( PDF ) Conservação de energia elétrica: um enfoque em consumidores residenciais

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA:

UM ENFOQUE EM

CONSUMIDORES RESIDENCIAIS

Paulo Roberto Mendes da Silva

São Luís - MA, Brasil.

ABRIL/2008

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PAULO ROBERTO MENDES DA SILVA

Conservação de energia elétrica:

um enfoque em

consumidores residenciais

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Engenharia de Eletricidade da Universidade

Federal do Maranhão para obtenção do título de Mestre em

Engenharia Elétrica na área de Sistemas de Energia.

São Luís

2008

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Silva, Paulo Roberto Mendes da

Conservação de energia elétrica: um enfoque em consumidores residen-

ciais / Paulo Roberto Mendes da Silva. São Luís, 2008.

150f.

Impresso por computador (fotocópia).

Orientador: José Eduardo Onoda Pessanha.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Maranhão, Programa

de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade, 2008.

1. Energia Elétrica – Abastecimento – Brasil 2. Energia elétrica – Consu-

mo residencial – Brasil I. Título

CDU 621.31 (81)

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

UM ENFOQUE EM

CONSUMIDORES RESIDENCIAIS

MESTRADO

ÁREA DE CONCENTRAÇÃO: SISTEMAS DE ENERGIA ELÉTRICA

PAULO ROBERTO MENDES DA SILVA

ORIENTADOR: Prof. Dr. JOSÉ EDUARDO ONODA PESSANHA

Programa de Pós-Graduação em

Engenharia de Eletricidade da

Universidade Federal do Maranhão

Dedico este trabalho às pessoas

que têm deixado marcas na minha vida,

em especial aos meus pais, Fabriciana e Manoel Dias,

à minha esposa Lícia e à minha filha Vanessa.

AGRADECIMENTOS

A Deus, sempre, pela proteção e companhia, mesmo naqueles momentos em que até

duvidava da Sua existência.

Ao professor Dr. José Eduardo Onoda Pessanha, pela orientação, compreensão e

ajuda dispensadas no decorrer deste trabalho.

Ao Pesquisador Engº. Shigeaki Leite Lima, pelo suporte nos ensaios realizados em

laboratório, fundamentais para a conclusão desta Dissertação.

À Lícia e Vanessa, pela paciência e carinho para com este autor, bem como pela

compreensão pelo tempo não compartilhado.

Aos Professores Vicente Leonardo Paucar Casas, Maria da Guia da Silva, Sebastian

Yuri Catunda, Osvaldo Ronald Saavedra Méndez e José Eduardo Onoda Pessanha, pelas

boas horas de convivência e de aprendizado durante a execução dos projetos de pesquisa e

desenvolvimento (P&D) idealizados e realizados ao longo dos últimos anos.

Ao colega Alcides, pela maneira sempre gentil e prestativa com que trata os alunos

na Coordenação do Programa de Pós-Graduação.

Aos meus bravos resilientes companheiros do curso de pós-graduação: Orlando

Maramaldo, José Carlos, Laércio Castro, Márcio Nazareno e Ana Carla: pelas várias horas

de muita dedicação e superação, divididas irmamente.

Ao Mestre Júlio César Mendes, pelo incentivo.

E a todos aqueles que não tenha mencionado, mas cujas contribuições foram

importantes para o desenvolvimento deste trabalho.

RESUMO

O presente trabalho investiga as formas de conservação de energia elétrica mais

utilizadas, especialmente no Brasil, sem esquecer o aspecto da qualidade da energia

fornecida enfatizando o setor residencial. Dentre as linhas investigadas, destaca-se a

tecnológica, que abrange a aplicação de equipamentos mais eficientes, mas não são

esquecidas as ações humanas, com grande penetração especialmente no setor residencial.

Estudos práticos de qualidade de energia elétrica envolvendo cargas residenciais de

iluminação supostamente eficientes também são apresentados. Esses estudos foram

realizados num protótipo de laboratório capaz de simular fontes de problemas de qualidade

de energia, como afundamentos momentâneos e de longa duração de tensão. Grandezas

elétricas foram monitoradas através de um equipamento analisador de qualidade de energia

elétrica – DRANETZ 4300. Os resultados mostram que o consumidor pode não adquirir um

produto (lâmpada compacta, nesse caso) de acordo com as especificações do fabricante,

estando muito abaixo do prometido.

O objetivo geral foi, portanto, estudar os conceitos de ações voltadas à eficiência

energética e ao combate ao desperdício de energia, vinculando-os à redução de custos

relacionados à energia elétrica e à melhoria contínua no gerenciamento dos custos

observando-se o aspecto da qualidade de energia.

Palavras-chave:

- Conservação de Energia; - Eficiência energética;

- Energia Elétrica; - Consumidor residencial.

ABSTRACT

This work investigates the most used forms of electric energy conservation,

especially in Brazil, without neglecting the power quality aspect, emphasizing residential

loads. Among the investigated issues, the technological is a very important one since it

comprises the application of efficient equipment. However, it is not forgotten the human

actions, with great application in the residential point of view.

Power quality practical studies involving lightning residential loads are also

presented. These studies were carried out with a lab prototype capable of simulating power

quality problems, such as momentary and long-term voltage sags. Electrical parameters

were monitored trough a power quality analyzer equipment - DRANETZ 4300. The results

show that the consumer may not acquire a product (compact efficiency light in this case)

according to the manufacturer specifications, being very far from the label specifications.

The main objective was, therefore, to study the efficiency energy concepts actions

and energy savings, associating them to the cost reduction related to electrical energy and

the continuous improvement in cost management taking into account the power quality

aspect.

Key Words:

- Energy conservation; - Energy efficiency;

- Electrical energy; - Residential consumer.

SUMÁRIO

Lista de Tabelas .................................................................................................................... i

Lista de Figuras ................................................................................................................... ii

Lista de Abreviaturas e Símbolos ..................................................................................... iii

CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO

1.1. A Energia Elétrica .......................................................................................................... 1

1.2. A Conservação de Energia Elétrica: Um Breve Histórico ............................................. 2

1.3 Conceitos Associados à Energia Elétrica ........................................................................ 6

1.3.1 Energia ........................................................................................................................ 7

1.3.2 Recursos Energéticos .................................................................................................. 7

1.3.3 Potência e Fator de Potência ....................................................................................... 8

1.3.4 Consumo e Demanda de Energia Elétrica .................................................................. 9

1.4 Panorama Atual do Setor Elétrico Brasileiro ................................................................ 11

1.5 Motivação e Estrutura do Trabalho ............................................................................... 19

CAPÍTULO 2 CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

2.1. Generalidades................................................................................................................ 21

2.2 Outras Motivações para Conservar Energia Elétrica .................................................... 22

2.3 Vertente Humana da Conservação de Energia Elétrica ................................................ 25

2.4 Vertente Tecnológica da Conservação de Energia Elétrica .......................................... 27

2.4.1 Desenvolvimento de Equipamentos ........................................................................... 28

2.4.2 Desenvolvimento dos Processos Produtivos .............................................................. 28

2.4.3 Desenvolvimento dos Processos de Manutenção ....................................................... 29

2.4.4 Desenvolvimento da Arquitetura de Edificações ....................................................... 31

2.5 PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica .......................... 32

2.5.1 - PROCEL Educaçâo (PROCEL nas Escolas) ........................................................... 36

2.5.2 – PROCEL EPP (Eficiência Energética nos Prédios Públicos) ................................. 40

2.5.3 - Programa PROCEL EDIFICA ................................................................................. 40

2.5.4 - Gestão Energética Municipal ................................................................................... 41

2.5.5 - PROCEL SANEAR ................................................................................................. 42

2.5.6 – Programa RELUZ ................................................................................................... 44

2.5.7 – O Selo PROCEL ..................................................................................................... 46

2.6 Conservação em Usos Finais ....................................................................................... 55

2.6.1 Indicadores da Qualidade do Uso da Energia Elétrica ................................................55

2.6.2 Diagnóstico Energético .............................................................................................. 59

2.6.3 Conservação – Principais Usos Finais ....................................................................... 66

2.6.3.1 Iluminação ............................................................................................................... 66

2.6.3.2 Condicionamento de Ar e Refrigeração .................................................................. 76

2.6.3.3 Força Motriz ............................................................................................................ 80

CAPÍTULO 3 CONSERVAÇÃO NO SETOR RESIDENCIAL

3.1 Introdução ..................................................................................................................... 82

3.2 Programa de Eficiência Energética para o Brasil – PEE .............................................. 82

3.3 O Consumidor Brasileiro – O Estado do Maranhão ..................................................... 88

3.4 Refrigeração Residencial .............................................................................................. 91

3.5 Aquecimento de Água ................................................................................................... 96

3.6 Condicionamento de Ar .............................................................................................. 100

3.7 Iluminação Residencial ............................................................................................... 106

3.8 Carga Residencial Típica ............................................................................................ 113

CAPÍTULO 4

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E A QUALIDADE DE ENERGIA ............................ 117

4.1 Introdução ................................................................................................................... 117

4.2 Conceitos Fundamentais ............................................................................................. 117

4.2.1 Definições ................................................................................................................ 120

4.3 Simulações Práticas .................................................................................................... 126

4.4 Observações preliminares ........................................................................................... 136

4.5 Comentários Gerais .................................................................................................... 137

CAPÍTULO 5

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ..................................................................... 139

5.1. TRABALHOS FUTUROS.......................................................................................... 140

APÊNDICES

A – Dados das Simulações - Lâmpada Incandescente – Classe 3..................................... 141

B – Dados das Simulações - Lâmpada fluorescente Classe 1............................................ 143

C – Dados das Simulações - Lâmpada fluorescente Classe 2 ........................................... 145

D - Relação de Modelos de Lâmpadas Fluorescentes Compactas .................................... 148

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 149

LISTA DE TABELAS

1.1 – Dados mundiais – Geração de energia elétrica por tipo de fonte ................................. 4

1.2 - Mercado Total de Energia Elétrica no Brasil .............................................................. 12

1.3 – Carga do Sistema Interligado Nacional – Ano-base 2004 ..........................................17

2.1 – Resultados obtidos pelo PROCEL 1986-2005 ........................................................... 33

2.2 – Potencial de conservação de eletricidade - ano 2015 ................................................. 35

2.3 - Resultados obtidos pelo RELUZ no período 2000 a 2006 ......................................... 45

2.4 - Refletâncias típicas ..................................................................................................... 71

2.5 – Comparativo entre lâmpadas OSRAM usadas na IP .................................................. 74

3.1 – Dados comparativos da CEMAR frente ao setor elétrico nacional ............................ 89

3.2 – Comparação do consumo por segmento - CEMAR e setor elétrico nacional............. 89

3.3 – Número de consumidores e consumo por segmento – CEMAR ................................ 89

3.4 – Consumo de refrigerador alimentado com tensões diferentes da nominal ................ 95

3.5 - Níveis de iluminância recomendáveis para interiores............................................... 107

3.6 - Comparação entre lâmpada incandescente e fluorescente compacta disponíveis no

mercado ............................................................................................................................. 108

3.7 – Lâmpadas mistas de potências mais utilizadas ........................................................ 110

3.8 – Dados de embalagem da lâmpada Philips incandescente ........................................ 110

3.9 – Comparativo entre lâmpadas incandescentes............................................................ 111

4.1 – Dados de embalagem das lâmpadas incandescentes Classe 1.................................. 127

4.2 – Dados de embalagem das lâmpadas Classe 2........................................................... 128

4.3 – Dados de embalagem das lâmpadas Classe 3 .......................................................... 128

4.4 – Dados de embalagem das lâmpadas Classe 4 .......................................................... 129

4.5 – Dados das leituras – lâmpadas Classe 1 .......... ........................................................ 133

4.6 – Dados das leituras – lâmpadas Classe 2.................................................................... 134

4.7 – Dados das leituras – lâmpadas Classe 3 ................................................................... 134

4.8 – Dados das leituras – lâmpadas Classe 4.................................................................... 136

LISTA DE FIGURAS

1.1 – Evolução da geração de energia elétrica por tipo de fonte no mundo ......................... 4

1.2 - Consumo setorial de eletricidade no Brasil ................................................................ 13

1.3 - Consumo médio residencial (kWh/mês) ..................................................................... 15

1.4 – Participação das outras classes de consumo ............................................................... 16

1.5 - Estrutura da oferta interna de energia elétrica ............................................................ 17

1.6 – Estrutura de consumo de energia elétrica no Brasil ................................................... 18

2.1 – Potencial de conservação de energia elétrica no Brasil ............................................. 35

2.2 – Selo PROCEL ............................................................................................................ 49

2.3 – Selo PROCEL INMETRO de desempenho ............................................................... 51

2.4 – Etiqueta do PROCEL INMETRO .............................................................................. 52

2.5 – Dados do Catálogo do Selo PROCEL – Ar condicionados ....................................... 54

2.6 – Exemplo de matriz energética por uso final ............................................................... 62

3.1 – Participação das cargas no consumo final residencial brasileiro ............................... 84

3.2 – Posse média de outros eletrodomésticos .................................................................... 87

3.3 – Participação das cargas no consumo final residencial - Nordeste .............................. 87

3.4 – Percentual do quantitativo de consumidores da CEMAR .......................................... 90

3.5 – Participação dos segmentos no consumo total de energia - CEMAR ........................ 90

3.6 - Posse média dos refrigeradores no Brasil e regiões .................................................... 91

3.7 – Composição básica de um refrigerador ...................................................................... 92

3.8 - Tempo médio de utilização do chuveiro elétrico por pessoa ...................................... 98

3.9 - Posse média e uso de lâmpadas nos domicílios brasileiros ...................................... 111

3.10 – Curva de carga diária média no Brasil (do consumidor residencial típico) ........... 113

3.11 – Curva de carga diária média na região Nordeste (consumidor residencial)............ 114

3.12 – Participação dos equipamentos no consumo residencial – Brasil ...........................114

3.13 – Participação dos equipamentos no consumo residencial – Nordeste ......................115

4.1 – Diagrama Unifilar do Modelo Reduzido para Simulação de Qualidade de Energia e

Eficiência Energética de Cargas Residenciais ................................................................. 126

4.2 – Autotransformador e multímetro utilizados em bancada ..........................................131

4.3 – Analisador de qualidade de energia Dranetz-BMI PP 4300 .....................................131

4.4 – Simulações com lâmpadas fluorescentes compactas ............................................... 132

LISTA DE ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

ABINEE - Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica

ABILUX - Associação Brasileira da Indústria de Iluminação

ABRADEE - Associação Brasileira das Distribuidoras de Energia Elétrica

ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica

CEB – Companhia Energética de Brasília

CEMAR - Companhia Energética do Maranhão

CEPEL - Centro de Pesquisas de Energia Elétrica

CICE – Comissão Interna de Conservação de Energia

CGIEE - Comitê Gestor de Indicadores e Níveis de Eficiência Energética

ELETROBRÁS - Centrais Elétricas Brasileiras S.A.

ELETRONORTE – Centrais Elétricas do Norte S.A.

ELETROS - Associação Nacional de Fabricantes de Produtos Eletroeletrônicos

EPE – Empresa de Pesquisa Energética

ESCOS - Energy Service Companies

GCOI - Grupo Coordenador para Operação Interligada

GEM - Programa Gestão Energética Municipal

INMETRO - Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial

IASC - Índices ANEEL de Satisfação do Consumidor

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IDEC - Instituto Brasileiro de Defesa do Consumidor

IP – Iluminação Pública

OIE - Oferta Interna de Energia

ONS – Operador Nacional do Sistema Elétrico

PIB – Produto Interno Bruto

PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica

RGR – Reserva Global de Reversão

UFMA – Universidade Federal do Maranhão

UNIFEI – Universidade Federal de Itajubá

CAPÍTULO 1

INTRODUÇÃO

1.1. A ENERGIA ELÉTRICA

No final do século XVIII e início do XIX, o grande desafio para os pesquisadores

era descobrir uma forma de transformar a energia mecânica em algum tipo de energia de

fácil transporte e utilização. Somente no ano de 1831 a possibilidade dessa transformação

ficou comprovada, quando Michael Faraday montou, no Reino Unido, um gerador de

corrente contínua a partir de um disco de cobre, e Joseph Henry obteve, nos Estados

Unidos, corrente alternada ao criar um gerador com ímãs e enrolamentos de fio elétrico

numa armadura de ferro. Apesar de terem sido grandes feitos para o conhecimento da

energia elétrica, somente meio século depois dessas pesquisas é que começaram a ser

desenvolvidos os primeiros geradores com condições de serem empregados em escala [ 1 ].

Ao final da Segunda Grande Guerra Mundial, as nações precisam realizar pesquisas

para resolverem os problemas gerados pelos conflitos recentes e se tornarem auto-

suficientes, bem como para melhorar a qualidade de vida dos seus povos. Por isso, o setor

energético foi visto como aquele que deveria crescer mais rapidamente, pois só com energia

de baixo custo e abundante seria possível fazer com que os outros setores da economia se

desenvolvessem rapidamente. Assim, as nações européias começaram a reestruturar seus

setores energéticos a partir de usinas nucleares e térmicas, que não necessitavam de muito

tempo para construção, bem como devido a questões de ordem hidrográfica e ao baixo

custo do petróleo no cenário pós-guerra, pois havia muita oferta.

Uma vez consolidados os sistemas de geração, transmissão e distribuição de

energia elétrica nos principais países, esses passaram a se preocupar com pesquisas para o

próprio desenvolvimento tecnológico, de forma que houve um grande desenvolvimento de

equipamentos elétricos para todos os setores, inclusive com o início do desenvolvimento da

automação moderna. Estabelecia-se, assim, a dependência, cada vez mais crescente, da

Europa Ocidental, Japão e Estados Unidos a esse tipo de combustível, barato e abundante.

Porém, em outubro de 1973, a Organização dos Países Exportadores de Petróleo -

OPEP decidiu reduzir progressivamente a produção de barris de petróleo de cerca de 21

milhões de barris/dia para cerca de 16 milhões de barris/dia, o que resultou em um aumento

de quase 600% no preço do barril de petróleo, período que ficou marcado como a Crise do

Petróleo de 1973 [ 2 ].

Essa crise, além de abalar a economia mundial e de ter sido bastante danosa

para alguns países, especialmente os então chamados de “em desenvolvimento”, alertou o

mundo civilizado para os perigos de uma dependência quase exclusiva do petróleo. Isso fez

com que algumas nações começassem a se preocupar com o desenvolvimento e a utilização

de fontes de energia renováveis, bem como com o desperdício de energia, que na época era

grande em qualquer setor, uma vez que as preocupações eram apenas com a produção, pois

o insumo energia não representava custo significativo.

