentam um menor potencial de poluição, relativamente aos
combustíveis fósseis. Contudo, no que respeita à eficiência estes biocombustíveis apresentam níveis
menores, nomeadamente em competições automobilísticas.
Das fontes de biocombustíveis líquidos, têm correntemente aplicações comerciais no mercado: o óleo
vegetal, o biodiesel e o etanol.
6.6.3.2.1 Óleo vegetal natural
O uso de óleo vegetal natural em motores de combustão é tão recente que o comité de normalização
europeu ainda não tomou qualquer decisão final, sobre a sua utilização. Até que surja uma norma
definitiva para o uso de óleo vegetal em motores, é utilizada uma norma de qualidade criada por
diversos institutos de pesquisa.
Alguns óleos vegetais aplicados em motores de combustão estão conforme esta norma de qualidade,
mostrando portanto a existência de aplicações com sucesso, como combustível em motores diesel
adaptados.
6.6.3.2.2 Biodiesel
As características de qualidade mais importantes para o ácido gordo éster metilílico (biodiesel) são
regulamentadas, para a Europa, na pré-norma pr EN 14 214:
Apenas os combustíveis que vão de encontro a este critério são aprovados para utilização em veículos.
Na Europa, o biodiesel é o único biocombustível líquido disponível no mercado geral, nas estações de
distribuição. Embora as grandes empresas de óleo mineral por toda a Europa não ofereçam biodiesel
nos seus postos de distribuição, em muitos países existe uma rede de estações de enchimento
independentes, que fornece o produto biodiesel.
6.6.3.2.3 Etanol
O etanol é usado em pequena escala, como combustível puro, para motores movidos a gasolina. É em
contraposição, muito utilizado como componente de mistura nos combustíveis fósseis. É possível
misturar etanol até 10% em volume com combustíveis para motores a gasolina, sem haver necessidade
de converter os motores.
Na produção desta mistura de combustível, e porque o etanol é solúvel em água, deve assegurar-se
que não existe contaminação com água, nomeadamente no enchimento ou no armazenamento.
6.6.4 Fontes de biocombustíveis gasosos
Os biocombustíveis gasosos são o resultado da conversão da biomassa natural.
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manual de boas práticas
Por um lado, por processos microbiológicos, tal como a fermentação anaeróbia do metano e, por outro
lado, através da conversão termoquímica da biomassa sólida em processos de gaseificação.
O biogás é criado pela fermentação da biomassa animal e vegetal, sem a ação do oxigénio. Neste caso,
uma simbiose de grupos de bactérias realiza a decomposição química dos compostos de carbono, em
produtos finais gasosos – metano (CH4) e dióxido de carbono (CO2). Na prática, esta situação
acontece, por exemplo, em aterros.
A conversão termoquímica da biomassa sólida em gases combustíveis tem lugar durante a gaseificação
ou durante a combustão lenta, com défice de oxigénio. Das cadeias de carbono na biomassa criam-se
os gases combustíveis, monóxido de carbono (CO), hidrogénio (H2) e, em pequenas quantidades, o
metano (CH4).
As fontes gasosas de biomassa são obtidas a partir da conversão de biomassa sólida ou resíduos de
suinicultura, tais como estrume. A fermentação anaeróbia de metano e a produção termoquímica
de gases de síntese são dois métodos diferentes de transformação da biomassa, em fontes gasosas
de bioenergia:
Biogás;
Gases de síntese;
Produtos de biomassa sólida;
Paletes de madeira;
Estilhas de madeira;
Toros;
Briquetes de madeira;
Fardos de palha.
Os produtos biocombustíveis gasosos são geralmente produzidos para aplicações estacionárias.
Mesmo existindo exemplos de abastecimento de biogás em redes de gás natural, estes produtos estão
geralmente ligados a uma instalação, não estando facilmente disponíveis no mercado. No entanto, já foi
testado o uso de biogás em automóveis ou máquinas agrícolas.
6.6.4.1 Possíveis usos técnicos
As fontes de biomassa são usadas em três campos principais de aplicação:
Produção de calor puro;
Produção de eletricidade, e combinada com calor;
Uso como combustível para veículos.
