Instituto Politécnico de Coimbra
Instituto Superior de Engenharia
MANUTENÇÃO E GESTÃO
DE INSTALAÇÕES
Bloco Central dos H. U. C.
Eduardo Belo Gordo
COIMBRA
Dezembro 2010
Instituto Politécnico de Coimbra
Instituto Superior de Engenharia
MANUTENÇÃO E GESTÃO
DE INSTALAÇÕES
Bloco Central dos H. U. C.
Orientadores:
António Lopes de Campos
Professor Adjunto, ISEC
Rui Gonçalves Ribeiro
Eng.º Electrotécnico, HUC
Eduardo Belo Gordo
Relatório de Estágio para obtenção do Grau de Mestre em
Automação e Comunicações em Sistemas de Energia
COIMBRA
Dezembro 2010
i
ii
Dedico este trabalho a todos os meus amigos
iii
iv
Agradecimentos
Este trabalho é acima de tudo, o corolário de um grande esforço e dedicação pessoal, ao
longo dos anos em que durou o curso.
Porém, a sua obtenção deve ser partilhada com todos os que contribuíram para a sua
concretização, quer de uma forma directa e indirecta ou que ficaram omitidos. A todos o meu
muito obrigado.
Agradeço também:
À minha família e amigos, pela compreensão da minha ausência em momentos
importantes.
Aos elementos do Conselho de Administração dos H. U. C., o meu obrigado pela
autorização concedida.
A todos os colegas do curso, sem a sua participação e entreajuda teria sido impossível ter
chegado até aqui.
Ao meu orientador, Sr. Mestre Eng.º António Campos pelo seu cuidado em me estimular
e à Sr.ª. Mestre Eng.ª Dulce Coelho pela ajuda e orientação.
Aos meus colegas dos HUC, orientador Eng.º Rui Ribeiro, Eng.º Álvaro Lapa e Eng.º
Victor Pais obrigado por toda a ajuda e disponibilidade.
v
vi
Resumo
Ouvi dizer que “Engenharia é a arte de conceber, executar e manter instalações e
equipamentos, dentro dos parâmetros de segurança, numa perspectiva de optimização de
custos e benefícios”.
Pois então mãos à obra…
A Engenharia tem um papel relevante na busca da eficiência energética. São necessárias
novas tecnologias, mais eficientes, capazes de oferecer novos e diversificados meios de gestão
das necessidades energéticas.
Na Europa, o consumo de energia, nos edifícios dos serviços, é responsável por cerca de
40% da energia consumida. A tendência é para aumentar, devido à crescente exigência dos
hábitos de vida e de conforto, que estão directamente relacionados com o consumo de energia.
Estes consumos assumem particular importância, quando se trata de edifícios públicos de
grande dimensão, ficando muito difíceis de controlar.
Da análise dos resultados obtidos com a implementação das medidas de racionalização
dos consumos no Bloco Central, concluí-se que “vale a pena” levar a efeito acções tendentes a
reduzir os consumos de energia, pois delas dependerá sem dúvida o meio ambiente, a
qualidade de vida futura na terra e por conseguinte a das gerações vindouras.
Consideramos também que estes resultados devem ser amplamente divulgados. Por
vezes, é com a experiência relatada dos outros que tomamos as decisões para avançar com
aquilo em que estávamos duvidosos.
Face ao exposto devem, os responsáveis, continuar a apostar nas medidas tendentes a
reduzir a dependência de toda a forma de energia que não tenha origem em energias
renováveis, contribuindo assim para aumentar a eficiência energética dos edifícios.
Ao longo deste trabalho foram usados alguns dados e caracterizações adaptados de
anteriores auditorias e outros ou documentos devidamente referenciados.
Palavras-chave:
Edifícios Públicos, Manutenção de Instalações, Unidade Hospitalar, Eficiência
Energética, Medidas de Racionalização de Consumos, Gestão de Energia.
vii
viii
Abstract
I once heard that “Engineering is the art of conceiving, implementing and maintaining
facilities and equipment within safety parameters, in order to optimize its costs and benefits”.
Well then let’s get to work...
Engineering has an important role in the quest for energy efficiency. More and more, we
need new technologies, more efficient, able to offer new and different methods for managing
the energy needs.
In Europe, the energy consumption in buildings is accounts for around 40% of all the
energy consumed. The trend is to increase that number, due to the outstanding demand of life
style and comfort, which are directly related to energy use.
These consumptions are particularly important when related with large public buildings,
becoming very difficult to control.
From the results obtained with the implementation of energy reducing measures in the
healthcare unit we can conclude that it’s worthwhile to carry out actions aimed to decrease
energy consumption, because the environment, the quality of life on earth and therefore the
future generations depend on it.
We also believe that this work should be widely disseminated. Sometimes when in doubt,
decisions can be made on reported experiences.
From all this, leaderships should continue to invest in measures to reduce energy
dependence on non-renewable resources, helping to increase the energy efficiency of
buildings.
Throughout this study, data and characterizations adapted from previous audits were
used, as well as other documents, properly referenced.
Keywords:
Public Buildings, Hospital, Facilities Maintenance, Energy Efficiency, Reduce Energy
Measures, Energy Management.
ix
x
Índice
Agradecimentos
v
Resumo
vii
Abstract
ix
Índice
xi
Lista de Figuras
xiii
Lista de Tabelas
xv
Nomenclatura
1
2
Introdução
1
1.2 Objectivos do Trabalho
3
1.3 Estrutura do Documento
4
Caracterização do Bloco Central dos HUC
5
2.1 Caracterização histórica e física das instalações
5
2.2 Caracterização Técnica das Instalações e dos Equipamentos.
8
Caracterização Energética dos H. U. C.
11
16
3.1 Alimentação Eléctrica
16
3.2 Armazenamento e distribuição do Thick Fuel Oil
17
3.3 Geradores de Vapor
18
3.4 Análise dos Consumos Energéticos
19
3.5 Indicadores Energéticos
25
3.5.1 Cálculo do Índice de Eficiência Energética
4
1
1.1 Enquadramento do Trabalho
2.3 Serviço de Instalações e Equipamentos
3
xvii
Medidas de Melhoria da Eficiência Energética
4.1 Medidas ainda não implementadas.
4.1.1 Unidades de AVAC
4.1.2 Sistema de Cogeração
27
33
33
33
35
xi
4.1.3 Implementação de um Sistema de Gestão de Energia (SGE)
4.1.4 Conversão de Combustíveis na Central Térmica
4.2 Medidas já executadas ou em fase de obra.
37
38
39
4.2.1 Ascensores
4.2.1.1
Generalidades
4.2.1.2
Características Básicas do Caderno de Encargos
4.2.1.3
Vantagens dos novos sistemas:
4.2.1.4
Determinação do Tempo de Retorno do Investimento
4.2.2 Chiller
4.2.2.1
Generalidades
4.2.2.2
Características Básicas do Caderno de Encargos
4.2.2.3
Determinação do tempo de retorno do Investimento
4.2.3 Iluminação
4.2.3.1
Generalidades
4.2.3.2
Características Básicas do Caderno de Encargos
4.2.3.3
Cálculo do tempo de retorno do investimento
4.2.4 Caixilharias
4.2.4.1
Generalidades
4.2.4.2
Valores verificados
4.2.4.3
Cálculo do retorno do investimento.
4.3 Resultados da implementação das Medidas
39
39
40
43
45
46
46
48
49
52
52
56
57
58
58
60
64
67
4.4 Quadro Resumo das Medidas
71
4.5 Cronograma da Implementação das Medidas
71
4.6 Projecção de possíveis resultados a obter
72
5
Conclusões
Referências
xii
75
79
Lista de Figuras
Fig. 2. 1 – A Rainha Santa Isabel tratando os leprosos............................................................ 5
Fig. 2. 2 – Vista aérea do Edifício Central dos H. U. C. .......................................................... 6
Fig. 2. 3 - Perspectiva dos H.U.C. .......................................................................................... 7
Fig. 2. 4 - Gerador de Emergência nº 3 ................................................................................... 8
Fig. 2. 5 - Organigrama funcional dos S.I.E.......................................................................... 12
Fig. 2. 6 – Repartição dos custos totais de manutenção de 2009 ........................................... 13
Fig. 2. 7 - Evolução dos Pedidos de Reparação..................................................................... 14
Fig. 3. 1 - Posto de Transformação nº 1 ................................................................................ 16
Fig. 3. 2 - Esquema da distribuição por P. T.s....................................................................... 17
Fig. 3. 3 - Depósitos de Nafta ............................................................................................... 18
Fig. 3. 4 – Caldeiras da Central Térmica .............................................................................. 19
Fig. 3. 5 – Consumos de nafta por semestres ........................................................................ 20
Fig. 3. 6 – Consumos de electricidade por semestres ............................................................ 21
Fig. 3. 7 – Consumos totais de energia ................................................................................. 21
Fig. 3. 8 – Consumos mensais de nafta de 2006 a 2010 ........................................................ 22
Fig. 3. 9 – Consumos mensais de electricidade de 2006 a 2010 ............................................ 23
Fig. 3. 10 – Consumos anuais de energia desagregados por fonte (2006 a 2010)................... 23
Fig. 3. 11 – Evolução das emissões de CO2 de 2006 a 2010.................................................. 27
Fig. 3. 12 – IEE ano 2008..................................................................................................... 30
Fig. 3. 13 – IEE ano 2009..................................................................................................... 30
Fig. 3. 14 – IEE ano 2010..................................................................................................... 31
Fig. 3. 15 – Gráfico do IEE dos anos 2008, 2009 e 2010 ...................................................... 32
Fig. 4. 1- Unidades de Climatização do Bloco Operatório .................................................... 33
Fig. 4. 2 - Esquema de transferência de informação .............................................................. 35
Fig. 4. 3 – Vista da casa máquinas e quadro antigo ............................................................... 41
Fig. 4. 4 – Vista da casa máquinas antigas ............................................................................ 42
Fig. 4. 5 – Casa das máquinas - antiga e nova ....................................................................... 42
Fig. 4. 6 – Chapa de características do motor novo e corpo da Máquina ............................... 42
Fig. 4. 7 – Quadros antigos em remodelação e quadro de comando novo MXGC ................. 43
Fig. 4. 8 – Variador electrónico de velocidade ...................................................................... 44
Fig. 4. 9 – Curva de arranque dos motores dos elevadores .................................................... 46
Fig. 4. 10 - Chiller Antigo .................................................................................................... 46
Fig. 4. 11 - Horas de funcionamento anuais dos chiller......................................................... 49
Fig. 4. 12 - Consumo/custos dos consumos dos chiller ......................................................... 50
Fig. 4. 13 – Chiller antigos e novos ...................................................................................... 51
Fig. 4. 14 – Pormenores dos compressores dos chiller novos ................................................ 51
Fig. 4. 15 – Vista lateral dos chiller novos............................................................................ 52
Fig. 4. 16 – Luminária antiga com e sem difusor acrílico...................................................... 53
Fig. 4. 17 – Luminária com led com e sem difusor ............................................................... 54
Fig. 4. 18 – Lâmpada Fluorescente clássica e lâmpada com led ............................................ 54
Fig. 4. 19 - Lâmpada de led .................................................................................................. 54
Fig. 4. 20 – Imagens da iluminação dos corredores do Edifício ............................................ 55
Fig. 4. 21 - Luminária 3x18 W que passou a 3x9 W - Hall central........................................ 55
Fig. 4. 22 - Driver primeira geração e Driver segunda geração ............................................. 56
xiii
Fig. 4. 23 – Levantamento termográfico do corpo A............................................................. 59
Fig. 4. 24 - Balanço energético da envolvente exterior ......................................................... 61
Fig. 4. 25 – Necessidades de aquecimento ............................................................................ 61
Fig. 4. 26 – Necessidades de arrefecimento .......................................................................... 62
Fig. 4. 27 – Fachadas AW e BN do Bloco Central ................................................................ 63
Fig. 4. 28 – Janelas da fachada AW ...................................................................................... 63
Fig. 4. 29 – Imagem de uma janela de quarto de internamento.............................................. 64
Fig. 4. 30 - Necessidades energéticas de aquecimento .......................................................... 65
Fig. 4. 31 - Necessidades energéticas de arrefecimento......................................................... 65
Fig. 4. 32 - Necessidades energéticas de aquecimento .......................................................... 65
Fig. 4. 33- Necessidades energéticas de arrefecimento.......................................................... 65
Fig. 4. 34 - Necessidades energéticas de aquecimento, devida à correcção térmica das caixas
de estore............................................................................................................................... 66
Fig. 4. 35 - Necessidades energéticas de arrefecimento, devida à correcção térmica das caixas
de estore............................................................................................................................... 66
Fig. 4. 36 – Gráfico dos valores de consumo de energia eléctrica (Jan-Maio) ....................... 68
Fig. 4. 37 – Gráfico dos valores de consumo de energia eléctrica (Jun-Set) .......................... 69
Fig. 4. 38– Consumo de energia eléctrica (2009-2010) ......................................................... 70
Fig. 4. 39 – Gráfico da evolução do IEE de 2006 a 2012 ...................................................... 73
Fig. 4. 40 - Gráfico da evolução das emissões de CO2 de 2006 a 2012.................................. 73
xiv
Lista de Tabelas
Tabela 2. 1 - Caracterização Física dos H.U.C........................................................................ 6
Tabela 2. 2 – Valores de manutenção de 2005 a 2009........................................................... 13
Tabela 2. 3 - Custos totais de manutenção de 2009............................................................... 13
Tabela 3. 1– Caracterização dos Postos de Transformação ................................................... 16
Tabela 3. 2 - Caracterização dos Geradores de Vapor ........................................................... 18
Tabela 3. 3 – Consumos anuais de nafta e electricidade (2006-2010).................................... 20
Tabela 3. 4 - Consumos totais de energia 2008 ..................................................................... 24
Tabela 3. 5 - Consumos totais de energia 2009 ..................................................................... 24
Tabela 3. 6 - Consumos totais de energia 2010 ..................................................................... 24
Tabela 3. 7 – Indicadores Energéticos 2008, 2009, 2010 ...................................................... 26
Tabela 3. 8 – Tipos de IEE e sua caracterização ................................................................... 28
Tabela 4. 1 – Redução de consumos por tipo de energia e respectivos custos........................ 35
Tabela 4. 2 – Valores anuais de base para o sistema de cogeração ........................................ 36
Tabela 4. 3 – Determinação do Payback para o sistema de cogeração................................... 36
Tabela 4. 4 – Nº de chamadas dos elevadores ....................................................................... 45
Tabela 4. 5 – Características dos motores dos elevadores ..................................................... 45
Tabela 4. 6 – Tempos de funcionamento dos chiller ............................................................. 50
Tabela 4. 7 – Chiller - Consumos e custos anuais ................................................................. 50
Tabela 4. 8 – Parâmetros referentes à iluminação ................................................................. 57
Tabela 4. 9 – Valores de consumo de energia eléctrica (Jan-Maio) ....................................... 67
Tabela 4. 10 - Valores de consumo de energia eléctrica (Jun-Set)......................................... 68
Tabela 4. 11 – Valores de consumo e custos de energia eléctrica (2009-2010) ...................... 69
Tabela 4. 12 – Valores das medidas implementadas ............................................................. 70
Tabela 4. 13 – Quadro resumo das medidas de eficiência energética .................................... 71
Tabela 4. 14– Cronograma da implementação das medidas .................................................. 72
Tabela 4. 15 - Evolução e projecção do consumo global de energia ...................................... 72
xv
xvi
Nomenclatura
Abreviaturas
ADENE Agência Para a Energia
AVAC
Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado
CO2
Dióxido de Carbono
CTCV
Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro
ERSE
Entidade Reguladora dos Serviços Energéticos
GEE
Gases de Efeito de Estufa
H. U. C. Hospitais da Universidade de Coimbra
IEE
Indicador de Eficiência Energética
ITeCons Instituto de Investigação e Desenvolvimento Tecnológico em Ciências da
Construção
ORC
Oportunidade de Racionalização de Consumo
RCCTE Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios
RSECE Regulamento dos Sistemas Energéticos e Climatização em Edifícios
S. I. E. Serviço de Instalações e Equipamentos
UE
União Europeia
Letras e símbolos
A
Ampére
Hz
Hertz
I
Corrente eléctrica (A - Ampére)
lx
Lux
kCal/h Quilocaloria por Hora
kgep
Quilograma equivalente de petróleo
kg/cm2 Quilograma por centímetro quadrado
kg/h
Quilograma por hora
km
Quilómetro
xvii
kV
Quilovolt
kVA
Quilovolt-Ampére
kW
Quilowatt
kWe
Quilowatt-eléctrico
kWh
Quilowatt-hora
kWt
Quilowatt-térmico
m2
Metro quadrado
m3
Metro cúbico
MWh
Megawatt-hora
S
Área de uma superfície (m2)
tep
tonelada equivalente de petróleo
V
Potencial eléctrico ou tensão eléctrica (Volt)
W
Watt
€
Euro
ºC
Grau centígrado
xviii
1
Introdução
1.1 Enquadramento do Trabalho
A evolução do mundo sempre esteve associada à energia e esta está presente em quase
todos os nossos gestos do dia-a-dia.