1.2 A CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA: UM BREVE HISTÓRICO

No período da crise do petróleo, o governo brasileiro estimulou a substituição do

óleo combustível utilizado pelas indústrias principalmente pela eletricidade e criou o

Programa CONSERVE [ 3 ], em 1981, gerido pelo Ministério da Indústria e Comércio

(MIC). Durante décadas, os recursos naturais e, conseqüentemente, a energia elétrica

gerada a partir de recursos naturais foi considerada como inesgotável. A necessidade de se

ter energia disponível, a possibilidade real de extinção de algumas fontes primárias não-

renováveis e a busca por um desenvolvimento sustentável, fez com que o combate ao

desperdício de energia fosse cada vez mais importante. Assim começou a se formar o

embrião dos conceitos de combate ao desperdício de energia, principalmente nos Estados

Unidos e Canadá [ 1 ].

Nos Estados Unidos o pensamento da época era: “... elaborar estratégias energéticas

que possibilitem que os Estados Unidos alcancem suas metas de proteção ambiental, saúde

pública e segurança nacional, como resultado de economias de energia, com práticas

racionais de economia a preços reduzidos, mantendo a conservação de energia como um

anteparo de proteção para a maioria dos consumidores americanos” [ 4 ] .

Em consonância com essa crescente conscientização, diversos países começaram

então a estruturar agências públicas específicas a fim de implementar programas de

conservação de energia que visassem informar, difundir, conscientizar, pesquisar e

implementar idéias conservacionistas, tendo tido destaque as agências da França

(ADEME), Holanda (NOVEM) e Espanha (IDEA).

O fato é que nas últimas duas décadas o pensamento conservacionistas ganhou força

em todo o mundo, especialmente após a edição do Protocolo de Kyoto (Japão), em 1997,

quando 160 países decidiram que seria necessário limitar as emissões de gases estufa nos

países industrializados e que seria criada a ferramenta “créditos de carbono”. Assim, no

período de 2008 a 2012 a redução nas emissões será em média de 5% Trata-se não só de

uma questão de necessidade de um “desenvolvimento sustentável”, mas também de um

novo paradigma econômico, pois a conservação de energia pode ser um “grande negócio”.

No âmbito da energia elétrica as primeiras ações em nível mundial de combate ao

desperdício foram as de estimular a troca de refrigeradores e condicionadores de ar antigos

por equipamentos mais eficientes, com as vantagens de redução do uso de gases

clorofluorcarbonetos (os atualmente famosos CFCs) e de redução do consumo de energia

elétrica.

Com relação à conservação de energia elétrica, pode-se afirmar que conceitos foram

e estão sendo redefinidos. O que antes era apenas obrigação, responsabilidade ou mero

interesse de algumas concessionárias de energia elétrica, hoje se transformou em uma

imperiosa necessidade. Ou seja, atualmente é proibitiva a utilização perdulária da energia

elétrica.

Os problemas que o estado da Califórnia (EUA) teve com o abastecimento energia

elétrica no ano de 2002 enfatizaram, por outro lado, a necessidade de que sejam observados

os verdadeiros custos dos dispositivos que apresentam alta eficiência energética.

Além disso, o relatório do Painel Intergovernamental para as Alterações Climáticas

(IPCC), apresentado pela ONU no mês de maio de 2007, não deixa dúvidas sobre a

gravidade dos problemas relacionados ao consumo crescente de energia.

O fato é que houve uma alteração significativa na participação do petróleo como

fonte utilizada na geração de energia elétrica a nível mundial nas últimas três décadas,

caindo de cerca de 25% para 6,7 %, como pode ser observado na tabela e no gráfico abaixo

[ 11 ]:

Tabela 1.1 – Dados mundiais – Geração de energia elétrica por tipo de fonte

FONTES 1973 2004

Petróleo 24,7 % 6,7

Gás 12,1 % 19,6

Nuclear 3,4 % 15,7

Hidráulica 21,0 % 16,1

Carvão Mineral 38,2 % 39,8

Outros 0,6 % 2,1

Energia elétrica Total (TWh) 6.117 17.450

Figura 1.1 – Evolução da geração de energia elétrica por tipo de fonte no mundo

Vale ressaltar neste momento um outro conceito: a intensidade energética de um

produto ou processo, a qual pode ser expressa como a quantidade de energia por unidade de

produto, sendo os indicadores mais utilizados kWh/US$ e kWh/ton. [ 5 ]. A intensidade

energética também pode ser expressa através do uso da energia por dólar de Produto

Interno Bruto para comparação entre nações desenvolvidas e neste quesito, a intensidade

energética no Brasil é o dobro da dos Estados Unidos e quatro vezes maior que a do Japão,

o que nos leva à conclusão de que no Brasil há um dos maiores mercados potenciais do

mundo para Eficiência Energética [ 6 ].

24,7

12 ,1

3,4

21,0

38,2

0,6

6,7

19,6

15 , 7

16 ,1

39,8

2,1

1973 2004

GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

POR FONTE - (%)

Petróleo

Gás

Nuclear

Hidráulica

Carvão Mineral

Outros

6.117 TWh 17.450 TWh

No Brasil, como será visto em detalhes nos tópicos seguintes, o Programa Nacional

de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL, criado em dezembro de 1985, foi

idealizado a partir da observação das experiências de sucesso de outros países, mas

estruturado a partir da realidade nacional a fim de ter uma maior penetração no país. Apesar

da criação do PROCEL em 1985, a preocupação maior com a conservação de energia

elétrica só teve resultados significativos a partir de 2001, após o racionamento de energia

elétrica. Porém, vale ressaltar que, através da Lei 9.427, de 26 de dezembro de 1996, foi

criada a agência reguladora do reestruturado setor elétrico, a Agência Nacional de Energia

Elétrica – ANEEL, autarquia em regime especial vinculada ao Ministério de Minas e

Energia – MME, bem como o Operador Nacional do Sistema - ONS. A missão da citada

Agência é proporcionar condições favoráveis para que o mercado de energia elétrica se

desenvolva com equilíbrio entre os agentes e em benefício da sociedade. O objetivo dessa

reestruturação era o de atrair capital de empresas privadas, como uma alternativa para

atender o crescente aumento na demanda por energia elétrica, que vinha crescendo a taxas

médias em torno de 6% ao ano [ 7 ]. Assim, naquele período, a sociedade brasileira foi

obrigada a fazer diversos tipos de sacrifício, uma vez que o Sistema Elétrico Brasileiro foi

colocado à prova. A causa desse problema ainda hoje é questão de debates acirrados,

principalmente políticos, mas com certeza foi um efeito danoso do modelo de privatização,

desestatização e desregulamentação (a dita modernização) do setor elétrico nacional, bem

como da não observância, por parte do governo federal, das diretrizes das renomadas

entidades e autoridades de planejamento e operação do sistema elétrico nacional, agravada

pelos reduzidos níveis de água nos reservatórios das principais hidrelétricas devido às

previsíveis estiagens, pelo acréscimo de carga sofrido no sistema e pela falta de

investimentos prometidos pelas empresas privadas na parte física estrutural do sistema, na

construção de novas usinas, principalmente térmicas, e em linhas de transmissão. Essa crise

impulsionou os programas de conservação de energia elétrica, a multiplicação de unidades

de co-geração e o desenvolvimento de estudos e de incentivos governamentais para fontes

alternativas de geração de energia elétrica.

De uma forma geral, Conservação de Energia Elétrica é um conceito sócio-

econômico que se resume na não utilização, no momento do consumo analisado, de parcela

da energia elétrica que usualmente seria utilizada para realizar determinado trabalho ou

atividade, mas sem comprometer, em hipótese alguma, a qualidade de vida dos

consumidores e a própria produção de bens e serviços [ 8 ]. De um modo mais particular,

reflete-se na necessidade de retirada do planejamento da expansão do sistema elétrico da

componente referente a qualquer forma de desperdício de energia elétrica, permitindo a

redução dos investimentos nesse setor, sem comprometer o fornecimento de energia

elétrica.

Como será visto posteriormente, para se conseguir conservar energia elétrica é

preciso que sejam trabalhadas duas vertentes, a humana e a tecnológica, assim definidas:

• Vertente humana - através de uma gama de informações recebidas, o cidadão é

instigado a mudar hábitos e atitudes, o que poderá levar a uma mudança de

comportamento, que é o mais desejável;

• Vertente tecnológica - o desenvolvimento de novos equipamentos e processos,

quando efetivamente implementados, pode resultar em uma significativa

redução do consumo de energia, sem comprometimento da qualidade de vida ou

do produto final.

Já Eficiência Energética é a obtenção de um serviço com baixo dispêndio de energia

[72 ]. É a utilização de processos e equipamentos que visam a um melhor desempenho e a

um menor consumo de eletricidade. É um termo também usualmente empregado para

denotar a geração de energia por unidade de energia fornecida ao sistema. Em outras

palavras, se houver uma redução no consumo de energia em comparação com o

equipamento ou processo em análise, corresponde ao conceito de vertente tecnológica

anteriormente apresentado.

1.3 CONCEITOS ASSOCIADOS À ENERGIA ELÉTRICA

Para uma melhor compreensão dos assuntos abordados neste trabalho, em especial a

racional utilização dos fluxos de energia, faz-se necessária a apresentação de alguns

conceitos básicos e definições.

1.3.1 ENERGIA

No Século IV a.C., Aristóteles definiu energia como uma realidade em movimento [

3 ], mas o conceito mais difundido e encontrado em várias referências bibliográficas, que é

quase senso comum, é que “energia é a medida da capacidade de efetuar trabalho”. Porém,

essa definição não é a mais correta. Uma das mais completas é a que Maxwell estabeleceu

em 1872: “energia é aquilo que permite uma mudança na configuração de um sistema, em

oposição a uma força que resiste a esta mudança” [ 1 ]. Outra forma de se conceituar

energia é a energia incorporada aos bens e serviços, que é o consumo de energia no ciclo de

vida, ou seja, aquela consumida por um sistema desde a sua concepção e construção, até o

seu descarte final.

Sob o ponto de vista de eletricidade, pode-se conceituar energia como a quantidade

de eletricidade utilizada por um aparelho elétrico ao ficar ligado por certo tempo [ 9 ]. No

âmbito na engenharia elétrica a energia é dividida em dois tipos:

• Energia Elétrica Ativa (energia ativa): é a energia elétrica que pode ser convertida em

outra forma de energia, expressa em quilowatts hora (kWh) [ 10 ]. É a energia elétrica

despendida para realizar trabalho num período de tempo (P x t);

• Energia Elétrica Reativa (energia reativa): é a energia elétrica que circula

permanentemente entre os vários campos elétricos e magnéticos de um sistema de

corrente alternada, sem produzir trabalho [ 10 ]. É uma energia que, apesar de não

realizar trabalho, não pode ser considerada inútil, sendo expressa em quilovolt ampère

reativo hora (kVArh). É utilizada por alguns equipamentos para a manutenção do fluxo

magnético a eles necessários.

1.3.2 RECURSOS ENERGÉTICOS

São os fluxos ou reservas de energia presentes na natureza que podem ser utilizados

para atender as necessidades do ser humano. Podem ser classificados em:

• Recursos fósseis: são os estoques finitos de materiais que armazenam energia química

ou atômica presentes na natureza. Ex: petróleo, gás natural, urânio, etc;

• Recursos renováveis: são os fluxos naturais que existem como potencial disponível para

as realizações humanas. Ex: energia solar, hidráulica, talassomotriz, geotérmica, etc.

1.3.3 POTÊNCIA E FATOR DE POTÊNCIA

Alguns equipamentos elétricos como motores, transformadores, máquinas de solda,

lâmpadas de descarga, entre outros solicitam para seu perfeito funcionamento (nominal)

dois tipos de potência:

• Potência ativa (P): é a potência elétrica (medida em watt) utilizada pelo equipamento

para efetivamente ser convertida em trabalho útil, considerando-se geralmente as perdas

correspondentes. A utilização de fatores multiplicativos (por exemplo, k = 1 x 10

1kW = 1 quilowatt) é bastante usual;

• Potência reativa (Q): é a potência elétrica (medida em volt-ampère-reativo) requerida

pelo equipamento para abastecer seu campo eletromagnético. Essa parte da potência é

solicitada da rede elétrica pelo equipamento, mas não é transformada em trabalho útil.

Logo, é desejável que os equipamentos absorvam pouca potência reativa da rede à qual

estão ligados. Também é bastante utilizado fator multiplicativo ( M = 1 x 10

1MVAr = 1 megavolt-ampère-reativo);

• Potência aparente (S): representa a potência (medida em volt-ampère) total requerida da

rede pelo equipamento. Seu cálculo é feito através da soma vetorial das potências ativa

(P) e reativa (Q). Também são utilizadas com freqüência as medidas quilovolt-ampère

(kVA) e MVA.

A Equação abaixo ( 1.1 ) retrata a relação entre essas potências.

kVArkWkVA +=

( 1.1 )

Fator de Potência (fp) é a razão entre a potência ativa e a potência aparente

(Equação 1.2), sendo, portanto adimensional. Ou de outra forma é a parcela de potência

ativa (kW) que está sendo utilizada da potência aparente (kVA) de uma instalação. De

acordo com a legislação vigente [ 10 ], se o fator de potência (indutivo ou capacitivo)

resultante de um consumidor for inferior a 0,92 (limite mínimo) a concessionária poderá

cobrar uma taxa chamada de excedente de energia reativa, que alguns chamam de multa por

baixo fator de potência. Valores de fator de potência próximos da unidade (fp = 1) indicam

que a energia elétrica está sendo utilizada de forma mais eficiente, evitando ou reduzindo

perdas, sobrecargas nas instalações (alimentadores e transformadores), desgastes em

dispositivos de proteção e manobra, investimentos em condutores, saturação de

equipamentos, entre outros.

cos==

kVA

( 1.2 )

1.3.4 CONSUMO E DEMANDA DE ENERGIA ELÉTRICA

O consumo de energia ativa de um equipamento ou instalação é a energia elétrica

solicitada da rede e utilizada para transformação, sendo representado, de forma genérica,

pela potência (W) solicitada e gasta em um intervalo de tempo, usualmente uma hora (h).

Portanto, o consumo de energia pode ser determinado a partir da integração numérica da

curva de carga pelo Método Trapezoidal, dado por [ 10 ]:

∑

−

Δ++

))1((

hiPPi

Cea

( 1.3 )

Onde:

Cea - Consumo de potência ativa (kWh);

n - Número de medições;

Pi - Potência ativa da i-ésima medição (kW);

Δh - Intervalo de tempo entre as medições (em minutos).

A Demanda é a média das potências elétricas ativas ou reativas solicitadas ao

sistema elétrico pela parcela da carga instalada em operação na unidade consumidora,

durante um intervalo de tempo especificado [ 10 ], ou seja, é o valor médio da potência

elétrica instantânea solicitada pela instalação. As concessionárias geralmente medem essa

grandeza através de equipamentos integradores, que utilizam intervalos padrões de 15

minutos. É comum serem utilizadas as seguintes definições:

• Demanda média (Dméd) - relação entre a quantidade de energia elétrica ativa medida

num certo período de tempo (kWh) e o número de horas desse período (Δt);

• Demanda máxima (Dmáx) - maior valor registrado de demanda verificado em um

período de tempo.

O Fator de carga (FC) é o índice obtido através da relação entre a demanda média

(Dméd) e a demanda máxima (Dmáx) registradas num mesmo intervalo de tempo

especificado. Dessa forma, o fator de carga de uma instalação varia de 0 a 1, sendo

expresso por [ 10 ]:

tDmáx

kWh

tDmáx

tDméd

Dmáx

Dméd

( 1. 4 )

Como pode ser visto na Equação 1.4, o fator de carga pode também ser obtido pela

divisão do consumo de energia elétrica verificado no intervalo de tempo pela demanda

máxima registrada. O fator de carga é um índice que funciona como um sinalizador da

forma como a energia elétrica vem sendo utilizada pela unidade consumidora ou instalação,

pois, quanto mais próximo de 1, mais otimizado é o uso da energia elétrica. Dessa forma,

para que se obtenha um fator de carga igual a 1, é necessário que a demanda média seja

igual à demanda máxima, ou seja, que toda a potência demandada esteja sendo realmente

consumida. Por outro lado, um FC baixo representa que o consumo de energia elétrica está

se dando em curtos períodos e com demanda alta.

Outras definições importantes relacionadas ao consumo e a demanda de energia

elétrica são:

•

Matriz Energética: é a matriz composta pelos percentuais, medidos ou estimados, de

todas as cargas existentes em um consumidor ou uma instalação, agrupadas por usos

finais;

•

Carga Instalada: é a soma das potências nominais de todos os equipamentos instalados

em uma unidade consumidora ou instalação. Indica o valor da potência máxima que

pode ser demandada por esse consumidor ou instalação.

1.4 PANORAMA ATUAL DO SETOR ELÉTRICO BRASILEIRO:

Aqui são usados os dados consolidados de carga e de mercado de energia elétrica

verificados durante os anos-base 2004 e 2005 no Brasil, de acordo com os documentos

Balanço Energético Nacional – BEN 2005 e BEN 2006 [ 11 ], este já integralmente

elaborado pela Empresa de Pesquisa Energética – EPE.

Vale ressaltar que o acompanhamento sistemático da evolução do mercado de

energia elétrica [ 20 ] é ferramenta imprescindível para o entendimento da dinâmica que

abrange os estudos de planejamento energético, pois somente dessa forma é possível

elaborar políticas que permitam a otimização dos recursos energéticos nacionais, o que

permite, na outra ponta, melhorar indicadores sociais e promover o desenvolvimento

sustentável. Assim, a partir da edição da Lei n° 10.847, de 15 de março de 2004, e do

Decreto n° 5.184, de 16 de agosto de 2004, esse acompanhamento mensal passou a ser de

responsabilidade da Empresa de Pesquisa Energética - EPE, empresa pública vinculada ao

Ministério de Minas e Energia. Essa empresa tem por finalidade “prestar serviços na área

de estudos e pesquisas destinados a subsidiar o planejamento do setor energético, tais como

energia elétrica, petróleo e gás natural e seus derivados, carvão mineral, fontes energéticas

renováveis e eficiência energética, dentre outras” [ 11 ].

Conforme pode ser observado na tabela 1.2, o mercado total de energia elétrica,

constituído por toda a energia consumida no Brasil pelos consumidores finais nos seus

diversos usos, apresentou um crescimento de 4,2 % em relação a 2004 [ 11 ], atingindo

375,2 TWh, índice quase uma vez maior que o do crescimento da economia em 2005, que

alcançou 2,3% em termos reais. Apesar de ter sido bem superior nesse período,

historicamente o crescimento do mercado de energia elétrica é diretamente dependente da

dinâmica de crescimento da economia. A análise dos indicadores de desempenho da

economia, portanto, é fundamental para o entendimento da evolução do referido mercado.

Tabela 1.2 - Mercado Total de Energia Elétrica no Brasil

2004 2005 Crescimento (%)

Mercado de fornecimento (TWh)

322,0

335,4 4,2

Mercado de autoprodução (TWh) 37,90 39,80 4,9

Mercado Total 359,9 375,2 4,2

PIB (R$ x bilhões) 1.766,60 1.807,23 2,3

Figura 1.2 - Consumo setorial de eletricidade no Brasil

OBS: setor energético: refere-se ao consumo próprio desse setor.

