Análise e Proposta de Eficiência Energética em Planta Industrial

UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS Escola Politécnica Unisinos São Leopoldo Conservação e eficiência energética Prof Armando Leopoldo Keller Turma 43 Página 11 Trabalho GB 1 Trabalho para ser realizado em grupos de até 2 pessoas Especificação Cada grupo deve escolher uma planta industrial ou comercial ou um setor de uma planta podendo ser uma planta real ou fictícia sem medidas de eficiência energética Todas cargas significativas motores iluminação e demais cargas com potência superior a 1 kVA da planta devem ter suas especificações tabeladas como potência nominal perfil de consumo e demais características pertinentes ao tipo de carga Com base nestas informações utilizar uma tabela para gerar o perfil de carga mensal e anual da planta utilizando intervalos menores ou iguais a 15 minutos Utilizar uma distribuidora de energia da sua escolha assim como modalidade tarifária para referência de tarifas A partir destes dados estimar a demanda registrada assim como um modelo de fatura de energia discriminando os valores dos impostos demanda e consumo de energia Classificar as cargaspreferencialmente nas seguintes categorias Iluminação Força motriz Climatização Refrigeração Ar comprimido Transformadores Demonstrar a contribuição percentual de cada categoria de equipamento no consumo total da instalação assim como as principais medidas de eficientização energética para cada categoria Simular uma nova fatura considerando as medidas propostas e comparar com a fatura inicial destacando a economia gerada em cada categoria Apresentar uma avaliação econômica das medidas propostas apresentando os principais indicadores assim como um plano de implementação que torne a implementação das principais medidas viáveis O grupo deverá elaborar uma apresentação do trabalho e postar a apresentaçãopdf na atividade do Moodle até a data e horário limites especificados na atividade Pode ser postado por apenas um integrante do grupo O trabalho será apresentado em aula UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS Escola Politécnica Unisinos São Leopoldo Conservação e eficiência energética Prof Armando Leopoldo Keller Turma 43 Trabalho GB 1 Análise de Eficiência Energética Metalúrgica Modelo SA Grupo Seu Nome e Nome do Colega Data 31 de outubro de 2025 1 Introdução Este trabalho apresenta uma análise completa de eficiência energética para o setor de usinagem da Metalúrgica Modelo SA uma indústria de médio porte localizada na região de atuação da concessionária RGE Sul O estudo contempla o levantamento de cargas significativas cálculo do perfil de consumo simulação de fatura energética proposta de medidas de eficientização e avaliação econômica das intervenções propostas A planta opera em dois turnos diários 06h às 22h de segunda a sábado totali zando 16 horas de operação por dia e 26 dias úteis mensais 2 Metodologia 21 Levantamento de Cargas Foram consideradas todas as cargas com potência superior a 1 kVA categorizadas conforme especificação do trabalho Os dados foram organizados em planilha específica com as seguintes informações Categoria do equipamento Descrição do equipamento Quantidade Potência unitária kW Fator de potência Potência total kVA Horas de operação diária Dias de operação mensal Perfil de consumo 22 Parâmetros Tarifários Adotouse a modalidade tarifária A4 Verde Alta Tensão utilizando os valores de referência da RGE Sul 1 Tabela 1 Parâmetros Tarifários RGE Sul Item Valor Demanda Fora Ponta R 1000kW Demanda Ponta R 2500kW Energia Fora Ponta R 030kWh Energia Ponta R 080kWh ICMS 12 PIS 065 COFINS 30 3 Caracterização da Planta 31 Tabela de Cargas Significativas Tabela 2 Cargas Significativas da Planta 1 kVA Categoria Equipamento Qtd Pot kW FP Pot kVA HorasDia Consumo kWhmês Força Motriz Motor CNC 1 4 150 085 706 16 24960 Força Motriz Esmerilhadeira 6 30 080 225 8 3744 Iluminação Luminária 150W 60 015 095 95 16 3744 Climatização Split 36k BTU 8 35 090 311 10 7280 Refrigeração Câmara Fria 1 75 087 86 24 5400 Ar Comprimido Compressor 100HP 1 750 088 852 16 31200 Transformadores Trafo 225kVA 1 35 39 24 2520 Total 2324 78848 32 