A sociedade actual não consegue viver sem energia. A energia está presente em
necessidades tão simples como beber um copo de água, ou ouvir música num merecido
momento de descanso após um dia de trabalho.
A energia está intimamente ligada à produtividade, à sustentabilidade e/ou à necessidade
de fazer mais com menos energia.
Nos grandes consumidores de energia e, em particular, nos Edifícios Públicos no Sector
de Serviços, as políticas energéticas e ambientais obrigam os responsáveis pela manutenção
de instalações e equipamentos, à melhor gestão destes edifícios e a assumirem a
implementação de medidas nesse sentido. Pilares básicos dessas medidas são, sem dúvida,
uma melhor gestão e optimização dos recursos e a segurança dos utentes.
Em termos energéticos os hospitais são tradicionalmente grandes consumidores. Estes
consumos devem-se à utilização contínua dos edifícios, aos elevados níveis de conforto
térmico requeridos para os pacientes, aos exigentes padrões de qualidade do ar interior e às
utilizações específicas existentes neste tipo de instalações.
A Gestão de Energia reveste-se de grande importância, apresentando um enorme
potencial ao nível da redução dos custos de exploração e do incremento das condições de
conforto.
O Decreto-Lei 78/2006 cria o Sistema Nacional de Certificação Energética e de
Qualidade do Ar Interior dos Edifícios [DL78, 2006], que visa garantir:
a) O aumento da eficiência energética nos edifícios, responsáveis por cerca de 30 % do
consumo de energia em Portugal [DGEG-2010] e de cerca de 40% a nível mundial [BCSD
Portugal - 2010];
b) A redução da dependência energética nacional externa, em relação à União Europeia
(UE), que foi de 82,9% em 2007 [DGEG-2010];
1
c) A redução das emissões de Gases de Efeito de Estufa (GEE), de acordo com o
Protocolo de Quioto;
d) A protecção dos interesses e a melhoria da informação dos cidadãos.
As medidas de racionalização energéticas implementadas nos Hospitais da Universidade
de Coimbra, Entidade Pública Empresarial (H.U.C., E.P.E.), foram enquadradas por um
protocolo assinado entre o Estado português e os H.U.C.1, em Abril de 2009, ao abrigo da
iniciativa para o investimento e o emprego. Estas medidas estão também abrangidos pela
comparticipação do Estado em obras a realizar com vista à Melhoria da Eficiência Energética
dos Edifícios Públicos, de cuja relação constavam os edifícios dos H.U.C.
O Decreto-Lei nº 34/2009 de 6 de Fevereiro, Iniciativa para o Investimento e o Emprego
[DL34, 2009], estabeleceu as medidas excepcionais de contratação pública, a vigorar entre
2009 e 2010, aplicáveis a contratos de empreitadas de obras públicas, locação ou aquisição de
bens móveis e de aquisição de serviços.
A Iniciativa para o Investimento e o Emprego visa, entre outros aspectos, a promoção das
energias renováveis, da eficiência energética e das redes de transporte de energia, com vista à
melhoria do desempenho energético de um conjunto de edifícios públicos considerados
prioritários e seleccionados para o efeito.
Pelo Despacho nº 10.223/2009, de 17 de Abril, o Sr. Ministro do Estado e das Finanças e
o Sr. Ministro da Economia e da Inovação incluíram os edifícios que compõem o complexo
hospitalar dos H.U.C. na lista dos investimentos considerados prioritários, para efeitos da
aplicação do regime excepcional de contratação pública.
De entre as obras a considerar constavam, designadamente, as seguintes:
- Implementação de sensores de movimento para automatização da iluminação interior
(valor estimado de 159.650 €);
- Substituição das lâmpadas incandescentes por lâmpadas de baixo consumo na
iluminação interior (valor estimado de 330.000 €);
- Correcção de pontos de perda de energia Chiller, (valor estimado de 480.000 €);
- Instalação de motores com travagem regenerativa e velocidade variável nos elevadores
(valor estimado de 420.000 €);
- Melhoramento das características térmicas das envolventes exteriores, com substituição
das caixilharias e envidraçados (obra orçamentada em cerca de 750.000 euros);
1
2
Anexo I Entidades
- Melhoramento das cerca de 100 unidades de tratamento de ar existentes (valor estimado
de 6.500.000 €);
- Reconversão de queima de combustíveis para a central térmica, tendo já sido executado
o troço principal da rede de abastecimento Gás Natural (investimento de cerca de 200.000
euros).
Comprometeram-se os H.U.C., como se pode comprovar na acta que se encontra em
anexo (Anexo I Entidades), a realizar as Obras de Melhoria da Eficiência Energética, - de
acordo com o sugerido nos relatórios da Auditoria à Qualidade do Ar Interior e da Auditoria
Energética -, e de acordo com os Cadernos de Encargos, a desenvolver posteriormente.
Em Abril de 2010, foi assinado um protocolo de cooperação entre O Instituto Politécnico
de Coimbra / Instituto Superior de Engenharia de Coimbra e os Hospitais da Universidade de
Coimbra, tendo por objectivo o intercâmbio científico e tecnológico2. Foi também celebrado
nessa data, entre estas entidades, um acordo de realização de Estágio do Mestrado em
Automação e Comunicação em Sistemas de Energia3.
1.2
Objectivos do Trabalho
No campo da Manutenção e Gestão de Instalações, enquadram-se os objectivos do
presente trabalho, que envolvem a descrição e a avaliação das medidas tomadas para a
“Melhoria da Eficiência Energética e Modernização dos Sistemas de Energia”, no Edifício do
Bloco Central dos Hospitais da Universidade de Coimbra.
Para esse fim, a caracterização actual dos sistemas no edifício, as auditorias e os estudos
elaborados, vão permitir a análise e a concretização dos trabalhos.
As soluções encontradas, algumas ainda em implementação, foram orientadas para a
optimização dos recursos energéticos, tendo em vista a redução dos consumos de energia e
garantindo as condições de conforto e qualidade existentes no edifício.
As etapas a levar a efeito poderão ser designadas como:
- Observação dos equipamentos e soluções propostas;
- Análise da estimativa de economia de energia, com verificação dos valores actuais do
consumo e da facturação.
As conclusões do trabalho irão ainda realçar as soluções encontradas e a sua forma de
implementação, de modo a maximizar a eficiência energética do Bloco Central dos H.U.C..
2
3
Anexo II Entidades
Anexo III Entidades
3
Os trabalhos vão ainda procurar descrever as medidas relacionadas com:
- A caracterização do estado actual da instalação de cerca de 100 unidades de tratamento
de ar existentes e os posteriores melhoramentos a realizar;
- O sistema de Cogeração;
- A implementação de um Sistema de Gestão de Energia;
- A reconversão da Queima de Combustíveis na Central Térmica;
- A substituição dos motores e sistemas de comando dos 15 ascensores existentes;
- A substituição dos 3 Chiller com a potência total de 3300kW térmicos, actualmente
existentes, por outros de melhor rendimento;
- A substituição das cerca de 4 500 luminárias fluorescentes e incandescentes clássicas,
por lâmpadas de led com aplicação de sensores de movimento;
- A substituição de caixilharia do corpo A - alas nascente e poente - bem como das
fachadas norte dos corpos B e C. Estima-se que este investimento, a decorrer até ao fim de
2010, muito contribuirá para o reforço da política de eficiência energética.
1.3
Estrutura do Documento
Este documento encontra-se dividido em cinco capítulos.
No presente capítulo, “Introdução”, são apresentados o enquadramento e os objectivos do
trabalho, bem como um pequeno resumo de cada um dos capítulos que constituem o
documento.
No segundo capítulo, “Caracterização do Edifício”, é feita uma breve resenha histórica e
técnica do edifício, seguida de uma caracterização funcional dos Serviços de Instalações e
Equipamentos do Edifício que constitui o Bloco Central do H. U. C.
No capítulo terceiro, “Caracterização Energética dos H. U. C.”, para além desta, são
apresentados os consumos de energia e a sua desagregação por tipo de energia.
No que respeita ao capítulo quarto, “Obras de Melhoria de Eficiência Energética”, são
referidas e analisadas algumas das soluções propostas e em estudo e outras já executadas.
No quinto e último capítulo “Conclusões”, são apresentadas as principais conclusões
deste trabalho, relativamente às medidas de racionalização de consumos de energia executadas e/ou em curso - e são referidos alguns dos trabalhos a levar a efeito num futuro
próximo.
4
2 Caracterização do Bloco Central dos HUC
2.1 Caracterização histórica e física das instalações
Sabemos que a 22 de Outubro de 1508, através de Carta Régia, o rei de Portugal, D.
Manuel I, fundou o primeiro Hospital Geral de Coimbra, pela fusão de pequenas albergarias,
hospitais, irmandades e confrarias existentes na cidade, por estarem desactualizados, serem
pequenos e terem administrações indisciplinadas. Este hospital tinha na altura 17 camas, sem
contar com as da albergaria, destinadas a pousada de viajantes pobres.
Fig. 2. 1 – A Rainha Santa Isabel tratando os leprosos
A designação “Hospitais da Universidade de Coimbra” surge pela primeira vez em 1772,
ano que marca o início da actividade do Hospital Universitário, num conjunto de edifícios que
funcionavam sob a administração e orientação médica e científica da Faculdade de Medicina
da Universidade de Coimbra. Nesta data, os Hospitais passaram a ocupar os três edifícios da
alta da cidade: “São Jerónimo”, “Colégio das Artes” e “Castelo” ou ”Lázaros”, tendo aí
permanecido até 1987, altura em que se mudaram para as actuais instalações.
5
Hoje, os Hospitais da Universidade de Coimbra repartem-se por três estabelecimentos
hospitalares, podendo-se caracterizar a sua dimensão física pela Tabela 2. 1.
Tabela 2. 1 - Caracterização Física dos H.U.C.
Edifícios
N.º pisos
N.º camas
Área coberta
m2
Área de
pavimentos
m2
Campus
Hospitalar
ha
1.072
31.000
140.000
16
7
16
(interligado)
(máximo)
Histocompatibilidade / Edifício S.
Jerónimo/Cirurgia Cardiotorácica
2
4
64
3.900
12.600
---
Bloco Celas
11
1a3
265
11.059
26.213
7,3
Maternidade
1
6
205
1.560
7.140
0,85
1.551
47.519
185.953
24,15
H.U.C. – Central
Total
O Edifício Central dos H. U. C., onde se decorreu o presente trabalho de estágio, situa-se
na Praceta Mota Pinto em Coimbra.
Na Fig. 2. 2, é apresentada uma vista aérea do Edifício Central dos H. U. C..
Fig. 2. 2 – Vista aérea do Edifício Central dos H. U. C.
O actual Edifício Central dos HUC possui as coordenadas de GPS: Latitude: 40º 13’ 05,11”
N - Longitude: 8º 24’ 50,87” W e encontra-se dividido em diferentes corpos, verificando-se que
os corpos A, B, C e D têm uma disposição cruciforme, conforme se pode observar pela Fig. 2.
2.
6
Na orientação a Norte (corpo A) existem as zonas de ensino e gabinetes de consultas
externas; a Sul (corpo D), Nascente (corpo C) e Poente (Corpo B) localizam-se as zonas de
internamento e apoios. Nos corpos B e C os quartos de internamento estão situados apenas
nas fachadas orientadas a Sul.
Os quatro corpos (A B C e D) estão interligados por um núcleo central, onde se situa a
comunicação vertical (escadas e elevadores).
Os restantes corpos (E, F, G, H, I, J) são corpos onde não há internamento, sendo
respectivamente:
E – Bloco Operatório
F – Auditórios
G – Laboratórios
H – Morgue
I – Central de Gases e Lavandaria
J – Central Térmica
Existe ainda uma continuação do corpo I, onde se situa a Cirurgia Cardiotorácica e, no
seguimento, em perpendicular, fica o edifício de S. Jerónimo, conforme se pode observar pela
Fig. 2. 3.
Fig. 2. 3 - Perspectiva dos H.U.C.
Para termos uma noção mais precisa da diversidade, valor e dimensão das instalações
técnicas e equipamentos disponíveis nos H.U.C., referenciam-se alguns indicadores
7
existentes, entre muitos outros de mais difícil quantificação. O valor da área total de
construção, de todos os edifícios que constituem o património dos H.U.C., a preços actuais,
ascenderia a valores superiores a 205.000.000 €.
Para o Bloco Central, com uma área construída de 152.600 m2, o valor actual de
construção seria de cerca de 167.860.000 €.[A (152.600 m2) x 1.100 €/m2  167.860.000 €]
Na altura em que foi construído – (1987) – custou 45.000.000 euros.
É deste património, que exige mil cuidados diários a prestar e mil acções de vigilância e
optimização a exercer, que se passam a referenciar algumas características técnicas e
construtivas.
2.2 Caracterização Técnica das Instalações e dos Equipamentos.
Nos H.U.C. - Bloco Central - existem actualmente os seguintes equipamentos:
-Três postos de transformação com o total de 8000 kVA (8x1000kVA) e três geradores
de emergência com as potências de 825+825+1100 (kVA). Na Fig. 2. 4 apresenta-se uma
imagem de um dos geradores de emergência;
- Três caldeiras geradoras de vapor com 11.000 kW térmicos cada;
- Três chiller de 3.300 kW térmicos totais;
- Doze permutadores de calor com potências variáveis de 189 960 kCal/h a 2 640 000
kCal/h para a produção de água quente.
Fig. 2. 4 - Gerador de Emergência nº 3
8
A seguir é apresentada uma descrição sucinta das diversas instalações e equipamentos
existentes no bloco central.
INSTALAÇÕES TÉCNICAS ESPECIAIS ENERGIA
 Potência eléctrica instalada Bloco Central
 Nº de Postos de transformação
 Pot. dos Geradores (825+825+1100)
 Consumo de energia (anual)
8.000 kVA
3
2.750 kVA
21.000 MWh
TELECOMUNICAÇÕES
 Nº de Linhas de telefone instaladas
 N.º de telefones instalados
200
1.800
TRANSPORTES VERTICAIS E OUTROS
 Nº de Ascensores e monta-cargas
40
EQUIPAMENTO TÉRMICO
 Potência térmica instalada (produção vapor)
 Geradores de água fria (3 chiller)
 N.º de unidades de climatização
45 ton./h (33.000 kW)
3.300 kW
150
EQUIPAMENTO DE ESTERILIZAÇÃO
 N.º de autoclaves a vapor
 N.º de autoclaves a óxido de etileno
54
3
EQUIPAMENTO DE COZINHA
 Modo distribuição
 Volume de câmaras frigoríficas
 Produção diária do equipamento
cadeia a frio
900 m3
5.500 refeições
EQUIPAMENTO DE LAVANDARIA
 Túnel de lavagem
 Lavadoras extractoras
 Calandras com introdutora e dobradora
 Produção diária do equipamento
1
3
2
1.400 kg/h
FLUIDOS MÉDICOS E CRIOGÉNICOS
 Nº de Centrais de oxigénio líquido/gás
 Nº de Centrais de oxigénio gasoso
 Nº de Centrais de azoto líquido
 Nº de Centrais de protóxido de azoto
 Nº de Centrais de ar comprimido medicinal
 Nº de Centrais de vácuo
 Nº de Tomadas de gases medicinais
3
8
3
9
9
8
3.000
ÁGUAS POTÁVEIS E DESIONIZADAS
 Rede de distribuição de água quente e fria
 Capacidade dos depósitos de água
 Consumo de água/ano
46 km
2.500 m3
443.135 m3
9
 Produção anual de água desionizada
PARQUE MÉDICO – TÉCNICO
Equipamento de imagiologia
 N.º de salas de exames gerais
 N.º de salas de angiografia digital
 N.º de TAC
 N.º de equipamentos RM (1,5 T)
 N.º de equipamentos de radiologia móvel
 N.º de equipamentos de ecografia
 N.º de câmaras de cintigrafia
 N.º de câmaras gama
7.000 m3
12
3
3
1
5
20
4
7
Equipamento de intervenção e tratamento
 N.º de ventiladores
 N.º de aparelhos de diálise
 N.º de litotritores
 Nº de incubadoras de neonatalogia
 Nº de desfibrilhadores bifásicos
 Nº de Aceleradores lineares (radioterapia)
 Nº de Simuladores (radioterapia)
 Nº de Equip. de Braquiterapia (radioterapia)
 N.º de salas de operações
85
15
2
15
21
2
1
3
42
21
Equipamento laboratorial
 N.º de analisadores multiparamétricos
 Nº de câmaras de fluxo laminar
10
31
SEGURANÇA DE DETECÇÃO E COMBATE A INCÊNDIOS
(BLOCO CENTRAL)
 Nº de Botoneiras manuais
 Nº de Detectores térmicos e iónicos
 Nº de Portas corta-fogo
 Nº de Registos corta-fogo nas condutas de ventilação
 Rede interior de incêndios
 Bocas-de-incêndio
 Rede exterior de hidratantes
230
1.400
254
680
5.800 m
490
2.000 m
Naturalmente que a estes indicadores - que podemos considerar de natureza funcional,
facilmente quantificáveis - podemos juntar muitos outros, de carácter mais genérico, na área
do conforto e da segurança. Uns e outros assumem uma elevada importância no bem-estar dos
doentes e do pessoal, numa óptica convergente, contribuindo para salvaguardar os bens
materiais e humanos entregues aos cuidados da instituição hospitalar.