O mercado total de energia elétrica é composto pela soma do mercado de fornecimento

(formado pelo mercado cativo e pelo mercado livre, incluída aí a co-geração) com o

mercado de autoprodução, cujo produtor precisa transportar a sua energia pela rede de

distribuição ou transmissão de energia.

Vale ressaltar que, de acordo com levantamentos preliminares da matriz energética

brasileira [ 12 ] para o ano de 2006, ainda não concluída à época do desenvolvimento do

presente trabalho, a Oferta Interna de Energia – OIE em 2006 cresceu 3,2% em relação ao

ano de 2005, ficando 0,5% abaixo do crescimento da economia no mesmo período, já

considerando a nova metodologia de cálculo do PIB pelo IBGE. A Oferta de Energia

Elétrica do país em 2006 apresentou crescimento em torno 4% em relação a 2005,

atingindo montante de 459,6 TWh, incluídos 41,7 TWh de geração de autoprodutores

(9,1% de participação) e 41,1 TWh de importação líquida (9,0%).

Os dados preliminares indicam que o consumo final de energia elétrica, descontadas

as perdas na distribuição, foi de 389,6 TWh em 2006, o que corresponde a um crescimento

de 3,8% sobre 2005. Em se confirmando esses dados, a classe industrial teve participação

de um pouco maior que 2005, ficando com 46,7% e a residencial manteve-se com cerca de

22,0%.

A seguir são apresentados os comportamentos das principais classes de consumo

referentes ao ano de 2005 [ 11 ]:

46,7%

22,2%

14,3%

0,3%

8,7%

4,2%

3,6%

Industrial

Residencial

Comercial

Transportes

Público

Agropecuário

Setor energético

•

RESIDENCIAL

O crescimento do consumo de energia elétrica na classe residencial em 2005 foi da

ordem de 5,9%, mantendo a reversão das performances negativas de 2001 e 2002, sendo

reflexo em grande parte da entrada de novos consumidores, principalmente em decorrência

do Programa Luz para Todos.

Assim, as cerca de 48, 9 milhões de unidades residenciais consumiram cerca de 83,2

TWh em 2005, o que representou 22,17% (em 2004 era 24,47%) do mercado total de

fornecimento. Vale ressaltar que, de acordo com a pesquisa de posse de equipamentos

elétricos e hábito de uso [ 13 ] divulgada pela ELETROBRÁS em 2007, a classe residencial

vem tendo um crescimento expressivo em sua participação percentual na matriz elétrica

nacional, de forma que poderá chegar a ter um terço de toda a energia consumida no país já

na próxima década. Essa pesquisa tem grande importância para o setor elétrico, pois

norteará as ações de melhoria da eficiência energética dirigidas para essa classe

consumidora implementadas pela ELETROBRÁS e demais atores envolvidos nesse tema,

tornando-as mais eficazes, bem como embasará as previsões do planejamento energético

brasileiro relativas à redução da taxa de crescimento da demanda e do consumo de energia

elétrica em virtude das medidas de eficientização que forem adotadas ao longo do período

de tempo constante no planejamento.

Em 2005, o consumo médio residencial manteve-se em 141,8 kWh/mês, índice que

vem se mantendo ao redor desse patamar nos últimos anos, embora o consumo residencial

tenha crescido mais de 4.600 GWh no ano de 2005 [ 11 ]. A queda no período de 2001 a

2002 no consumo médio residencial brasileiro deveu-se basicamente à imposição do

racionamento de energia elétrica. Após esse período, o índice tem praticamente se mantido

uniforme, o que pode ser explicado principalmente pela entrada de novas unidades

consumidoras de baixa renda, pela consolidação dos efeitos do racionamento, pelas

políticas de conservação de energia nos hábitos de consumo e pela introdução de novas

tecnologias, notadamente o uso de lâmpadas fluorescentes compactas.

100

120

140

160

180

1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

Figura 1.3 - consumo médio residencial (kWh/mês)

•

INDUSTRIAL

No ano de 2005, o consumo de energia elétrica da classe industrial do mercado de

fornecimento foi o que apresentou a menor performance, com crescimento de 1,9% sobre

2004, totalizando 175,4 TWh, ou seja, bem próximo aos 2,3 % de crescimento da economia

nacional e 2,5% do crescimento da indústria. Em 2005, a participação da classe industrial

representou 46,7% do total consumido, contra 45,5% em 2004.

•

COMERCIAL

A classe comercial é composta na sua maioria por consumidores que realizam

atividades relativas a comércio varejista e atacadista, mas também abrange instituições

hoteleiras, hospitais, bancos, transportadoras, etc. O consumo de energia elétrica dessa

classe apresentou em 2005 um crescimento ainda maior que o residencial, chegando a 6,8%

e atingindo 53,5 TWh (em 2004, o crescimento foi de 4,5% superior ao total consumido no

ano de 2003). Porém, apesar de sua participação no consumo total ter se mantido na casa do

15,5% nos três anos anteriores a 2005, nesse ano a participação foi de 14,2%.

• OUTRAS CLASSES DE CONSUMO

As outras classes de consumo englobam as unidades consumidoras referentes a

poderes públicos, iluminação pública, consumidores rurais, consumo próprio e serviços

públicos, tendo sido responsáveis por 16,8% (63,1 TWh) do mercado de fornecimento

verificado no ano de 2005.

Em 2005, a capacidade instalada das centrais geradoras do Brasil atingiu 93,2 GW,

incluídas aí as centrais de serviço público e as autoprodutoras, bem como o acréscimo de

aproximadamente 3 GW ocorrido nesse ano, devido à entrada em operação de algumas

usinas, em especial as usinas hidrelétricas Aimorés, com 330 MW, e Barra Grande (232

MW), e as novas unidades geradoras da usina de Tucuruí, com mais 750 MW, e da

termelétrica Termo-Rio, com mais 423 MW.

Figura 1.4 – Participação das outras classes de consumo

Com relação à estrutura da oferta interna de energia elétrica (figura 1.5), a

hidroeletricidade representou 76,3% da oferta total.

Em 2005, a energia hidráulica e eletricidade representaram 14,4% da Matriz

Energética Brasileira, resultado próximo ao de 2004.

Poderes

públicos

20,1%

Serviços

públicos

24,3%

Consumo

próprio

2,1%

Rural

31,2%

Iluminação

pública

22,2%

Figura 1.5 - Estrutura da oferta interna de energia elétrica

Centrais hidroelétricas são aquelas com potência superior a 30 MW.

Pequenas centrais hidroelétricas são aquelas com potência igual ou inferior a 30 MW.

A importação inclui a parcela paraguaia de Itaipu.

Com relação à carga do Sistema Interligado Nacional – SIN verificada em 2004

(tabela 1.3), observou-se um crescimento de 4,3% em comparação à de 2003, conforme

levantamento realizado pelo Operador Nacional do Sistema ONS. A carga do SIN é

formada pela energia consumida pelo mercado de fornecimento adicionada às energias

transportadas dos consumidores autoprodutores e às perdas comerciais e técnicas.

Tabela 1.3 – Carga do Sistema Interligado Nacional – Ano-base 2004

Como citado anteriormente, a classe que mais consome no Brasil é a industrial,

seguida pela residencial. Conforme dados de 2004 [ 8 ] , apresentados em resumo na Figura

1.6, em relação à estrutura de consumo de energia elétrica no Brasil, 51% do consumo de

1,70%

12,80%

2,20%

74,50%

8,80%

Importação líquida

Centrais

termoelétricas

Centrais de fonte

nuclear

Centrais

hidroelétricas

PCHs

SIN N Interligad

SE/C

2004

ar (%) 2004

ar (%)

Carga Própria (MW médio) 44.316 4,7 3.031 7,5 6.283 4,0 27.702 4,3 7.301 5,9

Sistema Interligado 43.730 4,7 2.973 8,4 6.270 3,8 27.257 4,2 7.321 5,7

- Pequena Geração 586 7,9 58 -24,7 13 333,33 445 8 70 37,3

Consumo Total SIN (GWh) 324.782 4,8 22.408 8,4 44.859 5,7 201.368 4,4 56.147 4,2

- Consumo Fornecimento 314.077 4,4 22.408 8,4 44.758 5,5 191.589 4,1 55.322 3,2

- Autoprodução Transportada 10.705 17,9 0 - 101 - 9.779 11,1 825 198,9

Perdas (%) 16,6 0,8 15,8 -2,9 18,7 -5,6 17,2 0,5 12,4 15,6

energia nas indústrias é relativo à força-motriz, ficando outros 41% para aquecimento e

processos eletroquímicos. Já a participação de iluminação nessa classe é bem pequena.

Figura 1.6 – Estrutura de consumo de energia elétrica no Brasil

Já na classe comercial e outras classes (figura 1.6), a grande participação no

consumo de energia é devida à iluminação e ao condicionamento ambiental, que, juntos,

correspondem a cerca de 64% do consumo total dessas classes.

A classe residencial, principal foco deste trabalho, comporta-se de forma bastante

diversa das anteriores, sendo que aquecedores e refrigeradores (cargas térmicas) são os

maiores responsáveis pelo consumo, da ordem de 58%. Já a iluminação também é

responsável por cerca de 18% do consumo da classe, sendo também um percentual bastante

significativo. Ou seja, esses percentuais devem ser objeto de estudo mais detalhado quando

Residencial

24,47%

Comercial

e Outros 29,98%

Industrial 45,55%

Condic. Amb. 20%

Iluminação 44%

Outros 18%

Refrigeração 32%

Iluminação 24%

Outros 18%

Aquecimento Água 26%

Força Motriz 51%

Aquecimento 20%

luminação 2%

Processos Eletroquímicos 21%

Refrigeração 6%

Ano- base 2004

Refrigeração 17%

o principal objetivo é a conservação de energia elétrica em consumidores residenciais,

como será visto posteriormente.

1.5 MOTIVAÇÃO E ESTRUTURA DO TRABALHO

Os itens anteriores apresentaram conceitos e definições sobre a Energia Elétrica,

enfatizando os aspectos críticos e as necessidades da sua conservação. O tema da

Conservação de Energia é atual e mundialmente preocupante devido, principalmente, às

dificuldades associadas e à escassez de recursos naturais e econômicos para atender a atual

e crescente escala de consumo. A conservação de energia elétrica funciona como uma usina

virtual de produção de energia, pois a energia não desperdiçada pelos consumidores pode

ser aproveitada por outros. Essa é a fonte de produção de energia mais econômica e mais

limpa que existe, pois não agride o meio ambiente. Para a disseminação dessa nova

abordagem é preciso que se atue em dois focos principais: a vertente humana e a

tecnológica, já introduzidas, mas que serão detalhadas Capítulo 2. Assim, pretende-se

mostrar neste trabalho os principais métodos conservação de energia nas duas vertentes e

alguns dos principais fatores que podem reforçar a disseminação e implementação dessa

nova abordagem.

Um outro tema que de certa forma está associado à questão central deste trabalho é

o da qualidade de energia. Devido à sua importância e à sua associação ao tema da

conservação, esse também é abordado aqui, porém em menor escala, enfocando alguns

aspectos práticos desconhecidos pela maioria dos consumidores. Esses aspectos estão

associados aos problemas gerados pelas lâmpadas compactas e ditas eficientes.

Experiências práticas efetuadas em laboratório fazendo uso dessas lâmpadas, e monitoradas

por um equipamento analisador de qualidade de energia, também fazem parte deste

trabalho. Essas cargas de iluminação foram submetidas a condições adversas de operação a

partir de um protótipo de laboratório desenvolvido para reproduzir condições de

afundamento momentâneo e de longa-duração de tensão.

Este trabalho está, portanto, organizado na seguinte forma:

• Capítulo 1. INTRODUÇÃO – São apresentados conceitos fundamentais e

definições inerentes a energia elétrica e suas formas de utilização, bem com o atual

perfil do setor elétrico nacional;

• Capítulo 2. CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – Neste capítulo

são discutidas outras motivações para a conservação de energia, detalhadas as

vertentes humana e tecnológica e apresentado o Programa Nacional de Conservação

de Energia Elétrica, bem como os principais usos finais da eletricidade;

• Capítulo 3. CONSERVAÇÃO NO SETOR RESIDENCIAL – São

apresentados os principais usos finais da energia elétrica no setor residencial e as

cargas residenciais típicas;

• Capítulo 4. EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E A QUALIDADE DE

ENERGIA - São apresentados conceitos fundamentais e definições inerentes à

qualidade de energia elétrica, as características do protótipo simulador de condições

de afundamentos de tensão e os resultados das simulações acompanhados das

análises dos resultados.

• Capítulo 5. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES.

CAPÍTULO 2

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

2.1. GENERALIDADES

Um dos assuntos mais atuais é o "desenvolvimento sustentável", ou seja, manter

bons níveis de desenvolvimento a fim de reduzir a pobreza de parte considerável da

população e propiciar condições mais dignas de vida. Isto envolve um gerenciamento eficaz

dos recursos naturais, realizando a proteção ao meio ambiente local e global, preservando

os sistemas biológicos, fatores necessários para a continuação da própria espécie humana.

Para isso, também é necessário que seja garantida a disponibilidade de recursos naturais em

níveis semelhantes aos atuais para que as gerações futuras também tenham futuro.

Assim, ao se tratar de energia elétrica também se verifica que as fontes de energia

na natureza estão cada vez mais escassas e, como conseqüência, são procuradas cada vez

mais distantes dos centros consumidores e a custos cada vez maiores. Dessa forma, a

tendência mundial é, sem sombra de dúvida, o combate ao desperdício e a conservação de

energia elétrica, pois, ao serem realizados, também estará sendo garantida a manutenção de

parte dos recursos naturais.

Com relação ao Brasil, conforme dados estimados da ELETROBRÁS, no ano de 2003

cerca de 35 TWh foram desperdiçados, ou seja, 11,5% do consumo total de energia elétrica

no Brasil poderia ter sido evitado. Transformando esses dados em cifras, única linguagem

que consegue sensibilizar alguns cidadãos, se considerarmos uma tarifa média da ordem de

R$ 0, 1786 por kWh, em média R$ 6,2 bilhões estão sendo anualmente desperdiçados [ 8 ].

Logo, esses dados confirmam a importância que a conservação de energia elétrica tem para

o nosso país, principalmente levando em conta que grandes investimentos poderiam ser

evitados, empréstimos poderiam não ser solicitados para construção de novas usinas e

linhas de transmissão, impactos ambientais poderiam ser evitados, além do risco real de

novo colapso nos próximos anos ser pelo menos postergado, uma vez que a situação pelo

lado da oferta tende a se agravar, dentre outras razões, pelo aumento do custo marginal de

geração (cerca de 41 US$/MWh no ano 2000 para 58 US$/MWh em 2010) e pelo alto

crescimento da demanda de eletricidade (mesmo já tendo sido de 5.6% a.a. na década de

90, a previsão da média anual continua em 4.6% para o período até 2010). Portanto,

existem muitas dificuldades, sejam técnicas, financeiras ou ambientais, para o aumento da

geração de energia elétrica a fim de garantir nos próximos anos as taxas esperadas de

desenvolvimento do país, e a conservação de energia assume papel importantíssimo nesse

sentido.

2.2 OUTRAS MOTIVAÇÕES PARA CONSERVAR ENERGIA ELÉTRICA

Em cada atividade urbana a energia encontra-se presente e sem sua presença o

mundo civilizado pararia completamente, pelo menos na forma como se apresenta

atualmente. Se a evolução da raça humana começou com a descoberta do fogo, as

sociedades modernas tenderão a evoluir de acordo com a eficiência com que conseguirem

explorar as fontes energéticas existentes, especialmente as renováveis, uma vez que cerca

de 55,2% da energia atualmente consumida no mundo inteiro provém do petróleo e do gás

natural [ 11 ].

Neste contexto, cabe uma reflexão sobre a energia elétrica e o Brasil, o qual precisa

atender uma população de mais de 184 milhões de habitantes, em cerca de 8,5 milhões de

quilômetros quadrados de área total. Para isso, possui hoje capacidade de geração de

energia elétrica instalada de 93,2 GW, oferta interna de energia elétrica de 402,8 TWh e

consumo anual de cerca de 375,2 TWh. O consumo anual de energia elétrica por habitante

é de 2.036 kWh/ano/habitante e sua taxa de crescimento anual de consumo de energia

elétrica vem se mantendo na casa dos 4,2% ao ano [ 11 ].

Como informação adicional, o consumo total de energia elétrica deverá crescer 78%

em apenas 10 anos, ficando no patamar de 668 TWh se as medidas de conservação de

energia elétrica previstas nos planejamentos energéticos nacionais não forem

implementadas e de 593 TWh com a devida conservação, ou seja, uma redução de 11,2%, o

que já demonstra a importância da conservação de energia elétrica.

A partir da estrutura de consumo de energia elétrica do Brasil apresentada

anteriormente e da estimativa de que o setor industrial convive com taxas de desperdício de

energia maiores que 25% (dados do SEBRAE/Programa Energia Brasil), é possível

começar a vislumbrar as oportunidades de as empresas obterem ganhos com redução no

consumo de energia, nos custos em geral, além disso aumentando a qualidade, melhorando

o ambiente de trabalho e a produtividade, sem abrir mão do conforto e da segurança.

Oportunidades relativas à conservação de energia também existem para outras

classes de consumo, como para a classe residencial, onde somente a energia consumida

com iluminação e refrigeração, destacando-se os aparelhos de ar-condicionado,

corresponde aproximadamente a 56% do consumo dessa classe.

Talvez a principal motivação para a conservação de energia elétrica seja a

constatação de que o custo de qualquer ação de conservação é bem menor do que o

associado para a construção de uma nova usina hidrelétrica ou térmica, pois o custo médio

da energia conservada é estimado em 0,024 US$/kWh, bastante inferior ao custo marginal

de expansão do setor elétrico, que situa-se entre 0,047 e 0,100 US$/kWh [ 14 ]. Como

esse tipo de economia pode parecer muito distante da realidade do cidadão comum, pode-se

visualizar outras vantagens da conservação para o consumidor e para a nação:

• Redução da demanda de energia no horário de ponta do sistema elétrico;

• Minimização de impactos ambientais que seriam causados pela construção de novas

usinas hidrelétricas, térmicas, nucleares, linhas de transmissão e distribuição de

energia, etc;

• Economia de recursos pela redução ou postergação de investimentos na expansão do

sistema elétrico (construção de novas usinas, linhas de transmissão, etc);

• Redução do consumo de bens nobres como água, gases e outros tipos de combustíveis

utilizados nos processos de produção;

• Otimização de investimentos já efetuados no sistema elétrico;

• Melhoria das instalações elétricas dos consumidores e conseqüente redução de perdas

técnicas;

• Aumento de produtividade, competitividade e do controle do processo de produção

para empresas, pela melhoria da eficiência de processos e equipamentos;

• Garantia de melhores condições de atendimento ao mercado consumidor de energia

elétrica;

• Criação de uma cadeia de cidadãos comprometidos com o combate a qualquer tipo de

desperdício, como o de alimentos, de água, de matérias primas em geral, etc.