As fontes de biomassa podem substituir totalmente as fontes de energia fóssil, nos três campos.
6.6.5 Fontes de biomassa sólida
Existem várias maneiras de classificar as fontes de bioenergia sólidas. A característica de qualidade mais
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manual de boas práticas
importante, para qualquer fonte de energia, é o seu poder calorífico. No caso da biomassa, esta
característica é directamente influenciada pelo conteúdo de água.
A biomassa é um produto natural. Como tal, o teor natural de água varia consideravelmente, mesmo
que não sofra influências externas. Na prática, a forma mais rápida de calcular esse teor é com base em
valores recolhidos ao longo de vários anos.
O teor de água típico para a biomassa lenhosa fresca é entre 40 e 60 %. As plantas verdes podem ter
um teor de água mais elevado, até 80 %. A biomassa com secagem ao ar livre, atinge um teor de água
que, dependendo da estação do ano e da humidade ambiental, varia entre 12 e 18 %.
Os produtos de biomassa com secagem artificial, tais como briquetes, têm um teor de água máximo
de 10 %. Contudo, um armazenamento impróprio pode conduzir a uma absorção de água por estes.
De referir que um teor de água acima de 10 % torna as briquetes inutilizáveis.
Devido à influência do peso, as fontes de biomassa são tratadas em medidas de volume.
Consequentemente, o método de armazenamento e a forma geométrica são muito importantes para
a determinação do poder calorífico, com base no volume da biomassa sólida.
6.6.6 Produção de calor
O calor pode ser produzido usando todas as fontes de biomassa nos estados sólido, líquido e gasoso.
Enquanto a quantidade de calor produzido depende apenas do poder calorífico do combustível,
as condições básicas necessárias para a combustão completa com baixas emissões, diferem para
diferentes estados de agregação.
6.6.7 Combustão de fontes sólidas de biomassa
Os combustíveis sólidos orgânicos não são auto-inflamáveis, sob condições ambientais normais.
Para que uma fonte sólida de biomassa queime, é necessário ter lugar uma cadeia complexa de
processos de conversão termoquímica:
Aquecimento;
Secagem;
Decomposição pirolítica;
Gaseificação do combustível sem água;
Gaseificação do carbono sólido;
Oxidação dos gases combustíveis.
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manual de boas práticas
Os requisitos técnicos para uma conversão total dos combustíveis sólidos, nesta cadeia de processo são:
O ar oxidante deve ser fornecido em excesso;
O controlo do processo deve conduzir a uma mistura suficientemente boa dos gases
combustíveis e do ar de combustão fornecido;
A mistura combustível/ar produzida no processo necessita de um tempo de atuação na área
de reação;
Todo o processo necessita de uma temperatura de combustão suficientemente elevada.
6.6.8 Geração combinada de calor e energia
A eletricidade produzida, a partir das fontes de biomassa, é normalmente produzida em cogeração.
Os argumentos principais de utilização da cogeração residem em interesses económicos e na eficiência
energética. A produção de eletricidade a partir de combustíveis realiza-se, em grande parte, por meio de
geradores de cogeração, que extraem a energia mecânica da energia térmica.
Esta pode ser convertida nos geradores em energia elétrica. Na prática a eficiência de conversão máxima
atingida para a eletricidade ronda os 40%. O resto da energia continua a existir na forma de calor.
Num sistema de cogeração, a eletricidade e o calor são produzidos ao mesmo tempo. Em contraste com
uma central de condensação, na qual o calor produzido em cogeração é dissipado por meio de um
permutador de calor, em centrais de cogeração a energia elétrica e térmica são utilizadas imediatamente.
6.6.9 Motor de ignição a gás
Na sua construção, os motores de ignição a gás são idênticos aos motores a gasolina, usados nos carros.
O carburador usado nos motores a gasolina é substituído por um misturador a gás. Este misturador
gera uma mistura inflamável de combustível e do ar de entrada do motor, que então entra em ignição
através da faísca produzida pela vela de ignição.