A satisfação destes, e de muitos outros parâmetros, implicam uma vasta gama de
estruturas técnicas (centrais de transformação de energia eléctrica e térmica, centrais de ar
10
condicionado, redes de cabos eléctricos, de fluidos e de condutas) que, dissimuladas por todo
o edifício em tectos falsos, galerias, courettes e áreas estratégicas passam despercebidas ao
comum dos utentes, formando no seu todo uma complexa teia de instalações industriais, como
poucas empresas no país possuem.
2.3 Serviço de Instalações e Equipamentos
Apesar de não se encontrarem definidas em termos legais as funções, as competências e
atribuições (nem sempre devidamente delimitadas), é nesta área das Instalações e
Equipamentos que intervém o Serviço de Instalações e Equipamentos (S.I.E.) dos H.U.C.,
respondendo civil e criminalmente pelo bom ou mau funcionamento das instalações,
equipamentos e tecnologias instaladas.
A Engenharia da Saúde intervém em áreas de âmbito tão vasto como o planeamento,
programação, normalização e projecto - numa fase anterior à existência física de todas as
unidades de saúde - passando pela investigação, desenvolvimento e concepção (na área de
engenharia biomédica) e, numa fase posterior, em áreas como a gestão, exploração e
manutenção dos edifícios, instalações técnicas e equipamentos especiais.
A manutenção hospitalar intervém na globalidade do hospital, pois o capital imobilizado
num hospital é formado por um elevado conjunto de bens em instalações e equipamentos, que
exigem permanentes cuidados de manutenção, de forma a poderem executar a sua função
correctamente.
Efectuar inúmeras operações de manutenção indispensáveis, sem afectar a funcionalidade
e a tranquilidade dos serviços, é uma tarefa delicada e por vezes complexa que, para além do
conhecimento técnico em várias áreas de engenharia, exige sensibilidade e sensatez nas
decisões a tomar, num edifício a funcionar ininterruptamente 24 sobre 24 horas, 365 dias por
ano.
Tal implica garantir, sem sobressaltos, o funcionamento contínuo de centrais
fundamentais do hospital. As áreas mais críticas são os gases medicinais, a energia e a água.
Nestes casos, avarias prolongadas de equipamento poderiam pôr em causa, de modo
particularmente grave, a qualidade do serviço prestado. Isto corresponde, na prática, a um
regime sem erros, na condução das instalações.
Para poder satisfazer este tipo de tarefas, o S.I.E. encontra-se organizado em secções
funcionais que podem ser vistas no organigrama da Fig. 2. 5, que se conjuga, na secção
inferior, com os recursos humanos existentes.
11
SERVIÇO DE INSTALAÇÕES
EQUIPAMENTOS
CONSTRUÇÃO
CIVIL
BIOMÉDICA
MECÂNICA
ENERGIA E
TELECOM
SERVIÇOS
ADMINISTRATI
EQUIPAMENTO
ELECTRÓNICA
CENTRAL.
TÉRMICA
CENTRAIS
EMERGÊNCIA
SECRETARIADO
EDIFÍCIOS
MECÂNICA
PRECISÃO
A.V.A.C.
POSTOS
TRANSFORM.
FACTURAÇÃO
SANEAMENTO
EQUIPAMENTO.
INDUST.
DIST. FLUIDOS
DIST. ENERGIA
DOCUMENTOS/
EQUIPAMENTO.
AQUECIMENTO.
CENTRAL
SIST.
SINALIZAÇÃO
DIST. ÁGUAS
SOM E
TELECOM.
GASES MEDIC.
CONTROLO
CENTRALIZADO
EQUIPAMENTO.
INDUST.
ELEVADORES
EQUIPAMENTO.
EQUIPAMENTO.
DIVERSO
DIVERSO
23
43
66
15
27
42
ETAR
DIVERSO
H.U.C.
SUCH
Total
19
-19
13
-13
GAB. PREP.
TRAB. DESENHO
ARQUIVOS
DIVERSOS
5
-5
2 77
-- 70
2 147
Fig. 2. 5 - Organigrama funcional dos S.I.E.
Tem-se vindo, contudo, a verificar uma contínua tendência para a diminuição de
efectivos, motivada pelo não descongelamento de lugares existentes nos quadros, levando as
Administrações, por vontade própria ou como solução de recurso, a recorrerem à contratação
de serviços externos.
Mantêm-se, desde a abertura do Novo Hospital no Bloco Central, contratos diversos com
o Serviço de Utilização Comum dos Hospitais (S.U.C.H.) e outras entidades, de modo a se
poder satisfazer, em algumas áreas, a manutenção e a conservação de instalações e
equipamentos, para além de outros contratos mais específicos de equipamentos biomédicos e
outros.
Para se ter ideia de alguns dos valores envolvidos na manutenção das instalações e
equipamentos, apresentam-se na Tabela 2. 2, valores respeitantes ao período de 2005 a 2009.
12
Tabela 2. 2 – Valores de manutenção de 2005 a 2009
Nº de Pedidos de
Reparação
N.º Notas de
Encomendas
Valor total - Notas
Encomenda
N.º Cad. Encargos
N.º Contratos
Realizados
Valor Total
Contratos
2005
20.044
2006
20.097
2007
20.540
2008
25.797
2009
23.831
2.950
3.262
3.344
9.069
3.549
2.030.582 €
2.321.456 €
2.238.224 €
2.780.126 €
2.919.538 €
132
42
107
41
139
43
158
43
152
43
3.467.713 €
3.884.690 €
4.150.806 €
4.308.904 €
4.511.808 €
Por exemplo, os custos totais de manutenção no ano de 2009 ascenderam a 10.582.110 €,
representando cerca de 3,58 % da despesa dos H.U.C.. A repartição destes custos é
apresentada na Tabela 2. 3 e também na Fig. 2. 6.
Tabela 2. 3 - Custos totais de manutenção de 2009
2009

Contratos de manutenção
4.511.808 €

Notas de encomenda de reparações ao exterior
2.919.538 €

Encargos com pessoal dos S.I.E.
1.091.792 €

Materiais de manutenção e conservação
Total
2.058.972 €
10.582.110€
Previsão Total Orçamental dos HUC
Percentagem
295.329.000 €
3.58 %
Ano 2009
Reparações ao
Exterior
28%
Encargos com
Pessoal dos SIE
10%
Contratos de
Manutenção
43%
Materiais de
Manutenção e
Conservação
19%
Fig. 2. 6 – Repartição dos custos totais de manutenção de 2009
13
Tem-se verificado um aumento gradual das despesas de manutenção e do número de
pedidos de reparação, designados por Pedidos de Assistência Técnica (PAT).
O aumento do valor e do volume de contratos de manutenção realizados com firmas do
exterior, relaciona-se mais com a incapacidade interna do S.I.E., do que por racionalidade
económica.
É contudo de notar que a manutenção não planeada ou correctiva absorve grande parte
dos esforços e intervenções solicitadas pelos serviços.
Estas duas vertentes deverão continuar a aumentar, uma vez que cada vez há mais
instalações e os equipamentos estão cada vez mais sujeitos a desgaste e a degradação.
No ano de 2009 foram recebidas 23.831 requisições, correspondentes a pedidos de
reparação, solicitadas pelos diversos serviços utilizadores dos H.U.C. Isto equivale a mais de
87 ordens de trabalho emitidas por dia útil de serviço.
No gráfico da Fig. 2. 7 é apresentada a evolução dos (PAT) pedidos de reparação do
período de 2005 a 2010.
Pedidos de Reparação
31500
29500
Nº de P. A. T.(s)
27500
25500
23500
21500
19500
17500
15500
13500
11500
2005
2006
2007
2008
2009
2010
Fig. 2. 7 - Evolução dos Pedidos de Reparação
Conforme se verifica pelos valores do gráfico da Fig. 2. 7, no ano de 2010 foram
recebidos cerca de 29 900 pedidos de assistência técnica4. Este facto terá com certeza muito a
ver com o volume de pequenas obras e/ou necessidades de assistência técnica, mas também
terá algo a ver com a familiarização dos hábitos com o “novo” sistema informático de
4
No valor de pedidos do ano de 2010, o valor do mês de Dezembro foi estimado.
14
elaboração dos pedidos de assistência técnica (PAT), que passou de manual para informático
em inicio em Setembro de 2008.
Quando se tratar da aquisição de um novo equipamento, todo o processo terá o
acompanhamento do Serviço de Instalações e Equipamentos, desde a elaboração de um
caderno de encargos à sua recepção e acompanhamento durante o seu período de vida, até à
sua retirada de funcionamento.
De igual forma, compete ao corpo de engenharia do SIE a execução de projectos de
construção, remodelação ou ampliação e o seu acompanhamento e fiscalização.
Passados que são 23 anos de funcionamento desta grande unidade hospitalar, manter e ter
como preocupação constante a melhoria dos padrões de funcionalidade, qualidade, segurança
e conforto que nos são solicitados, diariamente, por mais de 7.500 pessoas (utentes e
trabalhadores) são os objectivos de todos aqueles que na área das instalações e equipamentos
se dedicam em exclusividade a esta tarefa.
15
3 Caracterização Energética dos H. U. C.
3.1 Alimentação Eléctrica
O Edifício Central dos H.U.C. é alimentado pela EDP Distribuição e Energia SA e possui
três Postos de Transformação. A entrada é feita em média tensão (15 kV) e a distribuição de
energia eléctrica dentro do hospital é realizada a 400V. Na Fig. 3. 1 é apresentada uma
imagem com os quatro transformadores do posto de transformação nº 1.
Fig. 3. 1 - Posto de Transformação nº 1
Tabela 3. 1– Caracterização dos Postos de Transformação
Postos de Transformação
PT 1
Transformador
PT 2
PT3
A
B
C
D
A
B
C
A
Marca
Motra
Motra
Motra
Motra
Motra
Motra
Motra
France Transf
Tensão Primário
15 kV
15 kV
15 kV
15 kV
15 kV
15 kV
15 kV
15 kV
Tensão Secundário
400 V
400 V
400 V
400 V
400 V
400 V
400 V
400 V
Ano de Fabrico
1982
1982
1982
1982
1982
1982
1982
1999
Potência (kVA)
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
1000
Pot. Tot. (kVA)
Pot. Tot. (kVA)
16
4000
3000
8000
1000
A Tabela 3. 1 apresenta a caracterização dos transformadores, cuja potência total instalada
é de 8000 kVA.
O diagrama esquemático da Fig. 3. 2 pretende dar uma ideia da distribuição dos
transformadores existentes.
Fig. 3. 2 - Esquema da distribuição por P. T.s
Existe correcção dispersa do factor de potência, efectuada por vários conjuntos de
baterias de condensadores e também, de forma global, junto ao quadro geral de cada PT.
3.2 Armazenamento e distribuição do Thick Fuel Oil
O Thick Fuel Oil (Nafta), combustível para ser consumido nas caldeiras da central
térmica, é armazenado em dois depósitos cilíndricos verticais, localizados no exterior, perto
da central térmica e com capacidades de 300 m3 cada. O aquecimento da Nafta é efectuado
através de um permutador de vapor/fuel, com tubos colocados na parte inferior do depósito
cilíndrico. Este fuel circula pelo sistema de alimentação, a cerca de 60ºC, até aos
reaquecedores, com resistências eléctricas, instalados junto às caldeiras, onde é aquecida à
17
temperatura de injecção nos queimadores (110ºC). O excesso de combustível retorna ao
depósito de Nafta.
Os depósitos de Nafta não têm isolamento e estão instalados ao ar livre, em recinto
próprio, junto da central térmica, como se pode observar pela imagem da Fig. 3. 3.
Fig. 3. 3 - Depósitos de Nafta
3.3 Geradores de Vapor
Na Central Térmica estão instaladas três caldeiras de vapor saturado que produzem vapor
para alimentar diversos sectores. Em períodos normais de laboração, as caldeiras funcionam
em regime de três turnos, alternadamente, sendo necessário na maior parte do tempo estar
apenas uma caldeira em funcionamento. Os três geradores de vapor são idênticos. As suas
principais características encontram-se resumidas na Tabela 3. 2.
Tabela 3. 2 - Caracterização dos Geradores de Vapor
Características
Nº
Combustível
Marca
Pressão máxima
Capacidade
Produção de Vapor kg/h
Tipo
Superfície de Aquecimento
18
1
2
3
Thick fuel oil 1%
Thick fuel oil 1%
Thick fuel oil 1%
Termec
Termec
Termec
13 kg/cm
2
13 kg/cm
2
13 kg/cm2
27 250 Litros
27 250 Litros
27 250 Litros
15 000kg/h (13 MW)
15 000kg/h (13 MW)
15 000kg/h (13 MW)
Vapor saturado
Vapor saturado
Vapor saturado
325 m2
325 m2
325 m2
Fig. 3. 4 – Caldeiras da Central Térmica
As caldeiras da central térmica, cuja imagem se apresenta na Fig. 3. 4 possuem um
rendimento térmico de cerca de 85% cada.
3.4 Análise dos Consumos Energéticos
Foram analisados os valores dos consumos mensais de nafta e de electricidade, relativos
ao periodo de 2006 a 2010, os quais se apresentam a seguir.
No respeitante ao Thick Fuel Oil, os dados aqui utilizados foram em volume de consumo
(m3) medido na linha de nafta que alimenta as caldeiras, por serem mais precisos e constantes
no tempo, pois os dados disponíveis das entregas do fornecedor são muito inconstantes.
Tomou-se a densidade volúmica [kg/m3] de 940,5 kg/m3 e o poder calorífico [kJ/kg] da
nafta de 40 195 kJ/kg, para fazer a conversão para energia [kWh], e assim fazer uma
comparação directa com a potência eléctrica [kWh].
A Tabela 3. 3 mostra os consumos totais anuais de nafta e de electricidade no período de
2005 a 2010. Estes valores estão apresentados em separado, por semestres.
Nos valores do ano de 2010, foi estimado o mês de Dezembro.
19
Tabela 3. 3 – Consumos anuais de nafta e electricidade (2006-2010)
Consumo de Nafta
(kWh)
Consumo de
Electricidade (kWh)
Total (kWh)
1º Semestre
20 119 000
9 756 689
29 875 689
2º Semestre
17 517 055
11 184 639
28 701 694
Total
37 636 054
20 941 328
58 577 382
1º Semestre
20 191 656
10 075 466
30 267 122
2º Semestre
17 464 813
10 646 895
28 111 708
Total
37 656 468
20 722 361
58 378 829
1º Semestre
19 027 448
10 386 400
29 413 848
2º Semestre
17 726 864
11 005 873
28 732 737
Total
36 754 311
21 392 273
58 146 584
1º Semestre
19 888 535
10 337 738
30 226 273
2º Semestre
16 985 024
9 996 114
26 981 138
Total
36 873 560
20 333 852
57 207 412
1º Semestre
20 988 362
9 354 503
30 342 865
2º Semestre
17 015 414
9 712 971
26 728 385
Total
38 003 776
19 067 474
57 071 250
Anos
2006
2007
2008
2009
2010
Observando os valores da Tabela 3. 3 e o gráfico da Fig. 3. 5, verifica-se que o consumo de
nafta desde 2006 é sempre menor nos segundos semestres dos vários anos. Estes mantiveram
um valor total anual regular em 2006 e 2007, baixou nos anos de 2008 e 2009 e em 2010
verificou-se uma subida significativa.
Consumo de nafta/semestre
40000000
37500000
35000000
Consumo em kWh
32500000
30000000
27500000
Nafta 1º S
25000000
Nafta 2º S
22500000
Nafta Tot
20000000
17500000
15000000
12500000
10000000
2006
2007
2008
2009
Fig. 3. 5 – Consumos de nafta por semestres
20
2010
O consumo de energia eléctrica é maior nos segundos semestres de 2006 até 2008 (Tabela
3. 3 e Fig. 3. 6), tendo diminuido significativamente em 2009 (altura em que foi implementada
a primeira medida de redução energética) e mantida essa descida em 2010. O valor do
consumo total anual de energia eléctrica tem sido inconstante, vindo a aumentar e a diminuir
ao longo dos anos. Observou-se um decréscimo no ano de 2007, um aumento considerável em
2008 e um abaixamento em 2009 e em 20105.
Consumo de electricidade/semestres
22500000
Consumo em kWh
20000000
17500000
15000000
Elect 1º
12500000
Elect 2º
Elect Tot
10000000
7500000
5000000
2006
2007
2008
2009
2010
Fig. 3. 6 – Consumos de electricidade por semestres
Consumo emkWh
Consumos totais de energia
40000000
37500000
35000000
32500000
30000000
27500000
25000000
22500000
20000000
17500000
15000000
12500000
10000000
Naf Tot
Elec Tot
2006
2007
2008
2009
2010
Fig. 3. 7 – Consumos totais de energia
5
Os valores do mês de Dezembro de 2010 foram estimados com base na média do mesmo mês nos últimos anos.