Com relação aos danos ambientais que têm íntima relação com o processo de

desenvolvimento de um país e ao conseqüente aumento no consumo de energia,destacam-

se:

• Extinção de grande parte de fauna e flora devido a inundações necessárias para criação

de reservatórios de usinas hidrelétricas;

• Perda de terras cultiváveis (desertificação);

• Desmatamento;

• Emissão de poluentes, principalmente os desprendidos da combustão de combustíveis

fósseis, em especial o gás carbônico (CO

);

• Poluição de rios, lagos, mares e da atmosfera;

• Poluição do solo e de águas subterrâneas;

• Contribuição para aumento do efeito estufa pela geração de CO2;

• Contribuição para aceleração de mudanças climáticas;

• Esgotamento das reservas naturais.

O maior problema ambiental provocado pela utilização de energia é, sem dúvida, o

efeito estufa, que é o aumento da temperatura média do planeta em conseqüência do

crescimento dos níveis de concentração atmosférica de alguns gases, os popularmente

conhecidos como gases estufa: gás carbônico (CO

), os CFCs, o metano (CH

) e o óxido

nitroso (N

O), dentre outros, que conseguem absorver parte da radiação infravermelha que

a terra devolve para o espaço. Segundo HOSKYN [ 36 ], as principais ações que podem ser

realizadas para a redução das emissões de CO

são:

• Eficiência e conservação de energia;

• Substituição de combustíveis;

• Utilização de fontes renováveis de energia;

• Captura e deposição do CO

Como visto acima, a eficiência energética e a conservação de energia também

contribui fortemente para a redução de danos ao meio ambiente. Além disso, como já

comentado, a conservação de energia elétrica é uma forma de geração muito eficiente, ou

seja, uma fonte virtual de produção de energia elétrica, não poluente e mais barata que a

construção de novas usinas. Isso quer dizer que a energia conservada, por exemplo, em

motor de grande porte que estava superdimensionado pode ser utilizada para atender uma

nova unidade de saúde ou um pequeno condomínio residencial, sem ser desperdiçada.

Uma das características da conservação de energia elétrica é a de que os

consumidores e usuários continuam usufruindo de todo o conforto, da qualidade dos

serviços e produtos, e dos demais benefícios proporcionados pela energia elétrica. Para

conseguir, então, esses benefícios, os programas de conservação de energia elétrica, como

já citado, devem ser desenvolvidos seguindo duas vertentes. A humana, onde os principais

objetivos são a mudança de hábitos de consumo e atitudes pelos consumidores, o que pode

levar à mudança de comportamentos; a sensibilização de formadores de opinião; e a

qualificação profissional. Já a vertente tecnológica é caracterizada pelo desenvolvimento de

novos processos e equipamentos e pela utilização das novas tecnologias na produção,

operação e manutenção de equipamentos e processos. Desta forma, são obtidos resultados

iguais ou superiores aos anteriormente conseguidos com um consumo menor de energia.

Essa vertente é a grande responsável pela redução de custos, pela produção de mudanças

nos processos produtivos, na disposição de ambientes e na arquitetura das edificações, bem

como nas formas de relação, geralmente unilaterais, entre consumidores e concessionárias,

pois abre-se, inclusive, a perspectiva de cogeração ou de geração própria.

2.3 VERTENTE HUMANA DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

Como já citado, dois dos principais objetivos dessa vertente são a mudança de

hábitos de consumo e atitudes pelos consumidores e a sensibilização de formadores de

opinião [ 2 ]. Para que isso se concretize, o consumidor-cidadão deve receber e adquirir

informações que o auxiliem a se sensibilizar com esse novo paradigma, o que será o motor

de indução para a mudança de hábitos e atitudes, primeiros passos para a mudança de

comportamento. Nesse sentido, são propostas ações educativas elaboradas de acordo com o

público a ser atingido, a fim de que se tenha uma linguagem própria para cada segmento e

exemplos mais próximos da realidade dos usuários, multiplicando as chances de sucesso.

Como exemplo das ações e técnicas já empregadas no Brasil, destacam-se alguns

programas e materiais desenvolvidos por empresas e diversos órgãos ligados à conservação

de energia [ 8 ]:

• Programa PROCEL nas Escolas – o principal exemplo da vertente humana no Brasil,

que será apresentado com bastantes detalhes no tópico a seguir, é a princípio levado a

sensibilizar formadores de opinião, para depois ser disseminado para o verdadeiro

público-alvo;

• Implementação de Laboratórios de Eficiência Energética, que, além de permitir a

realização de estudos voltados à vertente tecnológica, são formados os profissionais

que irão atuar nessa área;

• Criação de Comissão Interna de Conservação de Energia - CICE em empresas e

instituições públicas e privadas. A CICE é uma comissão que deve ser bastante

heterogênea - formada por representantes de todos os níveis e setores da instituição ou

empresa - para que a chance de sucesso seja bem grande. A CICE tem o papel de

elaborar campanhas educativas, definir metas a serem alcançadas por todos e pelas

instalações, acompanhar as possíveis implantações decorrentes da vertente tecnológica,

controlar e divulgar as informações mais relevantes e os resultados obtidos.

O terceiro principal objetivo dessa vertente é a qualificação de profissionais

integrados ao contexto sócio-econômico para lidar com a vertente tecnológica a fim de tirar

vantagens competitivas de equipamentos tecnologicamente mais eficientes e de novos

processos ou de energeticamente melhorados. Esses profissionais, geralmente são os

responsáveis pelos processos produtivos, possuindo diversos tipos de formação, como

engenharia mecânica, elétrica, de produção, etc.

Assim, a vertente humana tem a missão não só auxiliar na redução do consumo de

energia elétrica, mas a de envolver a própria comunidade na solução desse problema,

devendo fazê-lo de forma que seja perene e que haja replicabilidade.

2.4 VERTENTE TECNOLÓGICA DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

A vertente tecnológica [ 2 ] refere-se à aplicação de novas tecnologias a processos e

equipamentos, podendo ser verificada tanto na fabricação, manutenção e operação de

equipamentos, quanto na própria ambientação e arquitetura. É nessa vertente que se

emprega largamente o termo eficiência energética, pois busca-se efetuar as mesmas

atividades (ou semelhantes) e conseguir os mesmos resultados (ou melhores) através da

utilização de uma quantidade menor de energia. Isso geralmente leva à redução dos custos

de uma instalação consumidora, seja pelas mudanças introduzidas no processo produtivo,

pela substituição de equipamentos não tão eficientes, pela melhoria dos processos de

manutenção, ou até mesmo por alterações na arquitetura das edificações.

O surgimento de novas tecnologias, de inovações tecnológicas ou de processos

inovadores não surge de imediato; é o resultado de um processo bastante complexo e

geralmente lento. Isso envolve pesquisas científicas e desenvolvimento tecnológico

realizados por universidades, centros de pesquisas, empresas, com a contribuição de

usuários e profissionais diretamente ligados ao processo produtivo, que sugerem

modificações em alguma parte do processo, propõem alternativas, mudanças

organizacionais, dão idéias, observam detalhes imperceptíveis. Todas essas ações

combinadas aos esforços das equipes de pesquisadores, acarretam melhoria no custo e na

qualidade de produtos/serviços/resultados.

Assim, a difusão dos conhecimentos científicos e a descoberta de novos, junto com

a capacidade de transformação dessas descobertas em processos e produtos novos ou

melhorados, são o resultado da combinação de comunicação, ciência, tecnologia, apreensão

de conhecimento, demanda e a respectiva produção, bem como das diretrizes políticas. A

vertente tecnológica abrange, portanto, a aplicação, desenvolvimento ou aprimoramento:

• De equipamentos;

• De processos produtivos em geral;

• De processo de manutenção;

• Da arquitetura e ambientação das edificações.

2.4.1 DESENVOLVIMENTO DE EQUIPAMENTOS

A vertente tecnológica da conservação de energia também é responsável pela

produção de novos equipamentos e processos ou pelo aprimoramento dos já existentes, a

fim de que consigam executar as tarefas a que se propõem com a vantagem de consumir

menos energia. Esse desenvolvimento é fruto de conhecimentos adquiridos com os

equipamentos e processos já existentes e com a aplicação e desenvolvimento de conceitos

geralmente desenvolvidos nos campos da química e da física. São também geralmente

empregados novos materiais na concepção dos equipamentos, bem como dispositivos

eletrônicos, microeletrônicos e de eletrônica de potência. Devido a esses últimos, houve um

grande avanço no controle dos processos produtivos e no controle de acionamento e

velocidade de motores através do uso de inversores de freqüência. Alguns exemplos de

equipamentos desenvolvidos nesse conceito e que vêm sendo largamente utilizados são as

lâmpadas fluorescentes compactas e os aparelhos de ar condicionado tipo split [ 1 ].

No caso de processos, pode-se destacar a facilidade de monitoramento de processos

de produção à distância, através do uso de linhas telefônicas fixas ou móveis, a

programação do acionamento de cargas de forma não simultânea, visando à redução da

demanda instantânea de uma instalação [ 1 ].

2.4.2 DESENVOLVIMENTO DOS PROCESSOS PRODUTIVOS

Não basta apenas que surjam novos equipamentos ou que esses sejam aprimorados.

È aproveitar adequadamente essas inovações tecnológicas, especialmente nos processos

produtivos. Para isso, começaram a ser formados os profissionais de engenharia de

produção, que têm a função de estudar os processos e encontrar alternativas mais eficientes

energeticamente. Assim é realizada a análise de todo o processo produtivo, desde a entrada

de um insumo até a saída do produto final. A partir de idéias próprias ou de usuários, do

conhecimento organizacional e das técnicas de engenharia de produção, são propostas

ações que acarretam na redução do consumo de energia global e/ou aumento de

produtividade, o que também pode reduzir o consumo de energia por unidade produzida.

Como exemplos dessas ações podem ser citadas a mudança de etapas de montagem, a

substituição de um equipamento ou máquina por outro mais eficiente, a alocação de novos

profissionais, etc, tudo isso visando a obter um melhor desempenho do processo produtivo.

2.4.3 DESENVOLVIMENTO DOS PROCESSOS DE MANUTENÇÃO

A manutenção de equipamentos e demais partes de uma instalação elétrica é, sem

dúvida, um fator importante para a consecução dos resultados esperados. Além disso, a

criação de rotinas adequadas de manutenção pode levar à redução no consumo de energia e

ao aumento na produtividade, pois, dentre outros benefícios, diminui o risco de paralisação

do processo produtivo ocasionado pelo desgaste de contatos elétricos e mecânicos e de

partes móveis dos equipamentos. Também, aumenta a vida útil dos mesmos e evita ou

posterga a aquisição de novos equipamentos.

Atualmente existem medidores das mais variadas grandezas que se destinam à

supervisão do desgaste de peças e equipamentos, os quais fornecem dados que podem ser

comparados aos fornecidos pelos fabricantes, permitindo um monitoramento constante.

Segundo as teorias mais aceitas atualmente, uma rotina de manutenção bem elaborada deve

ser criada observando os seguintes conceitos [ 15 ]:

•

Manutenção Corretiva - baseada na técnica de gerência reativa, ou seja, após a

falha da máquina ou equipamento é que é realizada a ação de manutenção.

Nesse tipo de manutenção o equipamento ou máquina trabalha até o momento

que ocorre o defeito. Se a manutenção utilizada por determinado consumidor

está totalmente baseada na manutenção corretiva, isso acaba se tornando a

maneira mais cara de gerência de manutenção, pois, apesar da redução inicial de

custos com manutenção, há o aumento de custos devido às horas-extras da

equipe técnica e ao aumento de perdas na produção devido a paradas não

programadas. E para que sejam evitadas paradas prolongadas, é necessário que o

setor de manutenção mantenha grandes estoques de peças sobressalentes,

aumentando os custos finais;

•

Manutenção Preventiva - é a gerência de manutenção baseada na capacidade de

antecipação aos problemas. Para isso, é necessária a realização de um

planejamento prévio e a execução de ações com antecedência, com a finalidade

de que sejam evitadas as ocorrências de falhas. Assim, as tarefas de manutenção

são realizadas de acordo com os “tempos gastos” ou com as “horas de operação”,

ou seja, os programas de manutenção preventiva assumem que os equipamentos

sofrem desgastes de acordo com uma escala de tempo típica, elaborada conforme

sua classificação e tipo de utilização. O grande argumento utilizado na defesa

desse tipo de manutenção é que a mesma consegue prolongar a vida útil dos

equipamentos como um todo. Porém, apresenta um custo considerável de

reposição, uma vez que pode acontecer a troca de peças ou equipamentos que

poderiam ainda continuar em operação por um período de tempo maior, mas que

tiveram que ser substituídos por o tempo padrão da escala ter sido atingido;

•

Manutenção Preditiva - manutenção baseada no acompanhamento periódico ou

contínuo do rendimento operacional, da condição mecânica real e de outros

indicadores da condição operativa de equipamentos ou sistemas de processos.

Assim, são criados parâmetros em tempo real, os quais indicam com mais

precisão o intervalo máximo entre reparos, ou seja, em vez de estar baseada nos

dados estatísticos de vida média, a programação das ações de manutenção

preditiva baseia-se no monitoramento direto das condições mecânicas, do

rendimento do sistema e de outros indicadores. Desta forma, é possível

determinar o tempo médio para falha real ou para a perda de rendimento do

equipamento [ 15 ]. A grande vantagem desse tipo de manutenção é que os

custos com paradas de equipamentos e processos, com reposição e com pessoal

são reduzidos. A desvantagem fica por conta do elevado custo inicial dos

equipamentos responsáveis pelo monitoramento dos indicadores;

•

Manutenção Proativa - ao contrário das demais, tem como objetivos principais

identificar e eliminar as causas da falha de um equipamento, e não simplesmente

consertar o defeito. É, portanto, o resultado da combinação da manutenção

preventiva com a preditiva. Assim, é possível a identificação de problemas

potenciais antes de acontecerem. O maior argumento dos defensores desse tipo

de manutenção é a redução obtida nos custos com manutenção e com paradas de

equipamentos e processos. As principais desvantagens são: custo inicial elevado

dos equipamentos responsáveis pelo monitoramento dos indicadores e o

conhecimento técnico profundo dos equipamentos e da engenharia do produto,

bem como da utilização de ferramentas que permitam a combinação dos dados

das manutenções corretivas, preventivas e preditivas.

2.4.4 DESENVOLVIMENTO DA ARQUITETURA DE EDIFICAÇÕES

Ao longo dos tempos e ainda hoje, as edificações vêm sendo construídas para

garantir a acomodação e proteção de homens e equipamentos para proporcionar os meios

necessários para a produção das diversas atividades humanas e para se integrar

harmoniosamente à paisagem que incorpora. Porém, atualmente um novo conceito se

agrega aos anteriores, qual seja a integração ao ambiente. Quer dizer, o aproveitamento de

todos os recursos naturais disponíveis e possíveis com a finalidade de que seja amenizado

ao máximo o impacto ambiental causado pela própria edificação, o que implica na

necessidade de que seja reduzido o consumo de energia, que, como já citado, é um dos

causadores de impactos ambientais.

Assim, preocupações com a utilização da ventilação e da luz natural, com o uso de

técnicas de arquitetura passiva para melhorar o conforto térmico, etc, já começaram e

passarão, cada vez mais, a ser incorporadas na arquitetura moderna. Além dos benefícios

citados, proporcionam redução no consumo de energia, crescimento dos índices de

produtividade, minimização de problemas de saúde relacionados às condições laborais e

diminuição no número de acidentes de trabalho.

Por outro lado, toda e qualquer reforma que vise à adequação às normas da

Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT deve ser executada, mesmo que

acarrete aumento no consumo de energia, pois o conceito de conservação de energia, apesar

de remeter à redução no consumo de energia e à realização de uma atividade com o menor

consumo energia, não implica na perda do conforto e da qualidade de vida que a energia

proporciona. A construção de edificações eficientes já é uma realidade, haja vista já

existirem no Brasil inclusive cursos de pós-graduação sobre esse tipo de arquitetura, os

quais estudam a aplicação e o desenvolvimento de novas tecnologias na área de construção

civil, ambientação e tecnologia dos materiais. Vale ressaltar que, apesar da formação de

profissionais da área de arquitetura eficiente ser da vertente humana, as adequações

realizadas em estruturas físicas de instalações são consideradas dentro da vertente

tecnológica, pois visam a melhorias no ambiente de trabalho.

Nos tópicos a seguir serão apresentadas iniciativas e aspectos que levam à

conservação de energia elétrica nos principais usos finais, mas antes disso vale à pena fazer

um registro de algumas políticas e experiências institucionais de conservação de energia

elétrica realizadas no Brasil, das quais a mais importante e de melhores resultados tem sido

o programa governamental PROCEL.

2.5 PROCEL – PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

ELÉTRICA

Criado em 1985 com o então nome de Programa Nacional de Combate ao

Desperdício de Energia Elétrica, o PROCEL é um programa vinculado ao Ministério de

Minas e Energia - MME e operacionalizado pela ELETROBRÁS. Sua missão é a de

estimular o uso eficiente e racional de energia elétrica, combatendo o seu desperdício, e

reduzir os impactos ambientais, proporcionando maiores benefícios à sociedade. e a

diminuição dos investimentos setoriais.

Só para ilustrar, de 1985 até o final de 2006 (Tabela 2.1), o PROCEL proporcionou

uma redução de aproximadamente 22 bilhões de quilowatts-hora (22 TWh), o que

corresponde a um ano do consumo de energia elétrica do Estado do Rio Grande do Sul ou o

abastecimento de cerca de 13 milhões de residências nesse mesmo período [ 16 ].