Perfil de Carga Potência Total Instalada 2324 kVA Demanda Máxima Medida 140 kW Consumo Mensal Total 78848 kWh Fator de Carga 047 2 4 Análise do Consumo por Categoria Tabela 3 Participação Percentual por Categoria no Consumo Total Categoria Participação Força Motriz 364 Ar Comprimido 396 Climatização 92 Iluminação 47 Refrigeração 68 Transformadores 32 Total 100 5 Simulação da Fatura de Energia Situação Atual 51 Composição da Fatura Tabela 4 Composição da Fatura Situação Atual Descrição Valor R Demanda Demanda Fora Ponta 140 kW R 1000 140000 Demanda Ponta 10 kW R 2500 25000 Subtotal Demanda 165000 Energia Energia Fora Ponta 63078 kWh R 030 1892340 Energia Ponta 15770 kWh R 080 1261600 Subtotal Energia 3153940 Subtotal Geral sem impostos 3318940 Impostos PIS 065 21573 COFINS 30 99568 ICMS 12 476898 Subtotal Impostos 598039 TOTAL DA FATURA 3916979 6 Medidas de Eficientização Propostas 61 Ar Comprimido Medida Substituição do compressor fixo por modelo de velocidade variável VSD 3 Justificativa Redução do consumo em vazio e adequação à demanda real Economia Estimada 25 do consumo da categoria 7800 kWhmês Investimento R 8000000 62 Força Motriz Medida Instalação de inversores de frequência em 2 motores CNC Justificativa Controle preciso de velocidade e redução do consumo em carga par cial Economia Estimada 15 do consumo dos motores 1872 kWhmês Investimento R 1500000 63 Iluminação Medida Substituição completa por luminárias LED de alta eficiência Justificativa Redução direta da potência ativa e melhoria do fator de potência Economia Estimada 33 do consumo da categoria 1236 kWhmês Investimento R 1800000 64 Climatização Medida Sistema de gestão automática e manutenção preventiva Justificativa Evitar resfriamento desnecessário e manter eficiência Economia Estimada 10 do consumo da categoria 728 kWhmês Investimento R 500000 4 7 Simulação da Nova Fatura e Economia 71 Resumo das Economias Tabela 5 Economia com Medidas de Eficientização Medida Economia kWhmês Economia Rmês Investimento R Compressor VSD 7800 234000 8000000 Inversores Motores 1872 56160 1500000 Iluminação LED 1236 37080 1800000 Gestão Climatização 728 21840 500000 Total 11636 349080 11800000 72 Nova Fatura Estimada Novo Consumo 67212 kWhmês Nova Demanda 125 kW Valor da Nova Fatura R 3384522 Economia Mensal R 494490 Economia Anual R 5933880 8 Avaliação Econômica 81 Indicadores de Viabilidade Tabela 6 Indicadores Econômicos das Medidas Propostas Medida Payback meses Payback anos TIR Anual Compressor VSD 342 285 351 Inversores Motores 267 223 449 Iluminação LED 485 404 247 Gestão Climatização 229 191 524 Média Ponderada 338 282 354 82 Análise de Sensibilidade Ponto de Equilíbrio 282 anos VPL 5 anos 12 aa R 6845000 5 TIR do Projeto 354 aa Retorno sobre Investimento 355 em 5 anos 9 Plano de Implementação 91 Cronograma de Execução Tabela 7 Cronograma de Implementação Atividade Mês 1 Mês 2 Mês 3 Mês 4 Mês 5 Mês 6 Diagnóstico Aquisições Lote 1 LEDClima Lote 2 Motores Lote 3 Compressor Comissionamento 92 Ordem de Implementação 1 Lote 1 Mês 2 Iluminação LED e Gestão de Climatização Menor impacto operacional Payback mais rápido na climatização Ganhos imediatos de conforto térmico e luminotécnico 2 Lote 2 Mês 3 Inversores para Motores Requer parada programada dos CNCs Intervenção técnica especializada Ganhos progressivos de eficiência 3 Lote 3 Mês 4 Compressor VSD Maior investimento e complexidade Substituição do equipamento principal Maior impacto na redução de consumo 6 10 Conclusões O estudo demonstra que a implementação das medidas de eficientização energética propostas resulta em Redução de 148 no consumo mensal de energia 11636 kWh Redução de 107 na demanda contratada 15 kW Economia financeira mensal de R 494490 127 da fatura Payback médio de 282 anos Retorno sobre investimento de 355 em 5 anos Redução de emissões de CO equivalente a aproximadamente 85 toneladasano As medidas propostas apresentam excelente viabilidade técnica e econômica com indicadores financeiros robustos que justificam o investimento A implementação faseada permite diluir os recursos e minimizar impactos operacionais enquanto gera economias progressivas que financiam as etapas subsequentes 7