21
Verifica-se também que, sempre que há uma diminuição ou aumento do consumo de
nafta, há uma correspondência inversa do consumo de energia eléctrica. Isto significa que a
época foi mais, ou menos, fria ou quente. Por outras palavras, se o consumo de nafta aumentar
significa que houve um arrefecimento; se diminuir, aumentará o consumo de energia eléctrica
e terá havido um aquecimento, conforme se observa pelo gráfico da Fig. 3. 7.
Pelo gráfico da Fig. 3. 8, referente ao consumo de nafta ao longo do ano, também
chegamos à conclusão que este é maior nos meses de Inverno, o que se deve às maiores
necessidades de aquecimento no edificio. Os dados do gráfico correspondem a contagens reais
de consumo, efectuadas em contadores localizados à entrada das caldeiras.
500000
450000
400000
350000
2006
dm3
300000
2007
250000
2008
200000
2009
150000
2010
100000
50000
0
Jan
Fev Mar Abril Maio Junho Julho Ago Set
Out Nov Dez
Fig. 3. 8 – Consumos mensais de nafta de 2006 a 2010
Quanto à variação dos consumos de energia eléctrica, apresentados na Fig. 3. 9, verificase um consumo um pouco superior nos meses de Verão. Esta alteração tem a ver com as
necessidades de arrefecimento. Porém, a diferença entre Inverno e Verão não é muito
acentuada, devendo-se, sem dúvida, este facto aos elevados rendimentos dos ciclos
frigoríficos dos sistemas de arrefecimento, que possuem eficiências elevadas; e ao consumo
de electricidade para outros fins que não a climatização (luz, outros equipamentos) que ocorre
durante todo o ano, de uma forma pouco sistemática.
22
2500000
2000000
2006
1500000
kWh
2007
2008
1000000
2009
2010
500000
0
Jan
Fev Mar Abril Maio Junho Julho Ago Set
Out Nov Dez
Fig. 3. 9 – Consumos mensais de electricidade de 2006 a 2010
No gráfico da Fig. 3. 10, são apresentados os consumos totais anuais de energia,
desagregados pelas duas fontes de energia utilizadas nos H.U.C..
Total de Energia Consumida
60.000.000
55.000.000
50.000.000
Consumo em kWh
45.000.000
40.000.000
35.000.000
30.000.000
25.000.000
20.000.000
15.000.000
10.000.000
5.000.000
0
2006
2007
Energia Total (kWh) Fuel
2008
2009
2010
Energia Total (kWh) Electrica
Fig. 3. 10 – Consumos anuais de energia desagregados por fonte (2006 a 2010)
23
Como se pode ver no gráfico da Fig. 3. 10, é pouca a variação da energia consumida ao
longo dos anos. Houve alguma diminuição a partir de 2009, devido às medidas já
implementadas.
Em seguida são elaboradas algumas tabelas (Tabela 3. 4, Tabela 3. 5 e a Tabela 3. 6), com
alguns valores indicativos dos consumos globais anuais.
Tabela 3. 4 - Consumos totais de energia 2008
Consumos totais anuais 2008 – Globais
Tipo
Unid.
Quantidade
Energia
Custo
Med.
Anual
Tep
%
€
%
Energ. Eléctr.
kWh
21 392 273
6 203,76
36,76
1 842 168,87
54,45
Fuel
t
3 291
3 188,98
63,24
1 547 042,43
45,55
Total
---
---
9 392,74
100,00
3 389 211,30
100,00
Tabela 3. 5 - Consumos totais de energia 2009
Consumos totais anuais 2009 – Globais
Tipo
Unid.
Quantidade
Energia
Med.
Anual
Tep
%
€
%
Energ. Eléctr.
kWh
20 333 852
5 896,82
35,55
1 864 900,22
60,21
Fuel
t
3 302
3 199,64
64,45
1 232 519,65
39,79
Total
---
---
100,00
3 097 419,87
100,00
9 096,46
Custo
Tabela 3. 6 - Consumos totais de energia 20106
Consumos totais anuais 2010 – Globais
Tipo
Unid.
Quantidade
Energia
Custo
Med.
Anual
Tep
%
€
%
Energ. Eléctr.
kWh
19 067 474
5 529,57
33,41
1 823 182,00
55,84
Fuel
t
3 403
3 297,51
66,59
1 441 992,82
44,16
Total
---
---
8 826,08
100,00
3 265 174,82
100,00
Uma caracterização mais detalhada dos consumos energéticos apenas seria possível com
base numa auditoria energética, em que se procedesse ao levantamento exaustivo dos sistemas
6
Os valores do mês de Dezembro de 2010 foram estimados com base na média do mesmo mês nos últimos anos.
24
consumidores de energia, incluindo a sua monitorização, de modo a permitir efectuar a
repartição dos consumos e a associá-los aos diferentes sistemas utilizados.
3.5 Indicadores Energéticos
A
utilização
de
indicadores
energéticos
pode
servir
como
ferramenta
de
dimensionamento e de gestão, em edifícios ou sistemas produtivos. Pode ainda servir para
tomadas de decisão ou intervenções directas que visem o uso racional e eficiente de energia.
No caso dos H.U.C., trata-se de uma unidade hospitalar, classificada como sendo um
Hospital Geral Central Universitário (ensino). Na cidade em que está inserido, serve próximo
de 135.314 (2008) habitantes numa área de 319,41 km2 [Estatísticas da Saúde ARS – Centro].
De acordo com o estabelecido no acesso à rede nacional de prestação de cuidados de
saúde, não estará muito longe da verdade se considerarmos que serve um concelho com uma
população de cerca de 350.000 habitantes.
Na área de influência em que se insere, referenciada como Coimbra Norte, contempla
vários concelhos e ainda alguns distritos adjacentes. Abrangendo 6 distritos, com 101
concelhos e uma área de 27.472 km2 (30,9 % do território nacional), poderá ser referida uma
população de 2.416.270 habitantes (22,9 % da população de Portugal) [INE de 2006].
O Edifício Central dos H. U. C. possui 1208 camas e tem uma área útil de 122.558
metros quadrados, onde trabalham actualmente cerca de 3.900 funcionários.
Anualmente, os números de consultas e de cirurgias rondam, respectivamente,
350.000/ano e 19.500/ano. Os tratamentos em ambulatório andam por volta dos 13.000/ano e
os internamentos 50.000/ano.
Nas urgências o registo de entradas é de cerca de 155 000/ano [Relatório do Movimento
Assistencial dos HUC/2008], estimando-se que por dia circulam pelas instalações cerca de
7.500 pessoas.
Os consumos de energia na região (cidade) são de 859 879 542 kWh/ano [DGEG, 2008],
pelo que a influência dos H.U.C. nos consumos da cidade é de 2,39%.
Na Tabela 3. 7, a par dos consumos totais anuais de energia, são apresentados alguns
indicadores calculados para o Bloco Central dos H.U.C., para os anos de 2008, 2009, 2010:
CAp - Consumo de energia por área; CCama - Consumo de energia por Cama; CCons Consumo de energia por Consulta; CCir - Consumo de energia por Cirurgia; CFunc –
Consumo de Energia por Funcionário e IC – Intensidade Carbónica.
25
Para o cálculo deste último indicador (IC – Intensidade Carbónica) foi necessário
determinar o montante anual de emissões de GEE, com base nos consumos desagregados por
fonte de energia e no índice de emissão de cada fonte de energia. Utilizaram-se os factores de
emissão publicados pelo Despacho nº 17313/2008 DR 2ª Série nº 122 de 26 de Junho de 2006
[Despacho 17313, 2008].
Estes cálculos foram elaborados para o efeito, em folha de cálculo, estando os resultados
demonstrados na tabela que a seguir se apresenta.
Tabela 3. 7 – Indicadores Energéticos 2008, 2009, 2010
Cap
E GEE (kg
CO2 )
C (kgep)
IC
kgCO2 e/tep
kgep/m
2008
20.284.210
9.364.630
2,17
76,41
7.752,18
26,76
480,24
2.411,70
2009
19.819.942
9.067.943
2,19
73,99
7.506,58
25,91
465,02
2.335,29
2010
19.539.319
8.797.892
2,22
71,79
7.283,02
25,14
451,17
2.265,75
2
Ccama
Ccons
Ccir
Cfunc
kgep/cama kgep/Cons kgep/Cir kgep/Func
Como se pode observar pelos valores da Tabela 3. 7, quase todos os indicadores
calculados apresentam uma diminuição a partir de 2009 face aos correspondentes valores
obtidos em 2008. Estes estão de acordo com a variação do consumo anual de energia, (20089.365 tep; 2009-9.068 tep; 2010- 8.798 tep) e com a não alteração dos valores de base de
cálculo dos indicadores.
A excepção verifica-se nos valores obtidos para a Intensidade Carbónica (IC). Sendo
IC=Emissões anuais de GEE/Consumo anual de energia, apesar da diminuição verificada no
valor das emissões de GEE, a diminuição do consumo total de energia foi superior,
conduzindo a um aumento deste indicador.
O gráfico da Fig. 3. 11 mostra a evolução das emissões de CO2, desde 2008 a 2010.
Apesar do aumento do consumo de nafta, a diminuição das emissões devesse à forte
diminuição de energia eléctrica.
26
Emissões de CO2/ano
25040
ton CO2/ano
20040
15040
10040
5040
40
2008
2009
2010
Fig. 3. 11 – Evolução das emissões de CO2 de 2006 a 2010
3.5.1 Cálculo do Índice de Eficiência Energética
Um dos objectivos do Regulamento dos Sistemas Energéticos para Climatização em
Edifícios (RSECE) é limitar o consumo energético global dos edifícios, de acordo com o seu
tipo: Serviços, Residencial, Novo ou Existente, Pequeno ou Grande.
Em termos dos limites impostos para os consumos energéticos, estes podem ser obtidos
através de um Índice ou Indicador de Eficiência Energética (IEE). O IEE representa o
consumo de energia primária de um edifício, por metro quadrado e por ano, sendo calculado a
partir dos consumos nominais ou reais de energia (durante um ano), englobando a totalidade
dos consumos de climatização, iluminação, equipamentos, AQS (água quente sanitária), etc,
convertidos para energia primária.
Na Tabela 3. 8 é dada uma descrição simples do significado de cada um dos tipos de IEE.
27
Tabela 3. 8 – Tipos de IEE e sua caracterização
Tipo de IEE
Designação
Como se determina?
Para que serve?
IEE real-facturas
IEE real para
Por análise simples das facturas
Verificação simplificada do cumprimento do
edifícios
energéticas (últimos três anos) sem
requisito energético em edifícios existentes e
existentes
correcção climática
da necessidade ou não de um PRE
IEE real
Por simulação dinâmica, utilizando
- Para efeitos da 1ª audit. de edifícios novos
obtido por
os perfis reais ou previstos ou det.
(ao fim do 3º ano de funcionamento).
simulação
em audit. com correcção climática.
- Para efeitos das audit. Periód. Edif. Exist..
Por simulação dinâmica, utilizando
- Verificação do cumprimento do requisito
os perfis padrão do Anexo XV do
energético com edifícios novos.
RSECE, com a correcção climática
- Classif. Energét. do edif. (novos e existent.)
IEE real-simulação
IEE nom
IEE nominal
IEE ref-novo
IEE de refª
limite para
- Verificação do cumprimento do requisito
Definido no anexo XI do RSECE
edifícios
energético em edifícios novos.
- Referência para classificação energética
novos
IEE ref-exist
IEE de refª
limite para
Verificação simplificada do cumprimento do
Definido no anexo X do RSECE
edifícios exist.
requisito energético em edif. exist. e da
necessidade ou não de um PRE
O Edifício dos H.U.C. está abrangido pelo RSECE, visto que a potência térmica utilizada
para climatização é superior a 25KW e a sua área é superior a 1000 m2, conforme apresentado
nos dados gerais do edifício (Artigo 27º do RSECE).
O estudo energético do edifício, nomeadamente a determinação do IEE, pode ser
efectuado, segundo o artigo 7º do RSECE, com base nas seguintes metodologias:
- Abordagem Simplificada – Análise de facturas energéticas;
- Auditoria Energética – Simulação e análise.
Na primeira metodologia, “Abordagem Simplificada”, é possível calcular o IEE sem
correcção climática, calculando-se o consumo anual global do edifício através das facturas
energéticas (electricidade e combustíveis), após a sua conversão para energia primária com
base nos factores de conversão definidos.
Para isso é utilizada a seguinte expressão:
IEE real = Qglobal/Ap (Kgep/m2.ano)
A segunda metodologia, chamada de “Auditoria Energética”, é o exame detalhado das
condições de utilização de energia do edifício de modo a:
28
- Identificar e quantificar os fluxos de energia no edifício (electricidade, combustíveis
fosseis, etc.);
- Caracterizar os sistemas energéticos existentes (para a conversão destas formas de
energia em energia final), o seu estado de conservação, rendimentos de conversão e
respectivos planos de manutenção;
- Verificar se estão satisfeitas as condições de conforto térmico pretendidas;
- Avaliar consumos energéticos específicos de cada utilização final e/ou sector do
edifício (iluminação, climatização, ventilação, cozinha, etc.);
- Calcular o IEE do edifício;
- Identificar medidas de racionalização energética, de forma a melhorar o seu
desempenho energético.
Esta metodologia não foi objecto de estudo neste trabalho.
Para calcular o índice de eficiência energética do edifício, utilizou-se um simulador
[P3E,2003] que, através da aplicação do método simplificado, permite obter o Consumo
Específico de Energia do Edifício (Cei) e o seu índice de eficiência energética (IEE).
Foi também necessário indicar a tipologia do edifício e a identificação das zonas
climáticas de Inverno e Verão em que este se encontra.
Segundo o Regulamento das Características de Comportamento Térmico em Edifícios
(RCCTE), os valores previstos, referentes às temperaturas exteriores de projecto para o
concelho de Coimbra são:
Zona climática de Inverno (I1) e Zona climática de Verão (V2N).
No consumo de energia primária só foram considerados os consumos de energia eléctrica
e de nafta, pois são as únicas fontes de energia utilizadas.
A área útil do edifício é de 122 558 m2.
Nas, Fig. 3. 12, Fig. 3. 13 e Fig. 3. 14 estão os resultados obtidos com o simulador
referido.
29
Fig. 3. 12 – IEE ano 2008
Fig. 3. 13 – IEE ano 2009
30
Fig. 3. 14 – IEE ano 2010
Como esperado, atendendo à aplicação das medidas de eficiência energética a partir de
meados de 2009, verifica-se, a partir deste ano, uma diminuição do IEE. No entanto, este
valor encontra-se muito acima do valor limite definido pelo RSECE para o IEE dos consumos
globais específicos dos edifícios de serviços existentes, onde este se insere, que é de 40
kgep/m2.ano - para a tipologia de edifícios de saúde com esta classificação7.
O gráfico da Fig. 3. 15 representa o IEE calculado para os anos de 2008, 2009, e 2010.
Nas barras do gráfico da figura, a zona a verde representa o valor limite dos consumos globais
específicos IEE para estabelecimentos de saúde existentes, com internamento, e a zona a
vermelho representa o montante que excede o valor limite regulamentar definido pelo
RSECE.
7
O RSECE, DL 79/2006 estabelece como valor limite dos consumos globais específicos IEE o valor de 40
kgep/m2.ano para estabelecimentos de saúde existentes, com internamento, ou em alternativa o valor de 8,5
kgep/ por cama ocupada .ano, Anexos X e XII.
31
IEE (Método Simplificado)
80
70
kgep/m2/ano
60
50
40
30
20
10
0
2008
2009
2010
Fig. 3. 15 – Gráfico do IEE dos anos 2008, 2009 e 2010
Tendo sido o IEE calculado através de um método simplificado e tratando-se de um
grande consumidor de energia, seria desejável obter este indicador através de um método mais
detalhado. No entanto, atendendo à diferença entre o valor do IE obtido e o recomendado pelo
RSECE, é espectável a necessidade de implementação de novas medidas de racionalização
energética.
32
4 Medidas de Melhoria da Eficiência Energética
4.1 Medidas ainda não implementadas.
Para além do estudo/projecto de reconversão da queima das caldeiras a nafta (Thick Fuel
Óleo a 1%) para Gás Natural, em fase de adjudicação, e o troço da linha de alimentação, já
executada, existem outras Oportunidades de Racionalização de Consumos (ORC´s) propostas
e que se encontram em estudo.
4.1.1 Unidades de AVAC
Os HUC entenderam iniciar estudos para a Modernização dos Sistemas de Aquecimento
Ventilação e Ar Condicionado (AVAC) e para a Gestão Técnica Centralizada, com vista a
uma melhor Eficiência Energética.
A Fig. 4. 1 mostra uma imagem da central de ar condicionado do Bloco Operatório.