Tabela 2.1 – Resultados obtidos pelo PROCEL 1986-2005

RESULTADOS PROCEL - TOTAL ACUMULADO 1986-2005

Investimentos Totais

Realizados (R$ milhões)

858,25 *

Energia Economizada e

Geração Adicional

(Gwh/ano)

21.753

Usina Equivalente (MW)

5.124

Redução de Carga na

Ponta (MW)

5.839

Investimento Postergado

(R$ bilhões)

14,93

* - Inclui a parcela relativa à RGR e os Recursos do GEF - Fonte: ELETROBRÁS/PROCEL

Avaliação

1986/ 2001 2002 2003 2004 2005

Investimentos Eletrobrás/Procel

(R$ milhões)

231,9 5,95 14,16 27,18 37,17

Investimentos Totais Realizados

(R$ milhões)

582,8 42,3 41 94,15 98

Energia Economizada (GWh/ano)

14.135 1.270 1.817 2.373 2.158

Usina Equivalente (MW) (d)

3.292 305 436 569 518

Redução de Demanda na Ponta

(MW)

3.871 309 453 622 585

Investimentos Postergados (R$

milhões)

7.307 1.339 2.007 2.492 1.786

Fonte: Eletrobrás/Procel Avaliação

Resultados anuais obtidos pelo PROCEL 1986-2005

As ações do PROCEL têm por objetivo a obtenção do mesmo produto ou serviço

com menor consumo de energia elétrica, ou seja, a redução da intensidade energética. Isto

tem sido conseguido e está sendo continuamente perseguido através de investimentos em

informação e educação, pesquisa e desenvolvimento tecnológico, legislação, regulação e

regulamentação, tarifas e incentivos com vistas à redução da intensidade energética. As

principais diretrizes estratégicas do PROCEL são [ 16 ]:

• Vincular o combate ao desperdício e uso eficiente e racional da energia elétrica à

qualidade, à produtividade, ao meio ambiente e à educação. É a dimensão sócio-

política;

• Propor políticas e formular o Plano Estratégico Decenal e o Plano de Ação Trienal para

o combate ao desperdício e o uso eficiente e racional de energia elétrica no país,

criando as condições necessárias para alcançar as metas estabelecidas. Constitui-se a

dimensão planejamento;

• Fomentar mecanismos de financiamento e captação, buscando incrementar e assegurar

o fluxo regular de recursos para as ações do combate ao desperdício e uso eficiente e

racional de energia elétrica. È a dimensão Financiamento e Captação de Recursos;

• Estimular e apoiar os agentes envolvidos com pesquisa, desenvolvimento tecnológico e

capacitação de recursos humanos, promovendo sua integração e o repasse dos

resultados obtidos para a sociedade. Corresponde à Capacitação e Desenvolvimento

Tecnológico.

O potencial de conservação de energia do Brasil, estimado pelo PROCEL, é

mostrado na Figura 2.1. Já o potencial de conservação de energia elétrica pelo lado da

demanda para o ano de 2015 estimado pelo PROCEL é mostrado na Tabela 2.2.

Figura 2.1 – Potencial de conservação de energia elétrica no Brasil

Tabela 2.2 – potencial de conservação de eletricidade - ano 2015

CONSUMO (TWh) ECONOMIA

SETOR

Sem

conservação

Com

conservação

Diferença

(TWh)

Percentual

(%)

RESIDENCIAL 179 168 11 6,1

INDUSTRIAL 307 262 45 14,7

COMERCIAL 96 80 16 16,7

OUTROS 86 83 3 3,5

T O T A L 668 593 75 11,2

Assim, se as medidas de conservação forem levadas a efeito, o investimento em

expansão do sistema elétrico será 29,5% menor até 2015, do que se elas não forem

executadas, resultando em uma relação custo/benefício (RCB) do investimento em

conservação versus investimentos evitados de 1:8 para o setor elétrico e de 1:3 para a

sociedade, o que demonstra a grande importância dessas medidas [ 16 ].

10,00%

12,00%

39,00%

17,00%

22,00%

Condicionamento

ambiental

Refrigeração

Força motriz

Iluminação

Processos

eletrotérmicos

Uma das principais conquistas obtidas pelo PROCEL desde a sua criação foi a

aprovação da lei 10.295/2001 [ 17 ], mas conhecida como Lei de Eficiência Energética.

Essa lei está em fase gradativa de implantação e definirá os índices de eficiência mínimos

ou níveis máximos de consumo de energia para determinados equipamentos que utilizam

energia elétrica.

As principais ações do PROCEL estão na área de educação e capacitação, com o

PROCEL nas Escolas; mas também em prédios públicos; na área de saneamento, com o

PROCEL SANEAR; na administração municipal, com o programa Gestão Energética

Municipal – GEM; na iluminação pública, com o RELUZ; com o programa de

etiquetagem/Selo PROCEL e Prêmio PROCEL, como detalhado a seguir.

2.5.1 - PROCEL EDUCAÇÂO (PROCEL NAS ESCOLAS)

O objetivo do PROCEL Educação, até o primeiro semestre de 2007 conhecido como

PROCEL nas Escolas, é capacitar professores da educação básica (educação infantil, ensino

fundamental e médio) das redes de ensino público, privado, do SENAI e do SENAC, para a

conservação de energia, através da utilização da metodologia “A Natureza da Paisagem -

Energia”. Atuam desta forma, os professores como multiplicadores da mudança de hábito

junto aos seus alunos, visando a uma futura mudança de comportamento, contribuindo,

assim, para o exercício pleno da cidadania. A metodologia “A Natureza da Paisagem –

Energia Recurso da Vida” é, na verdade, um programa de educação ambiental, que foi

desenvolvida pelo Centro de Cultura, Informação e Meio Ambiente – CIMA especialmente

para a ELETROBRÁS. Tal como qualquer proposta pedagógica, possui princípios

fundamentais que guiam sua implantação, seu acompanhamento e sua avaliação. Uma vez

que é um programa de educação ambiental, possui os mesmos oito princípios da Educação

Ambiental, definidos na cidade de Tibilisi (Geórgia) no ano de 1977, quais sejam [ 8 ]:

• TOTALIDADE - Como o ser humano e a natureza fazem parte de um todo, é

necessário entender o ambiente de forma integrada, através de abordagens

múltiplas.

•

INTERDISCIPLINARIDADE - Uma vez que o ambiente é uma totalidade, não

adianta, por exemplo, um especialista apresentar isoladamente suas sugestões

para solução de problemas. É preciso que para cada disciplina do currículo sejam

apresentadas por profissionais de várias áreas a maior quantidade de sugestões

possíveis.

• TEORIA/PRÁTICA - É necessário pensar a realidade e agir. Assim, através do

acúmulo de informações é possível fazer melhor e se preparar para a vida e um

dos locais mais indicados para que isso aconteça é a escola.

• RESOLUÇÃO DE PROBLEMAS IMEDIATOS - Uma vez constatado que é

devido aos seres humanos e suas realizações que a terra vem apresentando

problemas ambientais graves, os envolvidos são levados a se questionar sobre o

que podem fazer dentro desse espaço do cotidiano, já que alguns desses

problemas não são resolvidos a partir da intervenção a nível local.

• PROCESSO PERMANENTE - “A natureza do homem é a de aprender sempre”.

•

MUDANÇA DE HÁBITOS - A partir da constatação dos enormes danos

ambientais e da necessidade de mudança desse quadro, as pessoas são impelidas

a terem um comportamento diferente para que seja garantida uma vida saudável

para a atual geração e para as futuras.

• PARTICIPAÇÃO/PARCERIAS - Como a Educação Ambiental aborda assuntos

comuns a toda a humanidade, é necessária a participação da sociedade civil, do

Estado e da iniciativa privada, como forma de conseguir o comprometimento de

todos os agentes envolvidos com o resultado final e a fim de que sejam

garantidos os recursos necessários para consecução dos objetivos.

• QUALIDADE DE VIDA - Está relacionada ao bem estar do homem e à sua

satisfação, de forma que precisa ser garantida a cada dia e para sempre.

Essa metodologia vem sendo aplicada com sucesso em várias cidades do Brasil e os

resultados que têm sido alcançados são bastante satisfatórios, reduzindo o consumo a mais

de 6,0 kWh/mês por residência de aluno envolvido no projeto (6,93 kWh/mês segundo a

Companhia Paranaense de Energia - COPEL e 8,77 kWh/mês de acordo com dados das

Centrais Elétricas de Minas Gerais – CEMIG [ 2 ]). Como em 2006, havia mais de 49

milhões de estudantes em todos os níveis da educação básica no País, pode-se perceber que

os resultados tendem a ser bastante expressivos, sem contar que no ensino supletivo, médio

técnico e superior são outros 6 milhões de alunos. No período de 1995 a 2003, os resultados

obtidos pelo PROCEL nas Escolas foram: 12.300 escolas participantes, mais de 96.000

professores capacitados e cerca de 10,5 milhões de alunos sensibilizados.

Como pode ser observado, o programa oferece ao alunado e, por extensão, à sua

família, informações essenciais que permitem otimizar o uso da energia e uma eventual

substituição de equipamentos por outros mais eficientes. Como o consumo residencial está

intimamente ligado à posse e ao uso de eletrodomésticos e como a penetração destes está se

dando cada vez mais nas classes menos favorecidas, a correta sensibilização para o uso e

aquisição adequada dos mesmos torna-se fundamental para que se consiga níveis

interessantes de conservação de energia e, como conseqüência, diminuição no impacto

ambiental.

Apesar de todo o sucesso alcançado, a metodologia utilizada tem passado por

avaliações e foi reformulada através do Programa de Ampliação e Atualização do PROCEL

NAS ESCOLAS - PAPE, o que permitirá ampliar ainda mais sua atuação e eficácia. Para

isso, um novo material didático, lançado em 30 de maio de 2007, foi introduzido nessa

metodologia de sucesso. Esse material, que foi ilustrado por Ziraldo, é composto de sete

livros, um álbum seriado, um jogo educativo, um folder e um programa em vídeo, tem seu

foco também no segmento residencial. De qualquer forma, as etapas de implantação do

PROCEL nas Escolas são: sensibilização adequada, princípios fundamentais, processo de

implantação, processo de acompanhamento e processo de avaliação.

O PROCEL Nas Escolas, para sua perfeita implantação, precisa se articular com

Concessionárias de Energia Elétrica e com Secretarias de Educação, para então envolver

professores de todas ou quase todas as disciplinas aplicadas nas escolas. Assim, após a

articulação com concessionárias, são realizadas reuniões iniciais com as Secretarias de

Educação (estaduais e/ou municipais) e com as superintendências do SENAI, SENAC, etc,

para que haja engajamento das mesmas e para que sejam traçados os cronogramas de

implantação. Depois, são realizados cursos de capacitação para os multiplicadores (técnicos

em educação, professores ou outros profissionais que depois capacitarão os demais

professores), palestras de sensibilização para diretores de escolas e cursos de capacitação

para professores, quando então são demonstradas as formas de se utilizar o material

didático-pedagógico e as fichas de acompanhamento das residências.

Os instrumentos para implementação eficaz do programa compreendem: processo

de acompanhamento, ficha de cadastro da escola, ficha de cadastro da residência, ficha de

acompanhamento da escola e ficha de acompanhamento da residência. Os resultados

informados nas fichas são computados, quantificados e servem para avaliação de quão

efetivo está sendo a implementação do programa. O material didático é distribuído

gratuitamente para as escolas e fica à disposição dos professores e alunos, em quantidade

suficiente para que três turmas de alunos possam trabalhar simultaneamente.

Um dos pontos mais importantes da metodologia é que as ações de combate a

qualquer tipo de desperdício são tratadas como um exercício de cidadania e que, dentro de

cada disciplina (interdisciplinaridade), são trabalhados os conceitos básicos. São

apresentadas sugestões para solução dos problemas por profissionais de diversas áreas,

lembrando-se sempre que em especial a conservação de energia é uma fonte de energia

limpa.

Vale ressaltar que a meta do PROCEL Educação lançada em maio de 2007 é atingir

com a metodologia cerca de 18.000 escolas de todas as regiões do país.

2.5.2 – PROCEL EPP (EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NOS PRÉDIOS PÚBLICOS)

Esse projeto [ 16 ] foi iniciado pelo PROCEL no ano de 1997 com a função de

promover a eficiência energética em prédios públicos federais, estaduais e municipais. Os

objetivos compreendem a implantação de projetos-piloto com potencial de replicação em

larga escala, a implementação de ações de sensibilização, capacitação e divulgação, o

estabelecimento de parcerias com outros setores e a realização de projetos-demonstração.

Apesar de o seu início ter sido bastante modesto, ganhou grande impulso com a edição do

Decreto nº 3.789, de 18/04/2001, durante o racionamento de energia elétrica entre 2001 e

2002, quando a meta era reduzir o consumo em até 20%. Esse Decreto foi revogado várias

vezes e hoje vige o Decreto nº 4.131, de 14/02/2002, que determina que os órgãos da

Administração Pública Federal direta, autárquica e fundacional deverão observar meta de

consumo de energia elétrica correspondente a 82,5% do consumo mensal, tendo por

referência o mesmo mês do ano 2000, a partir de fevereiro de 2002. Isso impulsionou o

Programa e atualmente há mais de 15.000 prédios públicos cadastrados no PROCEL.

2.5.3 - PROGRAMA PROCEL EDIFICA

O Programa PROCEL Edifica [ 16 ] faz a articulação entre diversas entidades das

áreas governamental, econômica, tecnológica e de desenvolvimento para, através de

enfoque multisetorial, promover a conservação e o uso eficiente da energia elétrica em

edificações, reduzindo os desperdícios e impactos sobre o meio ambiente. Os objetivos do

PROCEL Edifica com relação ao desenvolvimento tecnológico são:

•

Colaborar no desenvolvimento e capacitação de laboratórios de arquitetura

eficiente e de conforto ambiental com eficiência energética, especialmente os

custeados pela ELETROBRÁS. Até meados de 2007, já haviam sido capacitados

13 dos 15 laboratórios que receberam aporte total de mais de 2 milhões de reais

para estudos de sistemas térmicos, eficiência energética e conforto ambiental em

edificações, como por exemplo, os das Universidades Federais de Alagoas, Rio

Grande do Norte, Pelotas, Santa Catarina, Rio de Janeiro e Bahia;

• Promover o intercâmbio entre as instituições da produção científica e didática

sobre os temas de interesse;

•

Estimular o desenvolvimento de inovações tecnológicas e de novas tecnologias

relativas a projetos e construções;

•

Fomentar parcerias nas atividades de ensino, pesquisa e extensão entre os

participantes do programa.

A contrapartida dessas instituições será o desenvolvimento de produção científica

que resulte em nível maior de qualidade das edificações, através de aproveitamento de

iluminação e ventilação naturais, acústica e sistemas térmicos.

Neste ano de 2007, a ELETROBRÁS lançou a Rede de Eficiência Energética em

Edificações – RedEEE, cuja implantação atenderá aos anseios do corpo docente e discente

dos centros de pesquisa das faculdades de arquitetura, urbanismo e de engenharia civil e de

outros centros de pesquisa que venham a se alinhar ao plano de ação do Edifica, pois

otimiza intercâmbio de conhecimentos e esforços desenvolvidos para a produção

tecnológica. Através de um portal computacional, denominado de PROCEL Info, será

implantado uma espécie de escritório virtual da RedEEE, o qual permitirá a realização de

conferências on-line, a troca de arquivos, etc, bem como criará fóruns de discussão, tudo

isso em um ambiente de acesso seguro. Outros passos importantes realizados pelo

PROCEL Edifica foram a inclusão nos currículos das instituições de ensino superior do

tema arquitetura sustentável e o financiamento de bolsas de mestrado para pesquisadores

dessa área, o que será essencial como estratégia de disseminação do conceito de

conservação de energia entre estudantes e para a formação dos futuros profissionais dos

citados campos do conhecimento.

2.5.4 - GESTÃO ENERGÉTICA MUNICIPAL

O Programa Gestão Energética Municipal - GEM [ 16 ] é

destinado às

administrações públicas municipais e a seus servidores de nível técnico, a consultores e

especialistas em assuntos relacionados à energia elétrica e a técnicos de concessionárias. O

GEM tem o objetivo principal de fornecer ferramentas e habilidades a gestores e servidores

municipais de nível técnico para que consigam realizar o gerenciamento do uso da energia

elétrica nas municipalidades, controlando seus custos, desempenho e eficiência.

Para facilitar a disseminação e troca de experiências e informações entre

municípios, participantes do GEM ou não, o PROCEL criou a Rede Cidades Eficientes -

RCE, que se organiza nos moldes da rede européia Energie-Cités (Association de

Municipalités Européennes pour la Maîtrise de l'Énergie en Milieu Urbain). A RCE foi

criada em parceria com o Instituto Brasileiro de Administração Municipal – IBAM.

2.5.5 - PROCEL SANEAR

O Programa de Eficiência Energética no Saneamento Ambiental – PROCEL

SANEAR tem como principais objetivos:

•

A realização de ações que levem ao uso eficiente de energia elétrica e de água

em sistemas de saneamento ambiental;

•

A promoção e incentivo do uso eficiente dos recursos hídricos, como estratégia

de conservação de água para futura geração hidroelétrica;

•

Diminuir custos para a sociedade pela eficientização das instalações de

saneamento ambiental, facilitando a universalização do acesso a esses bens e

gerando outros benefícios nas áreas de meio ambiente e saúde pública.

Para a consecução desses objetivos, o PROCEL Sanear incentiva em todo o território

nacional a apresentação de projetos de eficiência energética em sistemas de abastecimento

de água ou esgotamento sanitário. Um ponto importantíssimo da concepção desse programa

é a inclusão dos próprios consumidores, com o intuito de permitir uma visão integrada da

utilização de energia elétrica e água, bem como das implicações na saúde e meio ambiente.

Dessa forma, os projetos de eficiência energética, para serem aprovados pelo referido

programa, precisam ter como resultado a redução de demanda no horário de ponta do

sistema elétrico e a diminuição do consumo de energia elétrica, o que pode ser obtido não

só pela substituição de equipamentos existentes por mais outros eficientes, mas também

pela melhoria do processo produtivo.

Alguns critérios básicos de ordem burocrática devem ser seguidos na elaboração dos

projetos a fim de que o financiamento seja concedido, sendo o principal deles o de que é

uma concessionária de energia elétrica que faz a apresentação e a implementação dos

projetos de eficiência energética em sistemas de abastecimento de água e de esgotamento

sanitário ao Programa e à ELETROBRÁS. São utilizados recursos da Reserva Global de

Reversão – RGR (fundo federal administrado pela própria ELETROBRÁS, sendo

composto por recursos advindos de quotas incidentes sobre os investimentos em instalações

e serviços da concessionária, de acordo com as leis nº 10.438, de 26/04/2002, e nº 5.655, de

20/05/1971). É função dos próprios prestadores de serviços de saneamento que operam na

área de concessão da concessionária a iniciativa de elaborar o anteprojeto de acordo com os

critérios estabelecidos em um manual específico e de procurar a concessionária para

viabilizá-lo. O financiamento é feito ao concessionário, que, além disso, terá que arcar com

uma contrapartida, o que também será solicitado de outros agentes envolvidos, pois a

ELETROBRÁS financia até 75% do valor total do projeto. Os projetos [ 18 ] poderão

contemplar uma ou mais modalidades de projetos de eficiência energética oferecidas pelo

PROCEL SANEAR, quais sejam:

•

Projetos para otimização de sistemas de bombeamento;

•

Projetos de modulação de carga que deslocam ou reduzem a demanda do horário

de ponta do sistema elétrico;

•

Inovações tecnológicas.

A fim de facilitar a difusão de técnicas para a redução de desperdícios e trazer

benefícios econômicos para o setor de saneamento, o PROCEL Sanear está implantando

um laboratório de eficiência energética e hidráulica em saneamento na Universidade

Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), o qual, depois de capacitado, transformará essa

instituição em um centro de excelência no uso integrado de água e energia elétrica nesse

setor.