6.6.10 Motor gás-diesel
Os motores a gás-diesel podem ser projetados como motores a diesel normais, que depois são ajustados
à ignição a gás, ou a sua compressão é tão alta que a ignição não é necessária. A classe de energia destes
motores excede geralmente os 150 kW de energia elétrica. Como resultado da construção robusta, são
normais tempos de vida em serviço acima de 80000 horas de funcionamento.
6.6.11 Motor de injeção a diesel
Os motores diesel de injeção são motores a diesel convertidos, que são capazes de queimar biogás,
misturado com ar.
Uma vez que esta mistura de ar/gás não se auto inflama com as pressões de compressão criadas nos
motores diesel, a ignição externa tem de ser fornecida, tal como com os motores de ignição, por faísca.
Assim, os motores diesel de injeção piloto usam bocais de injeção existentes e introduzem diesel e óleo
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manual de boas práticas
de aquecimento no cilindro, junto com a mistura comprimida de gás/ar. Este jacto de combustível
inflama, como resultado da compressão, e consequentemente inflama a mistura e o processo de
combustão realiza-se. A quantidade de óleo inflamado, necessário para operar o motor, é deste modo
cerca de 7-10% da saída total atingida do motor. O tempo de vida deste tipo de motor é cerca de
30.000 a 40.000 horas de funcionamento.
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manual de boas práticas
7 SETOR DOMÉSTICO
7.1 Como poupar energia em casa?
7.1.1 Casa-de-banho:
Chuveiro – tomar banho de chuveiro em vez de encher a banheira, a fim de se gastar
3x menos água;
Banheira – não usar água demasiadamente quente;
Lavatório – não deixar as torneiras a gotejar mesmo quando estiverem estragadas, devendo-se consertá-las o mais rápido possível, de forma a se procurar poupar cerca de 1400 litros de
água por mês;
Escova de dentes – desligar a água enquanto se escova os dentes. Se todos agíssemos da mesma forma, seria possível poupar cerca de 16.500 litros de água por ano;
Armário dos remédios – não desperdiçar muito lixo, escolhendo embalagens familiares e que sejam de produtos recicláveis.
7.1.2 Cozinha
Lava louça – não deixar a torneira aberta enquanto se lava a loiça;
Forno – manter a porta do forno fechada enquanto se cozinha: um quarto do calor perde-se quando a porta está aberta;
Fogão – por um testo nas panelas e tachos, pois assim cozinha-se muito mais depressa;
Frigorífico – não ter a porta aberta por muito tempo. Deve-se decidir o que se pretende, antes de a abrir;
Utensílios – sempre que possível utilizar utensílios manuais e não eléctricos;
Armário da cozinha – escolher armários de tamanho largo e cujo tipo de madeira seja reciclável ou reutilizável.
7.1.3 Quarto
Janela – no Verão, fechar as cortinas para que o Sol não aqueça o quarto;
Cama – no Inverno, usar mais cobertores em vez de se ligar o aquecimento;
Interruptor – desligar a luz quando se sai do quarto ou quando não se precisar delas acesas;
Livros – consultar livros sobre as várias formas de poupar energia;
Lâmpada – tentar usar lâmpadas fluorescentes pois elas utilizam 40% menos energia.
7.1.4 Despensa
Máquina de lavar – lavar a roupa em água fria. Cerca de 90% da energia utilizada pela máquina é gasta a aquecer a água;
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manual de boas práticas
Cesto – ao usar o secador de roupa deve-se preparar um cesto cheio de roupas prontas para
a secagem; desta forma, seca-se toda a roupa de uma vez só e a máquina não tem que voltar
a aquecer;
Máquina de secar – pôr-se o máximo de roupas que se puder no secador de cada vez que se secar a roupa. Pendurar as meias e outras roupas mais pequenas em vez de as secar no secador;
Produtos de limpeza – adquirir garrafas recicláveis ou recarregar as embalagens vazias;
Filtros – não esquecer de limpar o filtro do secador. Gasta-se muito mais energia quando o filtro está entupido;
Fusíveis – nunca tocar na caixa de fusíveis;
Esquentador – não aquecer demasiado a água, pois estar-se-á a gastar demasiada energia.
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manual de boas práticas
Elaborado com a colaboração de:
ABIMOTA
Eng.º Miguel Oliveira
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