Fig. 4. 1- Unidades de Climatização do Bloco Operatório
A situação actual das unidades de climatização, que possuem cerca de 23 anos de
funcionamento, pode ser resumida do seguinte modo:
33
- O sistema de arranque e paragem é conseguido com um controlo horário simples;
- O sistema de controlo e de actuação de temperatura faz-se através de válvulas
pneumáticas;
- O funcionamento do controlo de temperatura é feito localmente (junto de cada
máquina);
- Cada unidade climatiza zonas muito grandes e a temperatura é controlada na insuflação,
tornando-se assim difícil fazer um acerto perfeito da temperatura.
Foram visitadas as diferentes centrais existentes, para observação, recolha de medições e
de outras características. Foram elaboradas tabelas das características dos equipamentos e do
registo dessas medições.
Um dos aspectos a modificar com a obra será, sem dúvida, a separação das unidades
muito grandes em unidades ou zonas mais pequenas e a realização do controlo de
temperatura, na extracção.
A substituição dos controladores de temperatura pneumáticos por controladores
electrónicos (autómatos) possibilitará o controlo de temperatura através de um sistema de
controlo e gestão.
Será também necessária a existência de vários pressostatos por máquina, para possibilitar
a leitura de pressão a montante e a jusante dos filtros de ar, sendo assim dada indicação da sua
colmatação.
O sistema a propor no projecto de execução terá uma configuração de acções a
implementar, tais como:
- Optimização do Sistema de Gestão Técnica Centralizada de Energia (SGTCE) baseado
em Web, possibilitando o acesso e a aquisição de dados do estado de todos os
equipamentos;
- Possibilidade de, a nível da Automação, controlar os equipamentos - em função de
vários factores (exteriores e interiores) - e optimizar o funcionamento das máquinas.
Os equipamentos a utilizar nessa obra de alteração serão:
- (Nível 1) - Utilização de diversos sensores para controlo de pressões de ar, temperatura,
humidade e dos motores com variadores de velocidade;
- (Nível 2) - Montagem de módulos de microprocessadores e subestações de controlo
distribuído, a fim de atender parte da instalação a controlar, mas integrado na rede de
transmissão de dados do sistema;
- (Nível 3) - Operação de Gestão Técnica Centralizada, através de Consola de Operação e
Comando, com as diversas interligações e routers Ethernet. A partir daí, o PC do SGTC
34
será ligado à internet, para que os dados sejam transferidos, de acordo com o seguinte
processo:
Fig. 4. 2 - Esquema de transferência de informação
Para estes trabalhos estão previstos custos de cerca de 6.468.645,75 € [Siemens – 2010].
Tabela 4. 1 – Redução de consumos por tipo de energia e respectivos custos
Tipo de energia
Economia de energia e seu valor/ano
Electricidade
4 126 088,96 kWh
453 869,78 €
Térmica Aquecimento
3 369 731,00 kWh
168 486,65 €
Térmica Arrefecimento
1 684 865,50 kWh
185 335,15 €
Total
9 180 685,46 kWh
807.691,58 €
Neste tipo de projectos, está estimada uma redução dos consumos de energia que poderá
ir até cerca de 25 a 30% [Siemens – 2010]. No caso concreto do Bloco Central dos H.U.C., a
concretização deste projecto representaria, em termos de estimativa dos consumos, uma
redução de 9.180.685,46 kWh/ano, correspondente a uma redução de aproximadamente 16%,
face aos valores de consumo de 2010. Esta redução de consumo equivale a uma poupança
anual de 807.691,58 €, considerando o custo do kW de electricidade a 0,11 € e o da nafta a
0,04 €.
Deste modo, o período de retorno do investimento, se considerarmos o investimento total
da medida, seria de 8 anos.
Este projecto está ainda em fase de estudo, dado o elevado montante de investimento que
acarreta.
4.1.2 Sistema de Cogeração
De entre todas as medidas propostas para a melhoria do Índice de Eficiência Energética
(IEE) dos HUC, é de salientar a instalação de um sistema de cogeração.
35
Uma das medidas, sugerida pelo Centro Técnológico da Cerâmica e do Vidro (CTCV),
foi a instalação de dois geradores de 2 MWe para produzir energia eléctrica, parte do vapor
utilizado nos HUC e também água quente para climatização. Esta medida permitirá obter
resultados financeiros interessantes, como se ilustra nos quadros e figuras seguintes.
Tabela 4. 2 – Valores anuais de base para o sistema de cogeração
Valores anuais
Periodo de operação média estimado
6150 h/ano
Energia eléctrica produzida
23 001 000 kWhe
Energia térmica produzida
23 739 000 kwht
Consumo anual est. p/ os motores
64 821 000 kwh
Este sistema seria alimentado a gás natural, através de uma linha de alimentação já
existente, comum à queima das caldeiras, e produziria energia eléctrica que seria na totalidade
vendida à rede pública ,originando uma receita. Em simultâneo, seriam produzidos vapor e
água quente.
Na Tabela 4. 3 apresenta-se o cálculo do payback do sistema de cogeração. Foi
considerado que o investimento rondaria os 3 000 000 € [CTCV – 2010], o preço do gás
natural seria de 0.35 €/m3(n), o preço da energia fornecida à rede 0,12€/kWh, o consumo de
óleo 1g/kWh a 1,6€/kg e o custo unitário de manutenção de 0,030€/kWh.
Tabela 4. 3 – Determinação do Payback para o sistema de cogeração
Receitas do projecto
Valor €
Energia fornecida à rede
2 760 120
Recuperação térmica
789 046
Total das receitas
3 549 166
Encargos de exploração
3
Consumo de Gás (m (n))
2 154 544
Total
2 154 544
Consumo anual de óleo
36 802
Custo/ kWh
690 030
Total dos encargos
2 881 376
Resultados do projecto
667 790
Investimento
3 000 000
Payback Simples
36
Valor €/ano
4,49 anos
Esta medida está ainda em fase de elaboração de caderno de encargos pelos H.U.C.. Este
será levado a concurso, para posterior execução.
4.1.3 Implementação de um Sistema de Gestão de Energia (SGE)
Um Sistema de Gestão de Energia pode definir-se como um sistema tecnológicamente
apto a monitorizar, comandar e controlar todas as instalações e equipamentos que constituem
a rede energética de um edificio. De forma sistemática recolhe dados e permite obter
relatórios, necessários à gestão de energia. Oferece ainda uma preciosa ajuda o gestor de
energia na tomada das decisões.
A função de um Sistema de Gestão de Energia seria dar uma visão global e centralizada
do estado de funcionamento de toda a instalação do hospital e, ao mesmo tempo, possibilitar
diversas actuações.
A automação do equipamento é uma grande contribuição para a economia de energia,
quer por meio de sistemas de controlo de ponta e deslastre de cargas quer de paragem e
arranque de sistemas.
A existência de um Sistema (global) de Gestão de Energia nos H.U.C. possibilitaria:
 A aquisição e análise de dados, que permitiria ao hospital verificar a eficiência de um
sector ou equipamento, por comparação a outros com funcionamento semelhante;
 O histórico de dados, que possibilitaria a constituição de uma base de dados de
consumos de energia a fim de realizar um planeamento de intervenções, optmizando a
utilização de recursos existentes e reduzindo consumos e respectivos custos;
 A análise de consumos de energia por centro de custo, que permitiria quantificar o
consumo de energia de um sector do hospital e a imputação dos respectivos encargos
financeiros a esse centro de custos ou àreas de gestão;
 A detecção de consumos anómalos de energia,que permitiria eliminar ou minimizar as
situações de gastos excessivos de energia (por avaria, desconhecimento ou má
utilização de recursos);
37
 O benchmarking, que se traduziria na comparação de consumos, custos e resultados
com outras unidades hospitalares. Permitiria identificar, em tempo útil, as boas
práticas que se podem adoptar num mesmo sector.
A utilização de equipamentos automáticos de controlo introduz vantagens no conforto e
segurança dos ocupantes e dos operadores e é amortizada através da economia de energia que
proporciona.
Na maior parte das aplicações, o tempo de retorno do investimento destes equipamentos
é baixo, pelo que seria uma medida de racionalização de consuno de energia a considerar.
Esta medida está a ser apreciada e será muito provável que venha a ser equacionada em
conjunto com a medida do AVAC.
4.1.4 Conversão de Combustíveis na Central Térmica
Esta medida, devido à particularidade de a rede de bastecimento de Gás Natural já se
encontrar executada, envolve apenas duas componentes:
a) Substituição de Queimadores;
b) Modificações mecânicas.
Para o desencadeamento desta medida foi elaborado um caderno de encargos no qual se
referia sucintamente o seguinte:
1)- Pretendem os H. U. C. substituir a queima de Thick Fuel Oil de 1% de Enxofre, em
duas das suas caldeiras de vapor e alterá-las melhorando, o seu rendimento térmico. Os
queimadores a fornecer e a montar serão para dual queima, permitindo assim a queima de gás
e de light fuel oil (gasóleo);
2)- Para proceder às modificações mecânicas, decorrentes das alterações descritas no
parágrafo anterior, e com vista a melhorar o rendimento térmico das caldeiras, necessitam os
H.U.C. de proceder a alterações ao nível dos tanques de combustível, dos economizadores,
dos multiciclones e dos reaquecedores.
Esta medida, que envolve os materiais descritos no Anexo III Caldeiras, foi adjudicada à
firma Ambitermo 8, após um segundo concurso, em virtude de ter sido contestado o primeiro,
que previa o aproveitamento dos queimadores.
O período de retorno do investimento pode ser determinado tomando por base os valores
de uma economia de 174 060 kg/ano de Nafta ou seja de 167 968 kgep/ano, num valor de 77
599 €/ano. A quantidade de gases não emitida será de 544 tCO2/ano [CTCV -2010].
8
Anexos I e II Caldeiras
38
Estima-se que esta medida terá um retorno do investimento de cerca de três anos e meio.
Porém os ganhos em termos de Gases de Efeito de Estufa e de Manutenção vão ser
importantes.
4.2 Medidas já executadas ou em fase de obra.
4.2.1 Ascensores
4.2.1.1 Generalidades
É sabido que os elevadores consomem energia eléctrica mesmo quando estão parados.
Segundo alguns estudos, estes consumos podem traduzir-se em cerca de 50% do consumo
total de energia, se forem elevadores de poucas viagens diárias (caso do sector residencial).
Este consumo é atribuído a equipamentos que estão permanentemente ligados. Salientamse os sistemas de controlo, iluminação, ventilação, mostradores e consolas operacionais dos
pisos e dentro da cabina.
Das tecnologias energeticamente eficientes, susceptíveis de serem aplicadas a elevadores,
salientam-se a iluminação, o deslastre de equipamentos, os motores de indução de alta
eficiência (possuem menores perdas e são fabricados com materiais magnéticos superiores),
os controladores avançados que ajustam a velocidade e por fim os sistemas gestores de
tráfego.
Quando pensamos no motor eléctrico e nas suas componentes, a Potência, o Rendimento
e as Perdas são os pilares básicos para qualquer trabalho de dimensionamento. Estas podem
ter valores diferentes, em função do tipo de tecnologia e/ou dos materiais associados.
As soluções mais evoluídas são caracterizadas pela composição dos seguintes elementos
ou órgãos distintos:
- Controlo de velocidade, Motor eléctrico, Transmissão mecânica.
Poderemos complementar a definição dos elementos referidos, dizendo que o Controlo
de velocidade é o sistema electrónico que vai regular a velocidade do motor eléctrico. O
motor é o elemento que converte a Potência Eléctrica em Potência Mecânica. Por fim a
transmissão mecânica é o dispositivo de uso final onde essa potência mecânica é aplicada.
Os treze ascensores existentes desde a abertura dos HUC, são da marca Schindler, do tipo
monta camas, tracção, cabina suspensa com a casa das máquinas no topo do poço. Os motores
39
eram do tipo com redutor (geared), utilizando uma caixa de velocidades com um factor de
redução de 1:40, para reduzir a velocidade da caixa de cabina.
O sistema convencional instalado nos H.U.C. era baseado na tecnologia de relés e
encontrava-se completamente ultrapassado. As avarias sucediam-se, a maior parte das vezes
tinham origem nos relés cujas palhetas vão perdendo flexão ou partem ou têm os contactos
gastos.
As características dos motores originais dos Elevadores 1 a 13eram:
- Potência - 22,1 kW; Tensão - 400V; Corrente nominal - 58 A; Corrente de arranque 120 A; Frequência - 50 Hz; Factor de potência - 0,85; Redutor do tipo TIP W58 e Factor de
redução 1/42; Capacidade do cárter 22 L: Cabina – Carga até 1.500 kg; Velocidade de
deslocamento de 1,6 m/s.
4.2.1.2 Características Básicas do Caderno de Encargos
Foi pensado que se deveria substituir o sistema de comando e os motores eléctricos de
accionamento. Para esse fim, foram encetados contactos com a actual empresa concessionária,
Schindler. Por fim, foi assinado um procedimento de aquisição directa de empreitada entre os
H. U. C. e a Schindler9, cujos materiais estão descritos no Anexo III, precedido de um caderno
de encargos que referia sucintamente as seguintes características básicas:
1) Objectivos - Pretendem os HUC, EPE, por obrigatoriedade da Norma Europeia EN
81/80 cláusula 5.9.4, proceder à substituição das máquinas de 13 ascensores, de forma a
garantir a segurança e fiabilidade do seu funcionamento.
2) Considerações técnicas - Fornecimento e montagem de 7 grupos motores e respectivos
quadros de comando com sistema MICONIC MX – GC , elevadores nº s 1, 2, 3, 4, 5, 6, e 7.
Fornecimento e montagem de 6 grupos motores nos elevadores nº s 8, 9, 10, 11, 12 e 13.
As características dos novos motores dos Elevadores 1 a 13 deverão ser as seguintes:
- Potências - 20,7kW; Tensão - 400 V; Corrente nominal - 47 A 10.
Os elevadores dos HUC nos quais se propõe a alteração do sistema, podem ser
considerados como sendo:
- 7 Elevadores principais com 15 pisos cada;
- 4 Elevadores com 12 pisos cada;
- 2 Elevadores com 5 pisos cada.
9
Anexo I Elevadores
Anexo III Elevadores
10
40
A tipologia dos elevadores é a dos edifícios de serviços, tendo os elevadores de 1 a 7, 15
pisos e os de 8 a 11, 12 pisos; e os elevadores 12 e 13 de 5 pisos.
As principais características serão:
- Versão Eléctrico com casa das máquinas; Carga útil 1500 kg/kg/Pessoas; Velocidade
1,6 m/s; Cursos 20 a 70 metros; Nº de Paragem/Acessos 15
Para a substituição dos antigos grupos motores, foram realizados os seguintes trabalhos:
- Transporte para a casa das máquinas dos novos grupos motores;
- Suspensão da cabine e do contrapeso;
- Desmontagem e remoção dos grupos de motores existentes;
- Montagem dos novos grupos de motores, realizando para o efeito um alinhamento e
equilíbrio do conjunto, durante o seu assentamento definitivo, por intermédio dos
elementos anti-vibracionais;
- Execução de todas as ligações eléctricas ao respectivo comando;
- Execução de provas de funcionamento do novo conjunto, submetendo o elevador aos
ensaios de carga;
- Fornecimento e montagem de cabos de aço de suspensão;
- Fornecimento e montagem de tirantes de amarração dos cabos de suspensão, do lado da
cabine/contrapeso.
As figuras seguintes mostram imagens das instalações e equipamentos dos ascensores.
Fig. 4. 3 – Vista da casa máquinas e quadro antigo
41
Fig. 4. 4 – Vista da casa máquinas antigas
Fig. 4. 5 – Casa das máquinas - antiga e nova
Fig. 4. 6 – Chapa de características do motor novo e corpo da Máquina
42
Fig. 4. 7 – Quadros antigos em remodelação e quadro de comando novo MXGC
4.2.1.3 Vantagens dos novos sistemas:
Como vantagens para os novos sistemas instalados referimos as seguintes:
- Maior duração e fiabilidade, devido aos elevados coeficientes de segurança utilizados
na fase de projecto dos componentes;
- Mais-valias, em termos ecológicos, pois na sua composição os freios não utilizam
amianto e os motores não utilizam óleo;
- Valor acrescentado, modernizando uma parte vital do elevador;
- Motores com sistema de tracção por variação de frequência, que permitem:

Maior conforto e funcionamento suave, nos arranques e paragens;

Poupança energética;

Maior vida nos elementos do ascensor;

Elevado factor de rendimento.
O sistema de comando instalado, o MICONIC MX-GC com o sistema de controlo de
tráfego MICONIC 10, inclui um sistema de alerta para prevenir eventuais problemas, o que
significa que estes podem ser eliminados antes que ocorram. Completamente operado por
microprocessadores, proporciona uma gestão mais racional da capacidade do sistema de
transporte, que se traduz em menores tempos de espera, redução dos consumos de energia e
viagens mais rápidas para os destinos.
Como a maior parte dos componentes são estáticos, anulam os problemas próprios dos
relés, prolongando a longevidade do equipamento.
43
A Fig. 4. 8, mostra uma imagem e as características do variador electrónico de
velocidade.