2.5.6 – PROGRAMA RELUZ

O Programa RELUZ, instituído pela ELETROBRÁS com o nome de Programa

Nacional de Iluminação Pública Eficiente, foi criado para melhorar a eficiência dos

serviços públicos de iluminação através do incentivo à execução de projetos que tenham

um potencial significativo de melhoria, uma vez que a iluminação pública no Brasil

corresponde a cerca de 3,4% do consumo total de energia elétrica do país e a 4,5% da

demanda nacional, o que equivale a uma demanda de 2,2 GW e a um consumo de 10,3

TWh/ano.

Sua principal motivação é a redução de demanda no horário de ponta do sistema

elétrico causada pela utilização de tecnologias mais eficientes, o que leva à modernização

das redes existentes e das expansões previstas.

O RELUZ tem como objetivo o desenvolvimento e a utilização de sistemas

eficientes de IP nos espaços públicos urbanos, o que contribui significativamente para o

aumento dos níveis de segurança pública e da qualidade de vida das cidades brasileiras,

especialmente nos aspectos relacionados à proteção da população urbana e à segurança do

tráfego, uma vez que a iluminação pública funciona como um instrumento de cidadania,

pois permite aos cidadãos utilizar democraticamente os espaços públicos mesmo no período

noturno, devido também à diminuição nos índices de criminalidade e ao embelezamento de

monumentos culturais e paisagísticos.

Além disso, como todo programa do PROCEL, há a minimização dos impactos

ambientais decorrentes de melhor uso da energia elétrica de novos empreendimentos e dos

já existentes, o que acaba contribuindo para o desenvolvimento sustentável.

Como o PROCEL Sanear, o RELUZ segue critérios de ordem burocrática para a

concessão do financiamento, sendo necessária a participação da concessionária de energia

elétrica que faz a apresentação e a implementação dos projetos de eficiência energética e

assume o risco financeiro integralmente junto à ELETROBRÁS.

Cerca de 75% dos recursos utilizados também vêm da Reserva Global de Reversão

– RGR, ficando o restante a cargo da concessionária e prefeituras.

Os tipos de projetos financiados pelo RELUZ são os de melhoria dos sistemas de IP

existentes, as expansões desses sistemas, a iluminação especial ou de destaque, a

iluminação de áreas públicas para prática de esportes e a inovação tecnológica na IP.

Os resultados obtidos pelo RELUZ no período de 2000 a 2006 são apresentados na

tabela abaixo:,

Tabela 2.3 - Resultados obtidos pelo RELUZ no período 2000 a 2006

RESULTADOS DO RELUZ DE 2000 A 2006

Municípios beneficiados 1.140

Nº de pontos de melhoria 1.660.926

Economia de energia (GWh/ano) 628

Redução de demanda (MW) 145

Valor total investido (aprox.) – R$ x mil R$ 271.000,00

Dados até o 1º trimestre de 2006

As metas atuais do RELUZ são tornar eficientes cerca de 5 dos 13 milhões de

pontos de IP existentes no país até o ano de 2010 e instalar um milhão de novos pontos

eficientes de IP, proporcionando uma economia no consumo de energia elétrica de quase 1,

3 TWh/ano e a redução de demanda da ordem de 292 MW.

Alguns aperfeiçoamentos estão sendo introduzidos no RELUZ, especialmente após

a realização do 1º e do 2º Seminários RELUZ [ 19 ], como o descarte de lâmpadas, as

mudança nas condições financeiras, a nova Metodologia de Cálculo da relação

custo/benefício – RCB, bem como a mudança no modelo de contrato, ou seja, o TCU

passou a obrigar a ELETROBRÁS a exigir das concessionárias, que as prefeituras

apresentem consulta prévia aprovada pela Secretaria de Tesouro Nacional na ocasião da

liberação financeira.

A preocupação ambiental mais uma vez foi a motivadora de inovações do

PROCEL, que introduziu nos projetos aprovados o descarte de lâmpadas de vapor de

mercúrio VM, uma vez que as mesmas contêm mercúrio e resíduos tóxicos. Para isso,

houve a confecção de guia e cartilha com orientações para o correto descarte desse tipo de

material.

Outra conquista tem sido a certificação de equipamentos de IP no PBE e no

Programa de Selo do PROCEL (reatores, lâmpadas vapor de sódio – as luminárias estão em

estudo).

Além disso, o RELUZ auxiliou na montagem de Centro piloto de Gestão de IP na

PUC-RS, com o intuito de diminuir as deficiências apresentadas por boa parte das

prefeituras na gestão de seus sistemas de IP).

Outros benefícios obtidos pelo RELUZ dizem respeito à postergação de

investimentos para expansão do sistema elétrico e à disponibilidade de carga para atender

novos consumidores de energia elétrica.

2.5.7 – O SELO PROCEL

Para que sejam apresentadas as informações sobre o Selo PROCEL, seus objetivos e

resultados, é necessário primeiramente discorrer sobre Programas de Etiquetagem e

Padronização de Eficiência Energética, que são elaborados criteriosamente com o intuito de

reduzir o consumo de energia elétrica de equipamentos e acessórios, sem afetar a qualidade

dos benefícios que eles oferecem aos consumidores.

Um dos mais conhecidos programas no mundo é o U.S. ENERGY STAR, que foi

criado em 1992 para avaliar o desempenho energético de computadores, mas hoje já

identifica mais de 40 categorias de produtos manufaturados, dentre os quais televisores,

aquecedores e condicionadores de ar.

Só para exemplificação, um refrigerador novo vendido nos EUA hoje consome, na

média, apenas 25% da energia elétrica que teria sido usada por um refrigerador vendido 30

anos atrás, quando os padrões e etiquetas foram inicialmente introduzidos, mesmo

considerando que os novos aparelhos possuem muito mais recursos e maior capacidade de

refrigeração.

Os benefícios de padrões e etiquetas para produtos não tão comuns ou que não

consumam bastante energia são muito pequenos para justificar os custos de implantação

dos programas.

Os programas de padronização bem elaborados, mesmo que obrigatórios,

conseguem modificar o mercado pela retirada paulatina de produtos ineficientes, o que faz

com que haja um aumento de qualidade dos produtos ofertados aos consumidores, que,

mesmo sem ter sem a escolha de produtos limitada, serão beneficiados pela economia

gerada por esses produtos mais eficientes.

As etiquetas estimulam os consumidores a fazer escolhas mais conscientes e

baseadas em informações consistentes e confiáveis sobre os produtos que adquirem e

passem a gerenciar suas contas de energia.

Os padrões de eficiência energética são procedimentos e regulamentos que

prescrevem o desempenho energético de produtos manufaturados. Às vezes, chegam a

proibir a venda de produtos que sejam menos eficientes que um nível mínimo estabelecido.

O termo padrão comumente abrange dois possíveis significados:

a) Protocolos bem definidos ou procedimentos de testes em laboratórios através dos quais

obtém-se uma estimativa suficientemente precisa do desempenho energético de um produto

ou um posicionamento relativo do seu desempenho quando comparado a outros modelos;

b) Normas ou limites-alvo no desempenho energético, geralmente máximo uso ou mínima

eficiência, baseados em um protocolo de testes especificado.

Segundo a CLASP há três tipos de padrões de eficiência energética:

- Os padrões prescritos (prescritivos) determinam que uma característica particular ou um

dispositivo seja instalado em todo produto novo a ser comercializado no mercado;

- Os padrões de performance de energia mínima ou padrões de performance prescrevem

eficiências mínimas (ou máximos consumos de energia) que os fabricantes devem alcançar

para todo produto a ser comercializado. Especifica, portanto, a performance energética

requerida, mas não a tecnologia ou os detalhes do projeto do produto. A Lei de Eficiência

Energética Brasileira encaixa-se nessa classificação. A Lei de Eficiência Energética, de 17

de outubro de 2001, publicada em pleno racionamento de energia, apenas estabelece a

decisão de estabelecer níveis máximos de consumo específico de energia, ou mínimos de

eficiência energética, de máquinas e aparelhos consumidores de energia fabricados ou

comercializados no País. A idéia é retirar somente as unidades menos eficientes do

mercado, de forma que os fabricantes atingidos têm que reprojetar os seus equipamentos.

- Os padrões classe-média estabelecem a eficiência energética média de um produto

manufaturado, permitindo que cada fabricante selecione o nível de eficiência de cada

modelo, desde que a média total de eficiência energética definida seja alcançada. Este tipo

de padronização permite que o produtor faça a adaptação de seus produtos paulatinamente,

mas sem desconsiderar a média estabelecida.

Etiquetas de eficiência energética são etiquetas informativas que são afixadas a

produtos manufaturados para descrever a performance e o desempenho dos mesmos em

relação ao uso de energia, além de outras características técnicas. Elas fornecem aos

consumidores as informações necessárias para que se realizem compras baseadas em

informação.

O Collaborative Labeling and Appliance Standards Program - CLASP [ 20 ]

classifica as etiquetas em 2 tipos:

- As de endosso;

- As comparativas.

As etiquetas de endosso são essencialmente selos de aprovação concedidos de

acordo com um critério específico, geralmente determinado por uma entidade

governamental.

As etiquetas comparativas permitem que o consumidor compare o desempenho

energético entre produtos similares disponíveis no mercado utilizando ou uma escala

contínua ou ao desempenho na categoria. Nessa classificação é que está enquadrada a

Etiqueta Nacional de Conservação de Energia, do PBE.

Os programas de endosso são inerentemente voluntários. Se o programa incluir uma

etiqueta de comparação, o programa pode ser obrigatório ou pode começar como voluntário

e se tornar mandatório posteriormente.

Alguns países utilizam etiquetas de informação, nas quais são apresentados apenas

os dados relativos a consumo de energia.

As etiquetas podem ser utilizadas sozinhas ou serem complementares a um

programa de padronização, mas a efetividade da etiquetagem é bastante dependente de

como elas apresentam a informação para os consumidores, sem contar que devem ser

apoiadas por campanhas de informação.

Vale ressaltar que a CLASP é uma associação de organizações, dentre elas o

International Institute for Energy Conservation - IIEC, com apoio da USAID, e tem o

intuito de ajudar nações a implementar programas de etiquetagem e padronização.

O Selo PROCEL (figura 2.2) é, sem sombra de dúvidas e literalmente, a face mais

visível do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica. Concedido todos os

anos a partir de 1994 (foi instituído por Decreto Presidencial em 8/12/1993 com o nome de

Selo PROCEL de Economia de Energia), tem a finalidade de estimular a fabricação

nacional, a comercialização e a importação de produtos, equipamentos e eletrodomésticos

mais eficientes no item consumo de energia e com maior competitividade. É, portanto,

também um instrumento promocional que orienta os consumidores brasileiros a adquirirem

equipamentos que apresentam melhores níveis de eficiência energética no ato da compra.

Figura 2.2 – Selo PROCEL

Na sua primeira edição, foram contempladas com o Selo três categorias da linha de

refrigeradores: o de uma porta, o de duas portas ou combinado e o freezer vertical. Hoje são

20 categorias que são avaliadas e agraciadas pelo PROCEL com o Selo, que compreendem

máquinas de lavar roupas, condicionadores de ar, refrigeradores e freezers, sistema solar

(coletores e reservatórios térmicos) de aquecimento de água, motores de indução trifásicos

e equipamentos de iluminação. Mas outros eletrodomésticos e equipamentos como fornos

de microondas, televisores, painéis fotovoltaicos e reatores eletrônicos para lâmpadas estão

sendo considerados para receber o Selo.

Para fazer merecer o selo, os fabricantes e importadores de equipamentos e

eletrodomésticos submetem voluntariamente seus produtos a testes, avaliações e ensaios

nos laboratórios indicados pelo PROCEL. Assim, o fato de saber que os principais produtos

do mercado naquela categoria passam por essas avaliações, faz com que os fabricantes

invistam na melhoria dos índices de eficiência energética dos seus produtos, o que tem

contribuído enormemente para o desenvolvimento tecnológico brasileiro e para a redução

de impactos ambientais.

Somente nos 12 anos seguintes à primeira edição do Selo, ou seja, até 2005, ele

proporcionou uma economia de energia estimada em cerca de 8 TWh, o mesmo que seria

consumido por 5 milhões de residências durante o período de um ano, o que corresponde a

9,61% do consumo do setor residencial brasileiro em 2005 [ 11 ].

Apesar de o desenvolvimento tecnológico dos equipamentos e produtos ser da

vertente tecnológica, a vertente humana também foi contemplada pela criação do Selo

PROCEL, pois refletiu no comportamento de boa parte dos consumidores brasileiros, que

atualmente exigem e utilizam seu direito elementar de acesso a características e

informações técnicas detalhadas sobre os equipamentos e eletrodomésticos colocados à

disposição pelo mercado. Assim, o consumidor ao ir a uma loja sabe que quando o Selo faz

parte de uma embalagem ou aparece colado em um produto, isso é garantia de qualidade e

de eficiência energética.

Para que isso acontecesse foi necessário que se criassem parcerias duradouras, as

quais começaram com o Centro de Pesquisas de Energia Elétrica – CEPEL, no Rio de

Janeiro, e o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial -

INMETRO, e atualmente contam com o Instituto Brasileiro de Defesa do Consumidor –

IDEC. Ainda, vários laboratórios espalhados pelo Brasil e associações de fabricantes de

equipamentos e importadores, tais como a Associação Brasileira da Indústria Elétrica e

Eletrônica - ABINEE, a Associação Brasileira da Indústria de Iluminação (ABILUX) e a

Associação Nacional de Fabricantes de Produtos Eletroeletrônicos – ELETROS.

Além disso, o Selo PROCEL, pela experiência adquirida, tem sido importante como

instrumento de apoio para a Lei de Eficiência Energética, que tem como meta a definição

de índices mínimos de eficiência de equipamentos, comentada mais detalhadamente nos

próximos tópicos.

Outra conquista que tem estreita relação com a edição do Selo, foi a capacitação de

22 laboratórios para ensaios de eficiência energética no Brasil, quando foram investidos

pelo PROCEL algo em torno de R$ 15 milhões. Dentre eles, podem ser destacados o

laboratório de iluminação da UFRJ e o de refrigeração e iluminação do CEPEL, referências

para o setor elétrico, o laboratório de sistemas de aquecimento solar (simulador solar)

criado na Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, que atualmente é o único

existente na América Latina para assuntos dessa área, e o laboratório de bombas centrífugas

da Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI.

A partir do Selo PROCEL de Economia de Energia e após a criação do Programa

Brasileiro de Etiquetagem – PBE, que é coordenado pelo INMETRO, foi criado em 1988 o

Selo PROCEL INMETRO de Desempenho (Figura 2.3), que passou a ser concedido

anualmente aos produtos nacionais ou estrangeiros que se submetiam à etiquetagem do

PBE, pois deveriam ter seus níveis mínimos de eficiência e qualidade definidos pelo

PROCEL, o que acabou se tornando importantíssimo para o desenvolvimento de normas

técnicas e para a fiscalização dos produtos. Nessa época, o Selo PROCEL passou a ser

concedido apenas aos equipamentos e produtos que obtivessem conceito “A” (de uma faixa

que varia de A a E) nos ensaios realizados nos laboratórios de referência do Programa

Brasileiro de Etiquetagem – PBE. A Etiqueta que indica os resultados dos ensaios e a

classificação obtida pelo produto é mostrada na Figura 2.4. Em janeiro de 2006, por

deliberação da Comissão de Análise Técnica, o Selo PROCEL de Economia de Energia e o

Selo PROCEL INMETRO de Desempenho foram unificados em um só, permanecendo o

nome do primeiro.

Figura 2.3 – Selo PROCEL INMETRO de desempenho

Figura 2.4 – Etiqueta do PROCEL INMETRO

Segundo a pesquisa de posse e hábitos de uso [ 13 ], na última década 43,3% dos

que adquiriram refrigeradores novos levaram em conta o consumo de energia elétrica

constante da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia do Programa Brasileiro de

Etiquetagem – PBE e apenas 11,0% dos entrevistados declararam que não sabiam da

existência da mesma, o que mostra o grande sucesso dessa iniciativa.

Os equipamentos e produtos que atualmente têm sua qualidade e eficiência

avaliadas minuciosamente nos laboratórios de referência indicados pelo PBE do INMETRO

e que recebem o Selo são:

- Lâmpadas fluorescentes compactas integradas e não integradas;

- Lâmpadas fluorescentes circulares integradas e não integradas;

- Refrigeradores (compactos, de uma porta, combinados ou de duas portas e combinados

frost-free);

- Freezers (horizontais. verticais frost-free e verticais);

- Reatores eletromagnéticos para lâmpadas fluorescentes tubulares;

- Reatores eletromagnéticos para lâmpadas a vapor de sódio;

- Aparelhos de ar condicionado de janela e split system;

- Motor elétrico de indução trifásico da linha padrão e da de alto rendimento;

- Coletores térmicos e reservatórios térmicos para aquecimento solar.

- Máquinas de lavar roupas (automáticas e semi-automáticas).

Esses equipamentos são submetidos a várias experiências a fim de que sejam

levantados todos os dados relativos a seu funcionamento e à verificação de que estão em

consonância com as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT,

quando serão certificados ou não.

Além disso, para alguns equipamentos, é exigido o atendimento a outros critérios

além da eficiência energética, como no caso de máquinas de lavar roupa que têm seu

consumo de água e eficiência de lavagem (centrifugação, por exemplo) analisados.

Só para se ter uma idéia do resultado obtido, a partir de 1998, quando o Selo passou

a ser concedido aos produtos classificação A no PBE, a eficiência energética média dos

condicionadores de janela de 7.500 BTU/h (figura 2.5) aumentou 36%, o que representando

uma redução no consumo médio desse aparelho de 48 kWh/mês, caso o aparelho seja

utilizado durante uma hora por dia e o compressor funcione durante 70% desse tempo).

No caso dos refrigeradores de uma porta, nestes últimos doze anos sua eficiência

energética média melhorou 26,5%.

Com relação aos motores elétricos, que chegam a consumir anualmente cerca de

30% da energia elétrica do Brasil, o PROCEL passou a conceder o Selo aos motores de

indução trifásicos tipo padrão e alto rendimento nas potências padronizadas que se situam

na faixa até 250 CV, o que, somente em 2005, resultou em uma economia de quase 116 mil

MWh em relação a 2004, resultados devidos ao incremento nos rendimentos médios dos

motores que receberam a etiqueta e que foram vendidos aos consumidores nesse ano.

Figura 2.5 – Dados do Catálogo do Selo PROCEL – Ar condicionados

O PROCEL recentemente passou a conceder o Selo a máquinas de lavar roupas que

obtiveram os requisitos necessários. Atualmente, os equipamentos que estão sendo

analisados individualmente com vistas à concessão do Selo PROCEL são os fornos de

microondas e os ventiladores de teto, o que aumentará ainda mais a lista de benefícios

trazidos por essa iniciativa de sucesso.

Está claro que para apresentar resultados ainda mais satisfatórios, é preciso que a

sua divulgação seja ampliada. A pesquisa de posse e hábitos de uso [ 13 ], recém divulgada,

atestou que na Região Nordeste ainda há um alto percentual de falta de conhecimento do

Selo, pois somente 32,1% dos entrevistados o conhece, enquanto 66,2% o desconhece. As

Regiões Norte, Centro-Oeste e Sudeste também apresentaram bom conhecimento do Selo,

com números que giram em torno de 46%. Por outro lado, a Região Sul é aquela onde os

consumidores têm mais conhecimento do Selo PROCEL: 58%.

2.6. CONSERVAÇÃO EM USOS FINAIS

Antes de estudarmos a conservação nos principais usos finais da energia elétrica,

vale à pena abordar os seguintes tópicos: indicadores da qualidade do uso da energia

elétrica e diagnóstico ou auditoria energética.

2.6.1 INDICADORES DA QUALIDADE DO USO DA ENERGIA ELÉTRICA

Alguns indicadores podem ser utilizados e outros até mesmo criados para

determinar quão eficiente está sendo a utilização da energia elétrica em determinada

instalação. Esses indicadores constituem-se, portanto, em ferramentas importantes para a

realização de diagnósticos ou auditorias energéticas, uma vez que servem para efeito de

comparação com valores típicos obtidos para instalações com características semelhantes,

possibilitam a determinação do potencial de conservação de energia elétrica e acabam

retratando o perfil de consumo da própria instalação. Além disso, facilitam o

acompanhamento da efetividade das ações de uso racional e eficiente de energia elétrica

implementadas, o que também permite fazer acertos de rota durante essas implementações.

Alguns desses principais indicadores são especificados a seguir:

a) Custo Médio da Energia (Ce) ou custo unitário da energia

É a relação entre o valor da fatura de energia elétrica da unidade consumidora ou

instalação e seu consumo mensal.

)_(_

$)_(__

kWhmensalConsumo

RfaturadaValor

Ce = ( 2.1 )

b) Fator de Carga (FC)

Como já explicitado no item 1.3, esse indicador dá uma amostra de como a instalação

consumidora está utilizando a energia elétrica ao longo do tempo e o ideal é que seja

próximo a 1. Assim, para elevar o FC de uma instalação, algumas medidas podem ser

implementadas, como por exemplo o não acionamento de grandes motores

simultaneamente e a programação de utilização dos equipamentos da instalação, dentre

outras.

Consumo Mensal por Morador (Cmor)

É a relação entre o consumo mensal de uma residência, condomínio ou conjunto

habitacional e o número de moradores dessas habitações.

moradoresdenúmero

mêskWhmensalConsumo

Cmor

)/_(_

= ( 2.2 )

d) Consumo Mensal por Área Útil (Cau)

Esse indicador é bastante útil para a comparação de instalações que são utilizadas

para o desempenho de atividades semelhantes. É obtido pela relação entre o consumo de

energia elétrica mensal e a área útil da instalação.

Também é propício para a realização de análises de desempenho da arquitetura do

local e se, por exemplo, a iluminação natural está sendo bem utilizada.

)_(_

)/_(_

mútilÁrea

mêskWhmensalConsumo

Cau =

( 2.3 )

e) Consumo Mensal por Área Útil e Número de Usuários (Caunu)

É a relação do indicador mostrado anteriormente pelo número de usuários da

instalação consumidora. É também bastante útil para análises de levem em conta a

produtividade/empregados, por exemplo.

usuáriosdenmútilÁrea

mêskWhmensalConsumo

Caunu

__º*)_(_

)/_(_

( 2.4 )

f) Consumo Mensal com Condicionamento de Ar por Área Climatizada (Ccaac)

É a relação entre o consumo do uso final “condicionamento de ar” e a área

climatizada da instalação consumidora. Demonstra quão eficiente está esse sistema e sua

operação e manutenção.

)(lim_

)/(_____

matizadacÁrea

mêskWhardementocondicionacommensalConsumo

Ccaac = ( 2.5 )

g) Potência Instalada de Ar Condicionado por Área Climatizada (Pacac)

É definida como a relação entre a potência ativa total instalada no uso final

“condicionamento de ar” e a área útil analisada. Assim, através de comparações com

valores típicos é possível realizar a estimativa do potencial de conservação nesse uso final.

)_(_

)_(_____

mútilÁrea

WdocondicionaareminstaladaativaPotência

Pacac =

( 2.6 )

h) Consumo Mensal de iluminação por Área Iluminada (Ciai)

É a relação entre o consumo do uso final “iluminação”e a área iluminada da

instalação consumidora. Através de comparações com valores-padrão demonstra quão

eficiente está o sistema e o tipo de tecnologia empregada, sua operação e manutenção, bem

como sinaliza quais são os hábitos dos usuários (tempo de operação). Além disso, pode

sinalizar para a melhor utilização da iluminação natural e seccionamento de circuitos.

)_(min_

)/_(min___

madailuÁrea

mêskWhaçãoilucommensalConsumo

Ciai =

( 2.7 )

i) Potência Instalada em Iluminação por Área Útil (Piau)

É definida como a relação entre a potência ativa total instalada no uso final

iluminação e a área útil analisada. Assim, através de comparações com valores típicos é

possível realizar a estimativa do potencial de conservação nesse uso final.

)_(_

)_(min____

mútilÁrea

WaçãoilueminstaladaativaPotência

Piau = ( 2.8 )

j) Potência Instalada em Iluminação por Número de Interruptores (Pini)

É obtida pela divisão entre a potência ativa instalada no uso final iluminação e a

quantidade de interruptores.

Desta forma, é possível fazer uma análise da forma como o acionamento de

lâmpadas/luminárias está sendo realizado, ou seja, se em ambientes de grandes proporções

há muitos casos em que diversas luminárias são acionadas por um único interruptor, o que é

um fator que gera um percentual significativo de desperdício de energia elétrica.

erruptoresden

WaçãoilueminstaladaativaPotência

Pini

int__º

)_(min____

( 2.9 )

j) Porcentagem de Luminárias Defeituosas (Pld)

É a relação entre a quantidade de luminárias defeituosas de uma unidade

consumidora e o número total dessas. É bastante útil para indicar o estado de conservação

do sistema de iluminação e a eficiência das rotinas de manutenção, pois, tipicamente,

valores superiores a 5% sinalizam para falhas no programa de manutenção.

É um indicador importantíssimo para empresas onde os operários estão sujeitos a

acidentes de trabalho.

%100*

min___º

_min__º

áriasludetotaln

sdefeituosaáriasluden

Pld = ( 2.10 )

2.6.2 DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO

O diagnóstico energético é a etapa na qual são levantadas todas as informações

necessárias para elaboração de um quadro que dê uma visão geral e que represente o

comportamento de consumo energético de uma determinada instalação consumidora, o que

permite identificar os usos finais que não estão tendo uma boa eficiência, as oportunidades

de redução de perdas existentes e as possíveis alternativas a serem implementadas. Ou seja,

permite identificar primariamente quais são as possíveis soluções para reduzir o consumo

específico e global de energia elétrica da instalação, para reduzir o desperdício de energia,

bem como de que forma pode ser deslocada a demanda para horários mais propícios e que

tipo de tarifa é o mais adequado àquele consumidor.

Para que o diagnóstico seja realizado de forma eficaz, é necessário inicialmente uma

visita dos técnicos às instalações do consumidor para levantamento de dados e vistoria dos

ambientes, bem como para entrevista dos usuários como forma de detectar como está sendo

utilizada a energia elétrica.

O levantamento de dados constitui-se uma das fases mais importantes para a

perfeita realização do diagnóstico energético e deve ser realizado de forma bastante

criteriosa.

Para esse levantamento devem ser utilizadas inicialmente as faturas de energia

elétrica, pois estas fornecem informações básicas importantes e um histórico sobre como

vem sendo utilizada a energia elétrica pela unidade consumidora. Além disso, desde que o

consumidor não utilize de meios fraudulentos, as faturas constituem-se em fontes de dados

bastante confiáveis, de fácil acessibilidade, e que permitem acompanhar a evolução do uso

da energia ao longo do tempo, em especial ao longo dos últimos 12 meses. Além disso,

com essas informações, é possível estimar os valores futuros de consumo e de demanda de

energia elétrica da unidade consumidora, bem como os valores contratuais e a sazonalidade

da planta.

Para informações adicionais geralmente são feitas medições diretas, quando são

utilizados equipamentos eletrônicos microprocessados, os comumente denominados de

analisadores de energia elétrica, que são capazes de monitorar e gravar em sua memória

várias informações em intervalos de tempo programados. Desta forma, é criado um banco

de dados consistente que relaciona as principais grandezas elétricas das instalações e os

horários em que elas ocorreram. Geralmente essas grandezas compreendem:

- Tensões das fases (Va, Vb, Vc );

- Correntes das fases (Ia, Ib, Ic );

- Potências ativas (Pa, Pb, Pc );

- Potências reativas (Qa, Qb, Qc);

- Consumo de energia por intervalos de 15 minutos.

Assim, através de programas específicos ou planilhas eletrônicas é possível traçar as

curvas de carga diárias e mensais da instalação, bem como outros índices necessários às

avaliações de desempenho. Uma variação de até 5% entre os valores medidos e os

calculados ou estimados pode ser considerada aceitável.

O levantamento de dados pode ser complementado por uma inspeção ou vistoria dos

ambientes de toda a instalação, quando algumas informações adicionais são conseguidas,

principalmente as relacionadas às características físicas do ambiente e aos hábitos de uso da

energia dentro da unidade consumidora, bem como aquelas que não são obtidas nas

medições realizadas pelo analisador, nas plantas e nem pela fatura de energia da

concessionária, como por exemplo:

− Área de cada ambiente (m

);

− Pé direito de cada ambiente (m);

− Tipo de atividade realizada nesses espaços;

− Número de usuários dos ambientes;

− Horário de funcionamento da planta ou instalação;

− Cores utilizadas nas paredes, no teto e no piso;

− Uso e possibilidade de aproveitamento da iluminação natural;

− Qualidade da vedação em ambientes climatizados;

− Temperatura dos ambientes;

− Tempo médio de utilização dos equipamentos que consomem energia elétrica.

É obvio que nem todos esses dados precisam ser levantados detalhadamente, pois

depende do tipo de diagnóstico a ser realizado e do tipo de utilização da instalação.

Porém, além desses dados, outros precisam realmente ser levantados se não

estiverem disponíveis nas projetos elétricos, tais como:

− Equipamentos (em operação e em manutenção) que utilizam energia elétrica em cada um

dos ambientes levantados com os respectivos dados de placa. Quando os dados de placa

não puderem ser obtidos, podem ser feitas medições instantâneas;

− Localização e tipos de quadros de distribuição, número e localização de interruptores e

como funcionam os seccionamentos dos circuitos;

− Tipo de iluminação utilizada, tecnologia empregada, tipos de lâmpadas, número de

lâmpadas, tipo e quantidade de luminárias por ambiente;

− Nível de iluminamento de cada ambiente, conseguidos por medição através de

luxímetros.

Após o levantamento de dados, que se completa com entrevistas com os usuários, é

realizada a análise preliminar dos dados e o tratamento dos mesmos, os quais são

fundamentais para a determinação do potencial de conservação de energia de uma unidade

consumidora.

Essa análise tem também a finalidade de retratar o perfil de consumo desagregado e

total [ 21 ], o que pode ser representado pela matriz energética da unidade e de cada

instalação, a qual agrega os usos finais por tipos de equipamentos com finalidades

semelhantes e seus respectivos consumos totais. A matriz energética pode ser representada

por um gráfico (figura 2.6) em forma de pizza que traz o consumo percentual por uso final.

Nessa fase, pode ser calculada também a demanda média e o fator de carga da

instalação a partir do consumo global e das equações dos tópicos 1.3 e 3.1. Mas é

fundamental que em todas as análises feitas a partir das faturas de energia elétrica sejam

feitas as correções dos valores contidos nas mesmas para um período de leitura padrão de

30 dias.

É possível também determinar a sazonalidade do uso da energia elétrica, a

existência de multas por ultrapassagem de demanda ou por excesso de reativos/baixo fator

de potência a partir das faturas de energia elétrica.

Também há a possibilidade de se estimar quais seriam as tendências de crescimento

do consumo da unidade consumidora se não fossem tomadas as medidas de eficientização.

Tipo de Uso Final Consumo

(kWh)

Refrigeração 860 24%

Aquecimento 1.930 54%

Iluminação 613 17%

Outros 202 6%

Figura 2.6 – Exemplo de matriz energética por uso final

Uma das etapas também realizada no diagnóstico energético é a análise tarifária da

unidade consumidora e da melhor tarifa a ser empregada, a qual, apesar de não ser

realmente uma etapa do processo da eficientização energética propriamente dita, abre para

o consumidor a possibilidade de obtenção de parte dos recursos financeiros necessários

para os investimentos futuros em conservação energética, pois, através da análise das

faturas de energia elétrica e dos equipamentos existentes e projetados para entrar em

operação é possível realizar a adequação tarifária e a adequação do processo produtivo,

que, na maioria das vezes, permite reduzir ou até mesmo eliminar multas por baixo fator de

potência ou ultrapassagem de demanda, e reduzir ou acabar com a utilização de eletricidade

no horário de ponta do sistema elétrico, pois nesse período as tarifas são mais caras. Ou

seja, a análise tarifária pode se tornar um “fundo virtual de recursos financeiros” e o

acompanhamento das faturas de energia elétrica um “termômetro de investimentos”.

Matriz energética de uma instalação

Refrigeração

Aquecimento

Iluminação

Outros

Concluídas as etapas anteriores, já é possível se tem um resumo razoavelmente

preciso do comportamento da unidade consumidora e o banco de dados já está

suficientemente consolidado para permitir a determinação dos potenciais de conservação de

energia elétrica, os quais encerram o diagnóstico propriamente dito.

Os modos de se determinar os potenciais de conservação de energia elétrica são

distintos para cada um dos usos finais, de forma que é preciso primeiramente que seja

determinada a matriz energética de cada uso final, como já comentado, só que agora para

cada instalação relevante da unidade consumidora. Assim, devem ser realizadas medições

diretas nessas instalações e comparadas com os dados já levantados da unidade

consumidora, a fim de permitir a desagregação por uso final. Porém, naqueles casos em que

não sejam possíveis as medições diretas por causa de os circuitos de alimentação não serem

independentes, a desagregação do consumo global pode ser realizada através do uso dos

fatores de carga e de demanda dos usos finais através da equação 2.10:

tPinstFDFCCuf

*** ( 2.11 )

Onde:

Cuf é o consumo do uso final (kWh);

FC é fator de carga do uso final;

Fdemanda é o fator de demanda do uso final;

Pinst é a potência instalada dos equipamentos em operação referentes ao uso final (kW);

Δt é intervalo de tempo considerado (h).

É admissível a utilização do fator de carga global da unidade consumidora caso não

seja possível a determinação do fator de carga para o uso final em análise, o que geralmente

se constitui como indicador razoável para determinação do potencial de conservação de

energia elétrica da instalação.

Uma outra opção é utilizar os fatores de carga e de demanda por uso final definidos

em publicações especializadas ou a partir de estudos realizados anteriormente para

instalações semelhantes.

Um dado bastante importante para o convencimento de consumidores industriais de

que é necessário realizar diagnósticos energéticos é que, em média, no setor industrial o

consumo de energia elétrica por uso final pode ser dividido em: iluminação (2%),

refrigeração (6%), aquecimento (20%), força motriz (51%) e processos eletroquímicos

(21%) [ 8 ], o que, em regra, mostra que há um enorme potencial de conservação de energia

nestes dois últimos usos finais.

Já para os consumidores do setor comercial, o melhor argumento é que em geral o

consumo com iluminação corresponde a 44 % do consumo total, sendo este uso final o de

mais fácil obtenção de resultados, a refrigeração 17%, o condicionamento ambiental a 20%

e os outros usos finais correspondem a 17% [ 8 ].

Outro argumento bastante importante é a expectativa de se poder determinar, ao

final do diagnóstico energético, de quanto será o retorno de investimento de um

equipamento com tecnologia mais eficiente que o existente ou o que estava projetado, uma

vez que, ao contrário do senso comum, o custo inicial não é o fator determinante em uma

escolha, pois as despesas de operação, reposição e manutenção devem ser levadas em conta

nesse cálculo.

Desta forma, o método do custo do ciclo de vida [ 22 ]é uma das ferramentas para se

determinar qual das opções disponíveis possui o melhor retorno de investimento quando

considerados o custo inicial e os custos médios/esperados de operação. A equação abaixo

determina o fator de avaliação FA (R$/kW), que deve ser comparado para todas as opções:

ntCFA **=

( 2.12 )

Onde:

FA é o fator de avaliação (R$/kW);

C é o custo médio anual com energia elétrica (R$/kWh);

t é o tempo de operação por ano (h/ano);

n é o tempo de vida (ano).

O custo de energia não é somente o custo por kWh constante da conta de energia

elétrica da concessionária, mas ela deve incluir todos os encargos da energia, ou seja,

penalidades por baixo fator de potência, encargos por demanda, etc.

O custo médio de energia elétrica é determinado levando-se em conta todos os

encargos constantes da fatura de energia enviada pela concessionária, de forma que deve-se

dividir o valor total das faturas em um ano pelo consumo verificado nesse mesmo período,

obtendo-se o resultado em R$/kWh.

Caso se deseje pode ser levado em consideração o valor do dinheiro no tempo e uma

taxa de aumento dos custos com a energia, mas esses dois fatores tendem a se anularem.

Outra forma de se realizar a análise de viabilidade econômica e partir para a tomada

de decisão é elencar todas as alternativas de acordo com seu potencial de retorno

monetário, ou da relação custo-benefício,

A tomada de decisão envolve a escolha de uma ou mais alternativas propostas para

a otimização do consumo de energia elétrica e passa necessariamente pela resposta às

seguintes questões [ 23 ]:

− Quanto custa cada alternativa?

− Qual a taxa de retorno do investimento?

− Qual o período de amortização?

− Qual é o ganho com cada alternativa?

2.6.3 CONSERVAÇÃO – PRINCIPAIS USOS FINAIS

2.6.3.1 ILUMINAÇÃO

“Faça-se a luz. E a luz se fez”. A partir daí, o homem conseguiu desenvolver suas

atividades, sempre na presença da luz.

Mas, voltando ao assunto principal, a avaliação do comportamento de uma unidade

consumidora no que diz respeito ao uso da energia elétrica no uso final iluminação é

fundamental para o resultado a ser obtido com as medidas de eficientização em geral, uma

vez que é a iluminação um dos usos finais mais fáceis de se implementar ações de

conservação de energia e de se verificar os resultados, o que serve de estímulo e incentivo

para que todas as outras medidas de eficientização sejam levadas a cabo pelos

consumidores. Além disso, a iluminação é um uso final com grande participação no

consumo global, principalmente nos setores residencial e comercial.