Fig. 4. 8 – Variador electrónico de velocidade
O quadro de comando agora instalado, incorpora uma unidade conversora de frequência.
Esta unidade de comando, (VEV) Variador Electrónico de Velocidade e as suas
características, estão indicadas na Fig. 4. 8. Este equipamento permite uma acentuada precisão
do nivelamento, da cabina aos pisos, contemplando uma das exigências do Decreto-Lei
163/2006.
Em termos de segurança, os VEV possibilitarão a protecção do motor contra
sobretensões, sobrecargas, controlo de temperaturas e de fenómenos transitórios, bem como a
falta de fase. A Instalação de cartas de comunicação permite que todos os dados disponíveis
possam ser monitorizados e controlados à distância.
As vantagens do sistema de tracção com variação de frequência são:
- Maior conforto e funcionamento suave nos arranques e paragens e as acelerações e
desacelerações são totalmente independentes e reguláveis;
- Há uma significativa poupança de energia, o consumo eléctrico fica consideravelmente
reduzido, pois os arranques fazem-se de forma progressiva;
- Menor ruído, devido à diminuição da velocidade, factor de primordial importância para
o edifício;
- Menor dissipação de calor (as características de construção dos actuais motores
permitem uma diminuição ou redução das perdas e a consequente diminuição da
dissipação de calor);
44
- Maior vida dos elementos do ascensor (mecanicamente a máquina sofre menos ao serem
empregues potências de forma progressiva, desta forma o motor os contactores e os
travões são sujeitos a menores solicitações, sendo por isso poupados).
Sabendo que, em parte, a poupança de energia conseguida depende do volante de inércia
da máquina, utilizando volantes cuja inércia é mínima vão conseguir-se menores consumos
energéticos.
As botoneiras, que no sistema convencional estavam localizadas nas cabinas, passaram a
estar nos patamares. Através do controlo de destinos explícitos, o MICONIC 10 vai agrupar os
utentes registados aos elevadores de modo a servi-los mais eficientemente. O resultado é a
rápida libertação dos ascensores, aumentando assim a capacidade de transporte e a diminuição
do tempo de espera nos patamares.
O controlador de tráfego vai garantir que os elevadores sejam devidamente expedidos. As
portas abrem e fecham na altura certa. Os controladores de todos os elevadores estão
interligados, permitindo optimizar o seu funcionamento e distribuir os passageiros de um
modo eficiente, com um menor número de viagens, arranques e paragens, bem como um
número inferior de elevadores utilizados, dando origem a uma redução significativa da
energia consumida.
4.2.1.4 Determinação do Tempo de Retorno do Investimento
Não sendo possível, em tempo útil, proceder à monitorização dos consumos dos novos
equipamentos, fez-se uma estimativa do tempo de retorno do investimento, tendo em
consideração o regime de funcionamento dos elevadores e as características dos motores.
A Tabela 4. 4 apresenta o número de chamadas dos elevadores, registado no seu painel
de comando e a Tabela 4. 5, apresenta as características nominais dos elevadores
(antigos/novos)
Tabela 4. 4 – Nº de chamadas dos elevadores
Elevadores
Nº de Viagens/Dia/cada
Elevadores 1 a 7
240/hx8h=1920 cada
Elevadores 8 a 13
120/hx8h=960 cada
Tabela 4. 5 – Características dos motores dos elevadores
Antigos
Novos
Potência Nominal
22,1 kW
20,7 kW
Corrente Nominal In
58 A
47 A
45
Considerando que a corrente de arranque é nula, desprezando a diferença de consumo
nos dois motores antigo/novo teremos os cálculos da energia consumida durante o arranque:
I(A)
Ip120
In58
0 1 2 3 4 5
t(s)
Fig. 4. 9 – Curva de arranque dos motores dos elevadores
O gráfico da Fig. 4. 9 mostra a curva típica de um motor sem VEV (curva a vermelho) e
desse mesmo motor com VEV (curva a verde). Podemos ver que a curva a verde (motor com
VEV), não tem à esquerda a parte da curva a vermelho que corresponderia à corrente durante
o período de arranque.
Tendo em consideração as características dos motores existentes e as dos novos, as
características de arranque, o regime de funcionamento de cada um dos 13 elevadores e o
custo do kWh (0,11 €), estima-se que o retorno do investimento desta medida (373 974 €)
verificar-se-á ao final de 5 anos.
Esta obra foi adjudicada e executada por 373.974,00 € + IVA11, conforme o previsto.
4.2.2 Chiller
4.2.2.1 Generalidades
Sabemos que uma das instalações que mais energia
consome é a produção de água refrigerada – chiller.
11
Anexo I Elevadores
46
Fig. 4. 10 - Chiller Antigo
Os HUC estavam equipados com 3 chiller TRANE de 375 kWe com um “Coeficent of
Performance” - COP de 2.53, i.e.12, como mostrado na Fig. 4. 10.
Os chiller antigos foram adquiridos em 1985, tendo por isso mais de 24 anos de serviço,
o que representa mais do que o tempo de vida previsto. Usavam gás R12 e entre 2000 e 2003
foram reconvertidos para R134A.
Os condensadores refrigerados a ar apresentavam já alguma degradação por estarem
sujeitos às intempéries. Isto tinha implicações na sua produtividade pelo facto de esta parte do
sistema (condensador) penalizar o COP original (2.53).
Os novos chiller, já instalados, têm uma eficiência de 3 (por cada kW de energia eléctrica
consumida conseguem produzir 3 kW de frio), sendo pois bem superiores aos antigos.
A actual instalação é composta por três chiller do tipo centrífugo, condensados a ar e
ligados em paralelo. Cada chiller é alimentado pela respectiva bomba de água gelada,
havendo uma segunda bomba de reserva. O sistema funciona a caudal constante, com válvulas
de três vias nos climatizadores.
As potências dos novos equipamentos são idênticas às dos anteriores mas possuem maior
rendimento13.
Os chiller instalados e representados na Fig. 4. 13 (lado direito), são da marca Carrier –
(França)14 . São do tipo ar/água, R134 A, cada um com 3 compressores de parafuso, 3
circuitos independentes, com ventiladores de alta eficiência, painéis laterais com serpentinas
de alumínio e um posto de monitorização de controlo e gestão.
Cada chiller possui a potência de 1246,2 kWt; a temperatura da água à entrada e saída do
evaporador varia entre 7ºC-12ºC; o caudal de água através do evaporador é de 59,42 lt/s; a
perda de carga no evaporador é de 44,2 kPa; a temperatura do ar à entrada do condensador é
de 35ºC; o caudal de ar através do condensador é de 90,278 m3/s; o tipo de fluido frigorigénio
é o R134A; a potência eléctrica absorvida pelo motor é de 355,4 kW – 512 A; a potência
eléctrica absorvida pelo motor dos ventiladores do condensador é de 32.6 kW; a potência
eléctrica máxima total absorvida é de 387,9 kW; o peso é de 10880 kg, e as dimensões são de
11962x2253x2297 mm.
Esta obra foi adjudicada e executada por 346.420,00 €, ligeiramente abaixo do valor
previsto inicialmente. Foi previamente assinado um procedimento de aquisição directa de
12
Por cada kW de energia eléctrica que consome na globalidade dos seus sistemas (kWe) (compressores,
ventiladores, acessórios de comando, etc) produz 2.53 kW térmicos (kWt) de água gelada a cerca de 7ºC, para
climatização do hospital.
13
Para a mesma potência de frio produzida, dado o seu elevado “cop”(coeficient of performance) (chiller 1 kW
eléctrico=3 kwt)
14
Anexos IV e V Chiller
47
empreitada entre os H. U. C. e a empresa Climacer15, com a lista dos equipamentos descrita
no Anexo III, precedido de um caderno de encargos que referia as características básicas,
descritas no parágrafo 4.2.2.2.
4.2.2.2 Características Básicas do Caderno de Encargos
Foi elaborado um caderno de encargos onde se referia a pretensão de adquirir, três chiller
e o respectivo sistema de gestão, de modo a remodelar a produção de água gelada do sistema
de climatização dos H.U.C.. Segue-se a síntese dos seus aspectos principais:
1) Os chiller a instalar deverão manter a solução existente, sendo do tipo água/ar,
próprios para montagem no exterior e deverão utilizar como fluido refrigerante o HFC-134a.
Deverão ser certificados energeticamente (Eurovent ou equivalente) com classe A, tendo
um EER superior a 3; uma potência de refrigeração de aproximadamente 1200 kW térmicos
(1 kW = 3,0 kW térmicos); temperaturas de água refrigerada entre 7ºC – 12ºC; um caudal de
água (aproximado) de 57 l/s e um caudal de ar no condensador (aproximado) de 100 m3/s.
2) Cada chiller terá vários compressores de alta eficiência. O seu arranque deverá ser
feito em vazio, deverão ter pressostato diferencial, de protecção contra a falta de lubrificante,
e ser equipados com válvulas de corte na descarga.
3) O evaporador deverá ser de alta eficiência. O invólucro do evaporador deverá ser
isolado termicamente e protegido, pelo exterior, com uma barreira de vapor.
4) O condensador deverá ser um permutador de elevada eficiência, com ventiladores do
tipo axial, devidamente balanceados.
5) A caixa do quadro eléctrico (sistema de comando e controlo) de cada unidade deverá
possuir um painel para alimentação de energia eléctrica ao motor (sistema de arranque do
motor) e um outro para controlo da unidade, do tipo microprocessador. Deverá igualmente
possuir uma interface alfanumérica para comunicação com o operador. Este sistema deverá
ser acessível, sem que seja necessária a abertura das portas da caixa do quadro eléctrico.
O automatismo de controlo e comando do ciclo frigorífico deverá conter os seguintes
equipamentos principais:
- Pressóstato de baixa pressão; pressóstato de alta pressão; manómetro do circuito de
aspiração; manómetro do circuito de compressão; manómetro de pressão de óleo;
termóstato anti-gelo; termóstato para controlo da temperatura da água através da
modulação de capacidade da unidade e sistema de regulação da pressão de condensação.
15
Anexo II Chiller
48
O microprocessador da central de controlo deverá permitir controlar os parâmetros acima
referidos, bem como:
- o arranque e paragem automática do chiller; a modulação da potência de cada um dos
compressores; o controlo sequencial do arranque e paragem dos compressores, montados
no mesmo circuito hidráulico; a rotação automática de compressores, em função do
número de horas de trabalho e deverá possuir uma porta para comunicar com o BUS do
GTC (Gestão Técnica Centralizada) do edifício. Este BUS deverá obedecer ao protocolo
LON Talk LCI-C interface.
6) Ensaios - Deverá ser considerado o arranque do sistema, com ensaios, afinações e
verificações do funcionamento da instalação.
Deverá ser considerada a desmontagem e retirada dos chiller existentes, de acordo com
as normas e a legislação em vigor.
4.2.2.3 Determinação do tempo de retorno do Investimento
O gráfico da Fig. 4. 11 mostra a estimativa das horas de funcionamento anuais dos chiller.
Considerou-se que 8% (720 horas – 1 mês) é o tempo de funcionamento simultâneo de 3
chiller, 34% (2880 horas – 4 meses) será o tempo de funcionamento de 1 chiller e 58% (5040
– 7 meses) o tempo de funcionamento simultâneo de 2 chiller.
Funciomamento
de 1 chiller
34%
Funciomamento
de 2 chiller
58%
Funciomamento
de 3 chiller
8%
Fig. 4. 11 - Horas de funcionamento anuais dos chiller
49
A tabela Tabela 4. 6 mostra o tempo de funcionamento estimado:
Tabela 4. 6 – Tempos de funcionamento dos chiller
Nº Chiller
Nº Horas
Meses
1
2880
4
2
5040
7
3
720
1
Com base no consumo de funcionamento de cada chiller, teremos 5.760.000 kWh/ano de
consumo, ou seja um custo de 623.000 €/ano.
Para os mesmos valores de necessidade de produção de frio, como no caso dos
equipamentos novos (mais eficientes) teremos uma potência de 317 kW por chiller e, com o
mesmo perfil de funcionamento, obtemos um consumo total de 4.793.040 kWh/ano o que se
traduz em 527.234 €/ano.
A Tabela 4. 7 e a Fig. 4. 12 mostram a diferença entre os consumos de energia dos chiller
antigos e dos novos, para as mesmas condições de funcionamento.
Tabela 4. 7 – Chiller - Consumos e custos anuais
Antigos
Novos
5.670.000
4.793.040
Custo €
623.000
527.234
Ganho €
---
95.766
Energia kWh
6.000.000
Consumos kWh
5.000.000
4.000.000
3.000.000
Novos
Antigos
2.000.000
1.000.000
0
527.234
623.000
Custo dos consumos €
Fig. 4. 12 - Consumo/custos dos consumos dos chiller
50
Temos assim um ganho superior a 95.766/ano €, o que daria um período de retorno do
investimento de cerca de três anos e meio.
Optimizando ainda estes cálculos, se considerarmos uma perda de eficiência dos
equipamentos antigos da ordem dos 20%, com os novos chiller resultaria um ganho total que
se aproximaria dos 200.000 € por ano.
Considerando ainda, nesse pressuposto, um total de investimento de 360.000 € (120.000
€ por chiller), consideramos que o investimento poderá ter um retorno inferior ao atrás
calculado e que seria de menos de dois anos.
Foi com estes pressupostos que foi pensada esta substituição (por equipamento capaz de
produzir o mesmo efeito mas com um menor consumo de energia).
As imagens das Fig. 4. 13, Fig. 4. 14 e Fig. 4. 15, mostram os chiller antigos, os novos e
alguns equipamentos dos novos.
Fig. 4. 13 – Chiller antigos e novos
Fig. 4. 14 – Pormenores dos compressores dos chiller novos
51
Fig. 4. 15 – Vista lateral dos chiller novos
4.2.3 Iluminação
4.2.3.1 Generalidades
Sabemos que, segundo a I. E. A. (International Energy Agency), a iluminação nos
edifícios representa cerca de 8 a 10 % dos consumos totais de energia eléctrica. Em particular
nos edifícios comerciais poderá até representar cerca de 40% [Legrand, 2010].
Através de um adequado sistema de gestão de iluminação, poder-se-ão conseguir
economias de energia da ordem dos 30%, dando origem a uma redução dos custos, no
consumo total de energia, em cerca de 10% [Legrand, 2010].
Em face da análise feita às instalações de iluminação dos H. U. C., foi decidido substituir
as lâmpadas de baixa eficiência por outras de alta eficiência16. Esta obra acabou por ser
adjudicada à firma POPICEL. O suporte de fabrico do equipamento e o suporte técnico esteve
a cargo da ARQUILED [ARQUILED - 2010].
A adjudicação dos trabalhos, pela quantia de 386.492,00 €, sem IVA; efectuada através
da assinatura de um procedimento de aquisição directa de empreitada entre os H. U. C. e a
empresa Popicel17, com a listagem de equipamentos descrita no Anexo III, foi precedida de
um caderno de encargos que referia as características básicas, descritas no parágrafo 4.2.3.2.
A maioria das luminárias era do tipo fluorescente clássica com lâmpada T8 de 36 W ou
18W, com arrancador e balastro ferromagnético.
16
17
Portaria 54 - 2008
Anexo I Luminárias
52
Em ensaios feitos em oficina da especialidade, foram obtidos os seguintes resultados:
- Os valores de iluminação de uma luminária com lâmpada T8de 36 W convencional,
com difusor opalino, medidos a 1 m de distância eram de 180 Lux e o consumo de 0,450 A.
A Fig. 4. 16, mostra o aspecto da luminária antiga com e sem difusor acrílico.
- A mesma armadura com um balastro electrónico baixou o consumo para 0,146 A e
manteve os mesmos valores de iluminação.
- Alterada esta mesma armadura para lâmpada de led 18 W e com driver, ficou o valor de
iluminação em 200 Lux e o consumo de 0,1 A18.
Fig. 4. 16 – Luminária antiga com e sem difusor acrílico
Apesar de ter havido a introdução do indesejável efeito de ofuscamento directo
provocado pelo brilho dos led, conforme se pode observar pela Fig. 4. 17 (o difusor opalino
quebra um pouco esse efeito).
Os valores da iluminação total da luminária mantiveram-se ou subiram um pouco,
estando dentro dos limites aconselhados pelas tabelas para as diferentes zonas em que se
inserem19.
18
19
Foram usados um Luximetro Digital Lux Tester – YFE YF-1065 e um multímetro BETA 1760/RMS
[EN 12464 – 2001] – (Table 5.7 — Health care premises)
53
Fig. 4. 17 – Luminária com led com e sem difusor
Nas figuras seguintes apresentam imagens relativas ao trabalho desenvolvido na
iluminação interior.
Fig. 4. 18 – Lâmpada Fluorescente clássica e lâmpada com led
Fig. 4. 19 - Lâmpada de led
54
Fig. 4. 20 – Imagens da iluminação dos corredores do Edifício
Fig. 4. 21 - Luminária 3x18 W que passou a 3x9 W - Hall central
55
Fig. 4. 22 - Driver primeira geração e Driver segunda geração
4.2.3.2 Características Básicas do Caderno de Encargos
Após a decisão de contratar a transformação das luminárias existentes de modo a tornálas mais eficientes, foram definidas as características dos trabalhos a levar a efeito, conforme
o texto que a seguir se transcreve:
1) Pretendem os Hospitais da Universidade de Coimbra, EPE, no seu edifício do Bloco
Central, instalar 597 sensores de iluminação nas instalações sanitárias públicas e
corredores e também substituir parte das lâmpadas fluorescentes T8 de 36W ou 18W,
por lâmpadas com leds do mesmo comprimento20 e lâmpadas incandescentes por
economizadoras ou de led21, a fim de reduzir o consumo de energia eléctrica na
iluminação do edifício.
2) Fornecimento e montagem de sensores22 de controlo de iluminação, para comandar
lâmpadas led de 36 W e 18 W, sendo necessária a divisão de circuitos, nos corredores
com comprimento aproximado de 50 metros:
- 379 sensores de corredor IS 345 da Steinel ou equivalente; 218 sensores de tecto, de
360º, IS3360 da Steinel ou equivalente; 597 caixas de derivação, com placa de
bornes;12.800 metros de cabo V V 3x1,5 mm.2.
3) Lâmpadas com led - Para aplicação em infra-estrutura da fluorescente T8, composta
por módulo de led, aplicado em placa de circuito impresso Metalcore, com uma
resistência dieléctrica de 4 KV e um dissipador para arrefecimento em alumínio;
temperatura de cor 4 000º K; feixe de abertura 170º, uma vida útil estimada 50 000
horas, uma eficácia luminosa de 50% e uma potência lumínica de 130 lm/W.
20
Anexos IV e V Luminárias
Anexo III Luminárias
22
Anexos VI e VII Luminárias
21
56
4) Fornecimento e montagem de lâmpadas com led, em armaduras de iluminação
existentes, com substituição dos suportes de lâmpadas, localizadas nos corredores do
bloco central, no serviço de urgência, no de esterilização, no bar e em outras zonas
interiores.
- 3 500 lâmpadas de 18 led de 1 W cada, de 230 V e G13 e comprimento de 1200 mm;
- 500 lâmpadas de 9 led de 1,2 W cada, de 230 V e G13, com comprimento de 600 mm;
- 5 000 suportes de lâmpadas T8.
5) Fornecimento e montagem de 200 lâmpadas com 12 led, par 38, E27, nas salas de
operações.
6) Fornecimento e colocação de lâmpadas economizadoras, a colocar nas instalações
sanitárias e nos tectos das enfermarias:
- 300 lâmpadas economizadoras 8W E27 230 V;
- 250 lâmpadas economizadoras 11W E27, 230 V.
4.2.3.3 Cálculo do tempo de retorno do investimento
Na Tabela 4. 8, são indicados os vários parâmetros, necessários para o cálculo do tempo
de retorno do investimento desta medida: Tecnologia existente, tecnologia nova, nº de
substituições e localização no edifício.
Tabela 4. 8 – Parâmetros referentes à iluminação
Local
Qtd
Pot.Existente
Pot.Nova
Corredores
3500
36 W
18 W
Corred. Hall
500
18 W
9W
Sanit./Tecto
300
40 W
8W
Sanit./Tecto
250
60 W
11 W
Bloco Operat.
200
60 W
12 W
Tendo em consideração que cada lâmpada estaria acesa 12 horas por dia e que o custo do
kW é de 0,11 €, que o investimento foi de 386 492 €, o tempo de retorno do investimento
desta medida será de cerca de 8 anos.
Para o cálculo deste valor não foram considerados os custos em consumíveis e em
manutenção. Também não foi considerada a redução de consumos (esperada com a colocação
dos sensores de movimento). É previsível que o tempo de retorno diminua se estes factores
forem considerados.
57
4.2.4 Caixilharias
4.2.4.1 Generalidades
Este subcapítulo do relatório respeita à medida de melhoria térmica das fachadas. Está
também relacionado com uma solicitação por parte dos H.U.C. (ao Instituto de Investigação e
Desenvolvimento Tecnológico em Ciências da Construção - ITeCons ) de uma auditoria
energética e da elaboração de um caderno de encargos, com vista à implementação de
melhorias da eficiência energética, nomeadamente através do reforço dos envidraçados.
Para o efeito, técnicos do ITeCons, com a colaboração de técnicos do Serviço de
Instalações e Equipamentos dos H.U.C., efectuaram um estudo que consistiu no/a:
- levantamento da caixilharia e de tipo de vidro existentes;
- dimensionamento dos vãos envidraçados, tendo-se identificado os que possuem sistema
de sombreamento móvel;
- análise dos consumos energéticos;
- verificação do estado de conservação das soluções existentes;
- avaliação das condicionantes da acção de intervenção;
- avaliação do desempenho das diferentes tipologias de vãos envidraçados, em termos de
transmissão térmica;
- simulação térmica e balanço energético da envolvente vertical opaca e envidraçada dos
corpos A, B, C e D.
À partida, já se supunha que o corpo mais crítico seria o corpo A pois, estando situado a
Norte, tem fachadas orientadas a Norte, Nascente e a Poente (gabinetes de consultas
externas).
As paredes são compostas por parede dupla, de alvenaria de tijolo cerâmico furado. Os
envidraçados orientados a Norte são em caixilharia de alumínio simples, com vidro simples e
incolor, com uma persiana exterior. Os envidraçados orientados a Este são em caixilharia de
alumínio com vidro simples e incolor, sem dispositivo de oclusão/protecção solar na sala de
espera e com persiana exterior nas restantes salas. A Poente, os envidraçados são em
caixilharia de alumínio com vidro colorido, sem dispositivo de oclusão/protecção solar na sala
de espera e com persiana exterior nas restantes salas.
A imagem da Fig. 4. 23 mostra um levantamento termográfico da envolvente exterior dos
edifícios [CTCV- 2009].
58
Fig. 4. 23 – Levantamento termográfico do corpo A
Verificou-se que uma grande parte da energia térmica se dissipava na zona dos
envidraçados. Para minimizar estas perdas de calor, através dos envidraçados, foi proposta a
instalação de envidraçados duplos.
Relativamente ao estado de conservação dos vãos envidraçados, salientaram-se as
seguintes deficiências:
- Deformação de alguns perfis das caixilharias;
- Fissuração de ligações entre algumas caixilharias e respectivas vergas e ombreiras;
- Dispositivos de fechos danificados, com alguma dificuldade na operacionalidade;
- Acumulação de impurezas no perfil das calhas das caixilharias, prejudicando o seu
normal funcionamento.
Verificou-se que as fachadas orientadas a Norte dos corpos B e C, bem como todas as
fachadas do corpo A, são as que têm associadas as maiores necessidades de aquecimento.
Todas as zonas de internamento (corpos B e C a Sul e todo o corpo D) apresentam
necessidades energéticas inferiores, garantindo maior conforto aos utentes. Isto resulta da
concepção do próprio edifício em termos de arquitectura, da distribuição dos espaços, das
soluções aplicadas (parede dupla com Ytong e caixilharia com vidros duplos), e das
orientações das fachadas (Sul, Sudeste e Sudoeste) que privilegiaram as zonas de
internamento, em fase de obra, na construção inicial.
59
Para avaliar os níveis de qualidade do ambiente interior, procedeu-se às medições e ao
registo da temperatura e da humidade de um conjunto de espaços.
Durante o período em que se efectuou a recolha de dados não se registaram grandes
variações de temperatura entre os diferentes espaços e a amplitude térmica ao longo do dia, no
interior, foi reduzida. Os valores médios da temperatura, obtidos nos diferentes espaços,
foram sempre superiores a 20ºC e inferiores a 25ºC, estando dentro do intervalo das
temperaturas de conforto e humidade estabelecido no Regulamento das Características de
Comportamento Térmico dos Edifícios [DL 80, 2006].
A análise do comportamento térmico das várias zonas, com base nas trocas de calor que
ocorrem pela envolvente exterior, consistiu na quantificação das necessidades energéticas
associadas à envolvente, na estação de aquecimento e de arrefecimento.
As necessidades de aquecimento foram determinadas considerando que, ao longo de seis
meses, na região da cidade de Coimbra, a diferença média entre a temperatura exterior e a
temperatura interior (referência de conforto 25ºC) é de aproximadamente nove graus
centígrados. Os ganhos térmicos verificam-se por radiação solar incidente nos vãos
envidraçados e as perdas de calor por condução ocorrem nas paredes e nos vãos envidraçados
exteriores.
As necessidades de arrefecimento calcularam-se considerando que, de Junho a Setembro,
ocorrem ganhos térmicos por radiação solar por meio da envolvente exterior (opaca e
envidraçada) e que, devido à diferença entre a temperatura interior e a temperatura média
exterior (19ºC), se verificam perdas térmicas por condução, através da envolvente exterior
(opaca e envidraçada).
4.2.4.2 Valores verificados
Para obter uma análise comparativa das várias fachadas do edifício, consoante a
orientação e o corpo a que pertencem, foram estimados, para a estação de aquecimento e
arrefecimento, os ganhos globais e as perdas globais associadas à envolvente exterior e fez-se
um balanço energético para um metro quadrado de fachada.
A Fig. 4. 24, apresenta um diagrama da envolvente exterior do Bloco Central dos H.U.C.,
com a identificação das necessidades de aquecimento e arrefecimento de cada fachada. Estes
valores foram retirados do estudo levado a efeito pelo ITeCons [ITeCons, 2010].
60
63,30
0,07
60,14
7,68
65,37
2,18
Necessidades de Aquecimento (kWh/ano)/m2
Necessidades de Arrefecimento (kWh/ano)/m2
32,45
0,26
57,80
4,15
26,30
0,96
66,58
2,36
14,93
0,50
32,45
0,26
26,30
0,96
Fig. 4. 24 - Balanço energético da envolvente exterior
Estes valores traduzem a energia necessária para manter uma temperatura de conforto de
20ºC na estação de aquecimento e de 25ºC na estação de arrefecimento, de modo a compensar
as perdas que ocorrem através da envolvente e tendo por base as condições climáticas da
zona.
Podemos observar nas Fig. 4. 25 e Fig. 4. 26, uma representação gráfica dos valores
registados na Fig. 4. 24 para as necessidades de aquecimento e de arrefecimento:
70
60
kWh/ano/m2
50
40
30
20
10
0
AN
AE
AW
BN
BS
CN
CS
DE
DW
DS
Fig. 4. 25 – Necessidades de aquecimento
61
9
8
kWh/ano/m2
7
6
5
4
3
2
1
0
AN
AE
AW
BN
BS
CN
CS
DE
DW
DS
Fig. 4. 26 – Necessidades de arrefecimento
Pela análise dos gráficos das Fig. 4. 25 e Fig. 4. 26, podemos concluir que as fachadas
orientadas a Norte dos corpos B e C, assim como todas as fachadas do corpo A, são as que
têm as maiores necessidades de aquecimento. Por sua vez, as zonas de internamento (corpos
B e C a Sul e todo o corpo D) têm necessidades energéticas muito inferiores, garantindo maior
conforto aos utentes. As fachadas do corpo A (E e W) são aquelas que apresentam maiores
necessidades de arrefecimento.
O Edifício dos HUC tem ocupação permanente e climatização contínua. Tendo ainda em
conta a comunicação existente entre os diferentes espaços, conclui-se que se deve privilegiar a
melhoria da envolvente exterior com um balanço energético mais desfavorável, de forma a
reduzir as necessidades energéticas.
A intervenção, numa melhoria da envolvente exterior do Edifício Central dos H.U.C.,
deverá permitir o cumprimento dos seguintes objectivos:
- Diminuição das necessidades de aquecimento em todo o corpo A e nos corpos B e C
(do lado Norte);
- Diminuição das necessidades de arrefecimento das zonas a Nascente e a Poente do
corpo A.
Para o efeito foi proposto o seguinte:
Vãos envidraçados - Substituição de todas as janelas das fachadas orientadas a Norte,
(corpo A, B e C) e das janelas orientadas a Nascente e Poente, do corpo A.
62
Fig. 4. 27 – Fachadas AW e BN do Bloco Central
Nas janelas a Nascente e Poente do corpo A, ilustradas nas Fig. 4. 27 e Fig. 4. 28, justificase uma solução com um coeficiente de transmissão térmica reduzido e uma diminuição dos
ganhos solares, reduzindo a necessidade de arrefecimento no Verão. Será montada uma janela
em caixilharia de alumínio, com corte térmico, com vidro duplo (6mm + lâmina de 90% de
Árgon de 12mm + 8mm).
Fig. 4. 28 – Janelas da fachada AW
63
Caixas de Estores - Substituição das tampas das caixas de estore.
Sabemos que as caixas de estores são uma zona da envolvente exterior do edifício
termicamente frágil. Devido ao número elevado de tampas e à sua influência no desempenho
térmico da fachada, recomenda-se a substituição das tampas das caixas de estores existentes,
executadas em termolaminado de madeira, por outras em chapa de alumínio lacado forradas
com 3cm de isolamento térmico, conforme se pode observar pela Fig. 4. 29.
Fig. 4. 29 – Imagem de uma janela de quarto de internamento
A adjudicação dos trabalhos foi objecto de assinatura de um procedimento de aquisição
directa de empreitada entre os H. U. C. e a empresa Ramos Catarino por cerca de 750.000 €23.
4.2.4.3 Cálculo do retorno do investimento.
Os gráficos que a seguir se mostram demonstram as reduções das necessidades de
aquecimento e de arrefecimento do Edifício, determinadas de corpo em corpo e de fachada em
fachada, consoante o tipo de envolvente ou o caso em análise (caixilharia ou tampas de
estore).
23
Anexo I Caixilharia
64
9
60
8
7
50
40
Antes
30
Depois
kWh/m2/ano
kWh/m2/ano
70
20
6
5
Antes
4
Depois
3
2
10
1
0
0
AE
AW
AE
Fig. 4. 30 - Necessidades energéticas de
aquecimento
AW
Fig. 4. 31 - Necessidades energéticas de
arrefecimento
Dos gráficos das Fig. 4. 30 e Fig. 4. 31 verifica-se uma potencial redução das necessidades
de aquecimento associadas à envolvente exterior, em cerca de 16%; e uma redução das
necessidades de arrefecimento próxima dos 50%.
70
2,5
60
2
40
Antes
30
Depois
kWh/m2/nao
kWh/m2/ano
50
1,5
Antes
1
Depois
20
0,5
10
0
0
AN
BN
CN
Fig. 4. 32 - Necessidades energéticas de
aquecimento
AN
BN
CN
Fig. 4. 33- Necessidades energéticas de
arrefecimento
O gráfico da Fig. 4. 32 mostra a potencial redução das necessidades de aquecimento
associadas ao desempenho térmico da envolvente exterior, e que se estima ser de 25%. No
gráfico da Fig. 4. 33 apresenta-se uma estimativa superior a 50% na redução da necessidade de
arrefecimento.
65
70
60
kWh/m2/ano
50
40
Antes
30
Depois
20
10
0
AN
AE
AW
BN
BS
CN
CS
DE
DW
DS
Fig. 4. 34 - Necessidades energéticas de aquecimento, devida à
correcção térmica das caixas de estore
A correcção térmica, através das tampas das caixas de estore, vai certamente introduzir
uma melhoria generalizada do comportamento térmico em algumas das fachadas da
envolvente exterior, como mostrado no gráfico da Fig. 4. 34. Porém, não se verificam
melhorias nas fachadas que não possuem caixas de estore (corpo B, lado Norte e corpo C,
lado Norte), pois representará uma diminuição acrescida das necessidades de aquecimento,
sem que no Verão isso se traduza num aumento significativo das necessidades de
arrefecimento como se pode verificar pelo gráfico da Fig. 4. 35.
9
8
kWh/m2/ano
7
6
5
4
3
2
1
0
AN
AE
AW
BN
BS
CN
CS
DE
DW
DS
Fig. 4. 35 - Necessidades energéticas de arrefecimento, devida à
correcção térmica das caixas de estore
66
Para os cálculos do retorno do investimento devemos considerar as medições de redução
de perdas de energia, conforme os gráficos anteriormente mostrados e a redução de perdas
associadas à ventilação, efectuada com a obra.
Da análise dos materiais constantes da lista da obra, os que se afiguram poder contribuir
para o melhoramento do comportamento térmico do edifício, são os seguintes:
- Substituição integral das janelas
-
494 117,76 €
- Tratamento de caixas de estore
-
122 541,80 €
Total 616 659,56 €
O pressuposto da determinação do período de retorno, colocando o pior cenário (em
termos do sistema de eficiência energética), seria o sistema baseado unicamente na energia
eléctrica - o que daria um retorno do investimento de 21 anos.
Porém, utilizando os sistemas actuais de alto rendimento (ex: caldeiras e chiller), um
investimento como este terá sempre um período de payback mais elevado.
É evidente que este valor poderá parecer um pouco alto, mas há que levar em conta
outros ganhos não mensurados, como a melhoria do conforto acústico e a redução na emissão
de gases de efeito de estufa.
4.3 Resultados da implementação das Medidas
Para uma análise dos resultados obtidos/esperados com as medidas que envolvem energia
eléctrica, torna-se conveniente uma análise comparativa, de 2008 a 2010, dos valores dos
consumos para os meses mais frios, Tabela 4. 9 e gráfico da Fig. 4. 36, e para os meses mais
quentes, Tabela 4. 10 e Fig. 4. 37.
Tabela 4. 9 – Valores de consumo de energia eléctrica (Jan-Maio)
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
kWh
kWh
kWh
kWh
kWh
2008
1 702 551
1 620 488
1 714 898
1 743 411
1 794 297
2009
1 758 738
1 586 283
1 759 398
1 677 077
1 756 073
2010
1 602 098
1 439 953
1 592 423
1 555 009
1 578 958
Verifica-se que houve sempre um decréscimo dos consumos de energia eléctrica, mês
após mês, relativamente ao mesmo mês do ano anterior, sendo essa diminuição mais
acentuada de 2009 para 2010.
67
Consumo de electricidade nos meses Frios
kWh
2000000
1500000
1000000
2008
2009
500000
2010
0
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Fig. 4. 36 – Gráfico dos valores de consumo de energia eléctrica (Jan-Maio)
Como podemos observar na Tabela 4. 10 e na Fig. 4. 37, os Verões destes últimos dois
anos já apresentaram valores de consumo de energia bastante inferiores.
Tabela 4. 10 - Valores de consumo de energia eléctrica (Jun-Set)
Junho
Julho
Agosto
Setembro
kWh
kWh
kWh
kWh
2008
1 810 755
1 981 010
1 937 892
1 894 983
2009
1 800 169
1 821 467
1 744 513
1 615 821
2010
1 586 062
1 750 113
1 711 326
1 576 694
Se analisarmos os consumos de energia eléctrica que ocorreram antes e após a montagem
dos chiller, observamos que os consumos do Verão de 2008 (com os chiller antigos em
funcionamento, ou seja sem nenhuma das medidas implementadas) foram bastante mais
elevados que a partir de Setembro de 2009 (com os novos chiller). Por outro lado, em início
de 2010, também já com os elevadores e as luminárias em fase de instalação, podemos
observar uma ainda maior redução nos consumos e o quanto estas medidas significaram em
termos de economia de energia.
68
Consumo de electricidade nos meses quentes
kWh
2000000
1800000
1600000
1400000
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
0
2008
2009
2010
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Fig. 4. 37 – Gráfico dos valores de consumo de energia eléctrica (Jun-Set)
Na Tabela 4. 11 encontra-se o quadro comparativo do consumo de energia eléctrica entre
o 1º semestre de 2009 e o 1º semestre de 2010.
Tabela 4. 11 – Valores de consumo e custos de energia eléctrica (2009-2010)
Quadro Comparativo de consumos de Energia Eléctrica - Bloco Central
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Totais
%
1 758 738
1 586 283
1 759 398
1 756 073
1 756 073
1 800 169
10 337 738
160 200,26
145 648,92
160 884,18
155 940,83
161 325,82
164 779,23
948 779,14
1 602 098
1 439 953
1 592 423
1 555 009
1 578 958
1 586 062
9 354 503
-9,51
149 110,60
136 249,68
151 303,70
150 478,84
152 004,29
151 452,50
890 599,61
-6,13
156 640
146 330
166 975
122 068
177 115
214 107
983 235
11 089,56
9 399,24
9 580,48
5 461,99
9 321,53
13 326,73
58 179,53
EElec
kWh
2009
Custo
€
EElec
kWh
2010
Custo
€
Poup
kWh
ança
€
O gráfico da Fig. 4. 38, apresenta os valores da energia eléctrica consumidos nos
primeiros semestres de 2009 e 2010.
69
Comparando também os consumos totais de energia no primeiro semestre do ano de
2009 (altura em que ainda não estavam executadas nenhumas das medidas de poupança de
energia), com o primeiro semestre do ano de 2010 (quando já se encontravam em
funcionamento os novos chiller e/ou em fase de conclusão os novos elevadores e o sistema de
iluminação), verificamos que existe uma diminuição substancial dos consumos.
Cons. Energia Eléct. 1º Semestre
kWh
2000000
1800000
1600000
1400000
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
0
2009
2010
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Fig. 4. 38– Consumo de energia eléctrica (2009-2010)
Os valores totais dos custos das alterações feitas às instalações que actualmente estão a
contribuir para uma diminuição dos consumos de energia encontram-se indicados na Tabela 4.
12:
Tabela 4. 12 – Valores das medidas implementadas
Medidas
Investimento (euros)
Ascensores
373 974
Chiller
346 420
Iluminação
386 492
TOTAL
1 106 886
Considerando que existe uma economia de cerca de 10.000 € por mês, em termos globais
podemos dizer que o retorno do investimento total será de 9,2 anos.
É de esperar, que com a obra dos envidraçados, os consumos de energia eléctrica e de
nafta venham para valores muito inferiores. A verificação da redução destes consumos só
deverá ser feita decorrido algum tempo após a implementação da medida.
70
4.4 Quadro Resumo das Medidas
O resumo de todas as medidas de eficiência energética analisadas e implementadas ou a
implementar no Bloco Central dos H.U.C. é apresentado na Tabela 4. 13. Para além da
identificação das medidas, a tabela indica também os valores de alguns indicadores
considerados: reduções anuais de consumo, de emissões de GEE, de custos e de tempo de
retorno do investimento.
Tabela 4. 13 – Quadro resumo das medidas de eficiência energética
Medida
T ipo de Energia
Economia
Unidades
Economia
(kgep/ano)
Economia
(tCO2 /ano)
Economia
(€)/ano
Investimento
(€)
Payback
(anos)
Central de
Cogeração
Primária
28%
1.767.147
3.332
667.790
3.000.000
4,49
Sbst
elevadores
Energia
Electrica
688 025
kWh/ano
199.527
94
75.683
373.974
5
Conversão
caldeiras
Nafta T hick
1%
174 060 kg/ano
167.968
544
77.599
235.000
3,35
Subst
Lampadas e
Sensores
Energia
Eléctrica
420 000
kWh/ano
121.800
58
46.200
346.420
7,5
Chiller
Energia
Eléctrica
966 960
kWh/ano
280.418
132
106.366
360.000
3,4
Caixilharia
Energia
Eléctrica+
T hick
265 861
kWh/ano
22.864
74
29.225
616.659
21,1
Totais
----
----
2.559.724
4.234
1.002.863
4.932.053
----
4.5 Cronograma da Implementação das Medidas
Foi possível elaborar um cronograma da implementação de todas as medidas de
eficiência energética analisadas, que se apresenta na Tabela 4. 14. Como se pode verificar,
algumas das medidas estão totalmente executadas, (Chiller; Elevadores; Iluminação), outras
estão em fase de execução (Caixilharia) e a implementação das restantes está prevista para os
próximos dois anos.
71
Tabela 4. 14– Cronograma da implementação das medidas
Medida
Chiller
2009
«==»
2010
Elevadores
«==»
Subst Lamp . Sensores
«==»
Caixilharias
«=
2011
2012
=»
Conversão Caldeiras
«==»
Cogeração
«=
=»
4.6 Projecção de possíveis resultados a obter
Considerando uma projecção dos consumos ao longo dos anos, após a aplicação das
medidas, perspectiva-se que os valores dos consumos, dos índices de eficiência energética e
da quantidade de gases de efeito de estufa emitidos serão os indicados na Tabela 4. 15
Tabela 4. 15 - Evolução e projecção do consumo global de energia
Anos
Apav(m 2)
C(kgep/ano)
IEE(kgep/m 2)
CO2 (t)
2006
122.558
9 309 685,80
74,68
20 317,68
2007
122.558
9 247 940,96
74,20
20 220,45
2008
122.558
9 364 629,94
75,12
20 284.21
2009
122.558
9 067 943,23
72,75
19 819,94
2010
122.558
8.797.892,24
70,59
19.539,32
2011
122.558
8.607.060,24
19.115,49
2012
122.558
6.839.913,24
≈65
≈56
15.190,82
Nas Fig. 4. 39 e Fig. 4. 40, a parte a tracejado da linha destes gráficos, corresponderá aos
valores de IEE e de emissões de GEE perspectivados para os anos de 2011 e 2012.
72
IEE
80
75
kgep/m2.ano
70
65
60
55
50
45
40
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Fig. 4. 39 – Gráfico da evolução do IEE de 2006 a 2012
Emissões de CO2
22500
20000
t CO2
17500
15000
12500
10000
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
Fig. 4. 40 - Gráfico da evolução das emissões de CO2 de 2006 a 2012
73
5 Conclusões
O objectivo principal do presente trabalho de estágio, enquadrado no campo da
Manutenção e Gestão de Instalações, consistiu na análise e na avaliação das medidas
propostas para a Melhoria da Eficiência Energética e a Modernização dos Sistemas de Energia
do Bloco Central dos Hospitais da Universidade de Coimbra.
A caracterização dos actuais sistemas de energia existentes no Edifício realizada durante
o estágio, os resultados da Auditoria Energética (realizada em 2008) e do Estudo do
Comportamento Térmico da Envolvente (realizado em 2009), permitiram o estudo detalhado
das várias medidas propostas para o incremento da eficiência energética do Bloco Central dos
H.U.C..
As medidas de eficiência energética propostas, já executadas, envolveram a substituição
dos motores e sistemas de comando dos 13 ascensores existentes no edifício; a substituição
dos 3 Chiller por novos equipamentos com melhor rendimento; a instalação de tecnologias
eficientes em iluminação interior. Estão previstas, ou em fase de execução, outras medidas
que envolvem a substituição de caixilharias nas fachadas com maiores necessidades
energéticas; a reconversão do sistema de queima das caldeiras e a instalação de uma central de
cogeração com motor a gás natural.
As várias medidas analisadas apresentam diferentes custos de investimento, diferentes
tempos de retorno do investimento e diferentes impactos nos consumos de energia e de
emissões de GEE. Os principais resultados obtidos na avaliação de cada uma das medidas
consideradas estão apresentados na Tabela 4. 13.
Foi decidido proceder à substituição dos Chiller durante o ano de 2009 e actuar nas
cargas de iluminação, nos elevadores e caixilharias em 2010. Em nosso entender, as
prioridades destas decisões tiveram por base os montantes dos investimentos necessários e as
previsões dos payback.
O impacto da implementação das primeiras três medidas foi notório, conforme nos
mostram os valores das facturas de energia eléctrica do primeiro semestre de 2010.
75
A esse propósito, e em colaboração com os serviços técnicos S.I.E., através do Boletim
da Direcção H.U.C. do dia 13 de Julho de 201024, foi recentemente divulgado pelo Conselho
de Administração ao universo dos funcionários o seguinte:
“Eficiência Energética
O Conselho de Administração informa que no âmbito do projecto “Hospital Amigo do
Ambiente” e fruto dos investimentos feitos no quadro da melhoria da eficiência energética do
edifício do Bloco Central, com a automatização da iluminação e substituição de lâmpadas
fluorescentes por leds, a substituição de 3 unidades de produção de frio (Chiller) e a
substituição de 13 motores de elevadores e quadros de gestão de chamada, verificou-se uma
baixa significativa de consumo de energia eléctrica, (-9.51%), que se traduziu numa
poupança mensal de cerca de 10.000€ (120.000€/ano).
Durante o mês de Agosto de 2010 vai também proceder-se à execução da obra de
substituição de caixilharia do Bloco Central, investimento que muito contribuirá para o
reforço da política de eficiência energética.”.
A reconversão do sistema de queima das caldeiras está prevista para o ano de 2011 e a
instalação da central de cogeração prevê-se concluída em 2012.
De acordo com a avaliação feita para cada uma das medidas consideradas prevê-se que,
quando todas as medidas estiverem implementadas, se obterá uma redução de consumo de
2 559 754 kgep/ano, uma redução de despesas no valor de 1 002 863 €/ano e uma redução de
4 234 tCO2/ano, como se pode verificar pelos dados da já referida Tabela 4. 13.
Foram identificadas outras medidas com elevado potencial de redução de consumos de
energia e consequente redução dos custos e de GEE. A Modernização dos Sistemas de AVAC
e da sua Gestão Técnica Centralizada e o Sistema de Gestão de Energia, dado o seu elevado
custo de investimento e por não possuírem acordo de financiamento, estão ainda em fase de
estudo.
Tal como em qualquer local de consumo, a eficiência energética do Bloco Central dos
HUC pode obter-se por duas formas: com o recurso a consumos de energia proveniente de
“melhores” fontes ou através da redução dos consumos.
A primeira forma consiste na utilização de fontes de energia renováveis ou menos
poluentes.
24
Anexo IV Entidades
76
A segunda consegue-se através de acções de redução de consumos, com base na
utilização de tecnologias mais eficientes e no recurso a medidas passivas, tal como a
eliminação de consumos supérfluos e a construção de edifícios mais eficientes.
Sabemos todos que as questões relacionadas com a energia (a sua produção, o transporte
e o consumo), a segurança e o impacte ambiental, estão na ponta de lança das preocupações
geopoliticas no planeta.
Ao pensarmos em economia de energia, não devemos deixar as soluções dos problemas
só para as estratégias geopoliticas ou para os avanços tecnológicos.
Cada um de nós, no respeito pelas gerações vindouras, pelo ambiente e pela sua
diversidade, deve agir no dia a dia, com atitudes que permitam reduzir gastos desnecessários
de energia.
Se assim for, estarão reunidas as condições para a procura de um futuro melhor.
Assumamos as nossas responsabilidades!.
77
78
Referências
[ARQUILED, 2010] - Arquiled Projectos de Iluminação, S.A., http://www.arquiled.com
[BCSD, 2010] - “Eficiência Energética em Edifícios. Realidades Empresariais e Oportunidades.”
Relatório Síntese,http://www.bcsdportugal.org
[CARRIER, 2010] - Carrier Ar Condicionado, Lda, http://www.carrier.pt
[CTCV, 2010] - Centro Tecnológico da Cerâmica e do Vidro, http://www.ctcv.pt
[Despacho 11020, 2009] – Despacho 11020, 2009 de 30 de Abril, “Método de Cálculo Simplificado
para a Certificação Energética de Edifícios Existentes no âmbito do RCCTE”, Diário da
República, 2ª Série. Nº84, p. 17410-17416.
[Despacho 17313, 2008] – Despacho 17313/2008 de 26 de Junho, “Factores de conversão para
tonelada equivalente de petróleo (tep)”, Diário da República, 2ª Série. Nº122, p. 2791227913.
[DGEG, 2010] - “Consumo de Energia Eléctrica por Sector de Actividade”, http://www.dgeg.pt
[DL34, 2009] – DL34/2009 de 6 de Fevereiro, Diário da República, I Série. Nº26, p. 856-858.
[DL78, 2006] - DL78/2006 de 4 de Abril, “Sistema Nacional de Certificação Energética e da
Qualidade do Ar Interior nos Edifícios”, Diário da República, I Série-A. Nº67, p. 24112415.
[DL79, 2006] - DL79/2006 de 4 de Abril, “Regulamento das Características de Comportamento
Térmico dos Edifícios”, Diário da República, I Série-A. Nº67, p. 2416-2468.
[EN 12464, 2001] - EN 12464 (2001), “Light and lighting – Lighting of work places – Part 1: Indoor
work places”, European Standard, November 2002.
[ITeCons, 2010] - Instituto de Investigação e Desenvolvimento em Ciências da Construção,
http://www.itecons.uc.pt
[Portaria 54, 2008] – Portaria 54/2008 de 18 de Janeiro, “Tipo de Eficiência Energética de
Lâmpadas”, Diário da República, 1ª Série Nº13, p. 608-609.
[P3E,2003] – “Eficiência Energética em Edifícios”,http//www.dgeg.pt (2010).
[SCHINDLER, 2010] - SchindlerAscensores e Escadas Rolantes, S.A., http://www.schindler.pt
79
[STEINEL, 2010] - Steinel, http://www.steinel.net
[TRANE, 2010] - Trane Air Conditions, http://www.trane.com
80
Anexos
Anexos I Entidades
Anexo I Entidades
Anexo I Entidades
Anexo I Entidades
Anexo I Entidades
Anexo I Entidades
Anexo I Entidades
Anexo I Entidades
Anexo I Entidades
Anexo II Entidades
Anexo II Entidades
Anexo II Entidades
Anexo III Entidades
Anexo III Entidades
Anexo IV Entidades
Anexos I Elevadores
Anexos II Elevadores
Anexos III Elevadores
Anexos I CHILLER
Anexos II CHILLER
Anexos III CHILLER
Anexos IVCHILLER
Anexos V CHILLER
Anexos I Luminárias
Anexos II Luminárias
Anexos III Luminárias
Anexos IV Luminárias
Anexos V Luminárias
Anexos VI Luminárias
Anexos VII Luminárias
Anexos I Caixilharias
Anexos II Caixilharias
Anexos II Caixilharias
Anexo I Caldeiras
Anexo I Caldeiras
Anexo II Caldeiras
Anexo III Caldeiras
Anexo III Caldeiras
Anexo III Caldeiras