Porém, antes de estudarmos as fontes de luz, é necessário ver algumas definições

básicas, quais sejam:

Luz é a energia útil dos sistemas de iluminação;

Candela (cd) é a unidade básica do sistema internacional para a luz;

Lúmen é definido como o fluxo (potência) luminoso de uma fonte emitindo 1 candela

em todas as direções;

Fluxo luminoso é a quantidade total de luz emitida por uma fonte. Sua unidade é

lúmens (lm);

Luminância é a intensidade luminosa produzida ou refletida por uma superfície

aparente, medida em cd/m

;

Intensidade luminosa é a intensidade do fluxo luminoso projetado em uma determinada

direção, expressa em candela (cd) [ 24 ];

Índice de Reprodução de Cor (IRC): é a medida de correspondência entre a cor real de

um objeto ou superfície e sua aparência diante de uma fonte de luz. Ou de outra forma,

é a capacidade de uma lâmpada em reproduzir, sem deformações, o aspecto e as cores

do objeto por ela iluminado. Esse valor varia de 1 a 100% e quanto maior índice a

lâmpada possuir, mais fidelidade e precisão a mesma possuirá;

Curvas de Isoluminância - Curvas que caracterizam a distribuição luminosa em lux da

iluminância em um determinado ambiente [ 25 ];

Iluminância: é o limite da razão do fluxo luminoso recebido pela superfície em torno de

um ponto considerado, para a área da superfície quando esta tende para o zero [ 26 ]. É

o fluxo luminoso que incide sobre uma superfície situada a uma certa distância da fonte.

Ela é a relação entre intensidade luminosa e o quadrado da distância, expressa em lux

(lx);

Luminárias: sua principal função é a de distribuir da melhor forma possível o fluxo

luminoso proveniente da(s) lâmpada(s). Porém, fornece também os meios para sua

própria fixação e dos componentes elétricos;

Eficiência luminosa: é a relação entre o fluxo luminoso e a potência consumida. Pode

ser expressa em lm/W ou cd/W.

Esses conceitos são necessários, uma vez que a iluminação artificial deve se adequar às

necessidades humanas exatamente no instante em que é realizada a tarefa visual desejada,

de forma que é necessário o uso da quantidade correta da iluminação (nível de

iluminamento), do índice de reprodução de cores IRC e da temperatura da fonte de luz.

Assim, como a presença de luz é fundamental para a realização das atividades

humanas, foram criados vários tipos de fontes artificiais, conforme comentado a seguir.

A fonte de luz artificial mais ineficiente no consumo de energia elétrica é a lâmpada

incandescente [ 22 ], pois a maior parte da energia é convertida em calor, o que acaba sendo

um insulto ao uso nada nobre da energia em tempos de protocolo de Kyoto e de grandes

impactos ambientais.

Além disso, como a vida mediana das lâmpadas incandescentes é a menor de todas

as lâmpadas comercialmente em uso (cerca de 1.000 horas), ela acaba tendo um dos

maiores custos de manutenção. Porém, ainda é bastante utilizada, uma vez que tem o menor

custo inicial (a lâmpada de 60 W custa no mercado local menos de R$ 2,00).

Vale ressaltar que as lâmpadas, além do grupo das incandescentes, também são

classificadas em lâmpadas de arco, as quais se subdividem em baixa pressão (fluorescentes)

e em alta pressão, como comentado a seguir.

As lâmpadas fluorescentes e as fluorescentes compactas são lâmpadas com

eficiência e vida mediana muito maior do que as incandescentes e constituem-se em uma

excelente alternativa para substituição desse tipo de fonte.

Pela facilidade de substituição e instalação, pois não necessita de reatores externos

ou starters, as lâmpadas fluorescentes compactas (LFC) têm tido um crescimento

espetacular no mercado brasileiro nos últimos anos, passando de cerca de 12 milhões de

unidades comercializadas em 2000 para quase 60 milhões somente em 2006.

Só para se ter uma idéia da rapidez do retorno do investimento em aquisição de uma

lâmpada FLC para substituição de uma incandescente, uma lâmpada FLC de 15 W

existente no mercado nacional oferece uma luminosidade equivalente a uma incandescente

de no mínimo 60 W (podendo chegar a 75 W, dependendo do fabricante), ou seja, uma

economia mínima de 75%.

Um outro exemplo desse retorno de investimento pode ser observado pelo fato de

que algumas concessionárias de energia elétrica pelo mundo afora estão promovendo,

através de subsídios, a troca de lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas. O

principal objetivo dessa iniciativa, por incrível que parece, não é de ordem ambiental, mas

sim de ordem financeira, pois o investimento necessário que seria feito por essas empresas

para a ampliação da capacidade de geração de uma usina variaria de 1 a 4 milhões de

dólares por MW instalado, enquanto que para reduzir a demanda em 1 MW através da

substituição de lâmpadas são necessários apenas US$ 500.000,00.

Isso foi comprovado na prática no México, quando foi realizado um investimento de

cerca de US$ 23 milhões nessa iniciativa para a redução de 80 MW, o que gerou economia

de 140 milhões de dólares em investimentos públicos para uma nova usina.

Assim, as lâmpadas incandescentes devem ser usadas unicamente em locais de uso

pouco freqüente, tais como despensas ou depósitos, closets ou aplicações similares.

Porém, vale ressaltar que o fato de se substituir lâmpadas incandescentes por outras

mais eficientes e na mesma quantidade, nem sempre representa a solução mais viável, uma

vez que pode acontecer um aumento excessivo do nível de iluminamento do ambiente, o

que, além de fugir das normas da ABNT, também acarreta desperdício de energia elétrica e

danos à saúde dos olhos.

Já as lâmpadas mistas também são ineficientes, pois possuem rendimento na casa

dos 30 lm/W, mas não necessitam de reator e também o investimento inicial é bastante

reduzido.

As de vapor de mercúrio apresentam rendimento em torno dos 50 lm/W e baixa

reprodução de cores, mas necessitam de reator para funcionar. Ainda vêm sendo bastante

utilizadas principalmente na iluminação pública, uma vez que possui custo inicial inferior

ao da vapor de sódio de alta pressão.

Um outro tipo de lâmpada disponível é a vapor de sódio de baixa pressão, que tem

uma excelente eficiência (em torno de 180 lm/W), mas por ser uma verdadeira fonte de luz

monocromática não apresenta temperatura de cor (baixa reprodução - IRC em torno de 20),

de forma que seu uso se restringe a usos especiais, como iluminação de segurança, quando

são utilizadas com alguns tipos especiais de sistemas com câmeras de vigilância.

Já as lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão (VSAP), que também têm uma

excelente eficiência (rendimento inferior a VSBP, em torno de 100 lm/W), vêm sendo

bastante utilizadas, uma vez que a fonte de luz está no lado amarelo do espectro de cores e

tem IRC em torno de 80. Seu uso tem se intensificado em iluminação pública,

especialmente através do incentivo do Programa RELUZ.

Como exemplo comparativo, uma lâmpada VS 70 W pode perfeitamente ser usada

em substituição a uma lâmpada de vapor de mercúrio 125 W, o que, além de trazer uma

redução de 44 % no consumo, ainda tem uma vida útil 60% maior (vapor de mercúrio:

15.000 horas e vapor de sódio: 24.000 horas – valores médios).

As lâmpadas multivapores metálicos utilizam tecnologia semelhante às anteriores,

mas utilizam metais e gases selecionados em sua fabricação com o intuito de aumentar a

reprodução de cores. Porém, a sua durabilidade ainda é baixa.

As lâmpadas de indução, que não possuem filamentos ou eletrodos e funcionam

pela ionização de gases devido a indução magnética, têm vida mediana de 60.000 h,

apresentam rendimento em torno de 75 lm/W e índice de reprodução de cor na casa de 80.

As lâmpadas VM possuem um eletrodo auxiliar para a partida da mesma, enquanto

que as VS e metálicas necessitam de um ignitor para a partida, o qual produz um pulso

elevado de tensão para ionizar os gases do tubo de descarga.

Com relação à vida útil de uma lâmpada, podemos citar que ela sofre depreciação

luminosa ao longo do tempo que está em operação, perdendo paulatinamente a capacidade

de emissão de luz, de forma que considera-se que uma lâmpada atingiu o seu fim de vida

quando não consegue mais ser acesa ou quando seu fluxo luminoso atinge um valor

mínimo estipulado.

As células fotoelétricas também vêm sendo bastante utilizadas, principalmente na

iluminação pública, para fazer o acionamento e desligamento de lâmpadas durante os

horários de ausência ou presença de luz natural, o que permite um controle razoável da

iluminação artificial e do seu consumo.

Já os sensores de presença e de movimento vêm tendo seu uso aumentado em

prédios residenciais e comerciais, especialmente para uso nos corredores, escadarias,

escritórios e áreas de armazenamento, principalmente por causa da recente redução nos

custos desses dispositivos, antes bastante inacessíveis.

Já para aplicações industriais, têm sido bastante utilizados os controladores lógico-

programáveis (PLCs) para controle de circuitos de iluminação artificial.

Dentre as ações mais simples que podem ser implementadas para aumentar a

conservação de energia elétrica no uso final iluminação, podem ser citadas:

Utilização de luminárias e lâmpadas mais eficientes;

Aproveitamento da iluminação natural nos ambientes sempre que possível;

Adoção de circuitos elétricos independentes e paralelos, permitindo que lâmpadas

próximas às janelas permaneçam desligadas durante o período diurno;

Utilização de sensores de presença em halls, escadarias de incêndio, salas com pouca

uso, etc;

uso de equipamentos gerenciadores de energia elétrica;

Limpeza das luminárias;

Emprego de luminárias dimerizáveis ou com fluxo luminoso controlável;

- Utilização de retrofit em luminárias, ou seja, reformar luminárias pelo acréscimo ou

substituição de materiais com melhores refletâncias (ver tabela 2.4), visando à melhoria

do iluminamento e redução do número de luminárias e lâmpadas existentes.

Tabela 2.4 - Refletâncias típicas

Materiais Refletância (%)

Ferro esmaltado a fogo

60 a 80

Aluminio polido

65 a 85

plastico metalizado

75 a 85

aluminio pos anodizado

80 a 86

Espelho de vidro

80 a 90

Alumínio reflectal

93 a 98

Com relação à limpeza de luminárias, pesquisas feitas com luminárias de IP nos

Estados Unidos mostraram que o rendimento das mesmas pode ser bastante comprometido

pela contaminação do meio. Essas pesquisas apontaram que mesmo as luminárias fechadas

são alvo da contaminação, pois, após 4 anos de uso e mesmo após limpeza interna e externa

do conjunto ótico, a perda observada foi 4%.

No caso de luminárias abertas, que não possuem difusor ou vidro, a perda de

rendimento chega a 54% após 6 meses de uso sem limpeza básica, sendo que a limpeza

recupera o rendimento para até 80% do valor original [ 27 ].

Já as luminárias com filtro de carvão ativado permitem a redução no fluxo de

apenas 10% ao longo de 10 anos, desde que as limpezas sejam feitas apenas quando da

substituição das lâmpadas em fim de vida útil.

Voltando à questão do retrofit em iluminação, há dois tipos possíveis de projetos de

revitalização para iluminação [ 25 ]:

a) aqueles em que há o redimensionamento do sistema de iluminação, quando são

aproveitados os espaços existentes, mas é realizada uma revisão parcial ou total do sistema

de iluminação, o que pode levar à redução, remanejamento ou ampliação de pontos e

luminárias;

b) os projetos simples, onde não há o redimensionamento do sistema de iluminação e são

mantidos os layouts do sistema.

O potencial de conservação do uso final iluminação [ 21 ] pode ser calculado a

partir da seguinte equação:

PC = 100. [1 – mín { Pi/Patual} ] [%] ( 2.13 )

i=1

( i varia de 1 a n)

Onde:

PC = potencial de conservação devido à mudança de tecnologia (%);

Pi = potência instalada do sistema projetado a partir da tecnologia i (W);

Patual = potência instalada operante (W);

n = número de diferentes tecnologias de iluminação propostas.

Vale ressaltar também que se uma unidade consumidora apresenta um elevado

consumo de energia elétrica no uso final iluminação por área útil e um baixo fator de carga,

é provável que haja um grande potencial de conservação nesse uso final.

Um gráfico que pode ser bastante útil nas análises do uso final iluminação é a

participação do uso das diversas tecnologias no sistema de iluminação em estudo. Para isso,

pode-se desagregar a potência instalada em iluminação por tecnologia utilizada, formando

uma pizza, ou seja, x % da potência instalada corresponde a lâmpadas incandescentes, y% a

lâmpadas mistas, z% a vapor de sódio, etc.

Com relação à iluminação industrial, pode-se afirmar que a maior preocupação na

época do projeto é que seja garantido que especialmente o setor produtivo tenha níveis de

iluminamento condizentes com as atividades realizadas, mesmo nos horários de pouca ou

nenhuma luminosidade natural, pois também representa um item importante no quesito

segurança.

Já para os escritórios as preocupações não são tão grandes, pois possuem

características construtivas bastante semelhantes às comerciais e residenciais, bastando que

sejam usadas as técnicas básicas, porém respeitando-se os valores de iluminância

recomendados pela NBR 5413.

Voltando às áreas de produção, os galpões geralmente são equipados com lâmpadas

de vapor de mercúrio ou de multivapores metálicos, acondicionadas em luminárias que

tendem a melhorar o fluxo luminoso. Porém, como a questão custo inicial é geralmente

levada em consideração no setor industrial, a escolha de lâmpadas e luminárias mais

eficientes nem sempre é posta em prática na hora da execução do projeto.

Porém, um fator que deve ser levado sempre em consideração é a eliminação do

efeito estroboscópico gerado, por exemplo, por lâmpadas fluorescentes acionadas por

reatores eletromagnéticos. Esse efeito pode ser verificado quando as lâmpadas piscam com

uma freqüência próxima ao dobro da freqüência de rede elétrica (120Hz), fazendo com que

os equipamentos girantes que possuam rotação nessa faixa pareçam estar sem movimento,

o que pode ser um fato gerador de acidentes de trabalho.

Principalmente nos galpões é quase sempre possível uma grande utilização de luz

natural, de forma que podem ser instalados basculantes, combogós, telhas translúcidas,

clarabóias, janelas e até mesmo refletores solares, como por exemplo telhado de uma

cobertura para a reflexão da luz natural para um determinado ambiente.

Com relação ao setor comercial, cabe destacar que é o que apresenta os maiores

índices de desperdício de energia por excesso de iluminação, pois a iluminação comercial

tem como objetivos principais o realce de produtos em exposição e da decoração da lojas,

mas muitas vezes os níveis de iluminamento são excessivos, o que compromete a qualidade

da iluminação como um todo.

Com relação à iluminação pública, conforme comentado no item que trata do

Programa RELUZ, o seu consumo anual é da ordem 10,3 TWh, o que corresponde a cerca

de 3,4% do consumo total de energia elétrica do Brasil. Além disso, é responsável por uma

demanda na ponta do sistema elétrico nacional de cerca de 2,2 GW.

Por sua grande importância tanto no que diz respeito à segurança pública e nos

aspectos relacionados ao sistema elétrico, esse tipo de iluminação deveria ter se

desenvolvido mais rapidamente com relação ao quesito eficiência energética, mas só

recentemente é que foram desenvolvidos e colocados no mercado brasileiro os reatores

eletrônicos para lâmpadas de descarga, possibilitando, assim, uma considerável redução nas

perdas por efeito Joule quando comparados aos reatores eletromagnéticos ainda bastante

utilizados. De qualquer forma, essa preocupação tem se traduzido em ações e colocada em

prática, principalmente após a implantação do Programa RELUZ.

Com relação às lâmpadas utilizadas na iluminação pública das cidades brasileiras,

as de vapor de mercúrio reinaram praticamente sozinhas por muito tempo, principalmente

pelo fato de terem sido a opção tecnológica de mais baixo custo às lâmpadas

incandescentes e mistas, além de apresentarem boa reprodução de cores.

Porém, com o desenvolvimento tecnológico por que passaram as lâmpadas de

descarga, que levou ao aumento de vida útil, melhor eficiência e redução de preços, as

lâmpadas de vapor de mercúrio vêm sendo paulatinamente substituídas por lâmpadas de

vapor de sódio de alta pressão e, em alguns casos, por lâmpadas de multivapores metálicos,

principalmente para iluminação de monumentos artísticos e prédios históricos, pois essas

lâmpadas possuem excelente reprodução das cores.

De maneira geral, a lâmpada vapor de sódio de alta pressão (VSAP) é a que mais

vem sendo aplicada na iluminação de locais em que a definição de cores não é uma

exigência, como ruas, avenidas e túneis, pois tem uma excelente eficiência luminosa, se

comparada a lâmpadas de vapor de mercúrio e de multivapores metálicos (tabela 2.5).

Tabela 2.5 – Comparativo entre lâmpadas OSRAM usadas na IP

Lâmpada Potência (W) Lúmens Vida média (h)

Vapor de mercúrio HQL 400 400 22.000 24.000

Vapor de sódio (Vialox NAV-T-

250-4Y)

250 28.000 32.000

Multivapores metálicos (HCI-TM

250)

250 26.000 12.000

Como um exemplo da utilização das lâmpadas VSAP na IP, vejamos o caso em que

uma lâmpada VM de 400 W vem sendo utilizada para iluminação de um determinado

logradouro público. A partir da tabela 2.5 podemos observar que é possível a substituição

do conjunto reator/lâmpada VM 400 W por um conjunto VSAP de 250 W, sem perda da

quantidade de lúmens ou necessidade de troca de luminária. Vale ressaltar que haverá

diminuição na qualidade de reprodução de cor. Apesar disso, esse tipo de substituição vem

sendo incentivada pelo Programa RELUZ, conforme detalhado no próprio manual técnico,

uma vez que permite a redução de pelo menos 37,5% no consumo e na demanda do

conjunto reator/lâmpada.

Em casos em que é necessária uma melhor reprodução de cores, o conjunto

reator/lâmpada VM 400 W pode ser substituído por um conjunto reator/lâmpada de

multivapores metálicos também de 250 W. Nesse caso, haverá a diminuição de cerca de

10% no nível de iluminamento, o que poderá ser compensado, se for realmente necessário,

por uma nova luminária que tenha melhor desempenho.

As luminárias têm, dessa forma, papel fundamental no sistema de iluminação

pública, pois permitem a utilização de lâmpadas com menor potência. Uma opção bem

interessante é, então, a substituição de luminárias de baixo rendimento por luminárias com

melhor tecnologia, que geralmente utilizam materiais com maiores refletâncias, têm

formato que aumentam o espalhamento e diminuem o ofuscamento.

Ultimamente os sistemas de acionamento da IP têm se desenvolvido com maior

rapidez. Porém, apesar de permitirem a utilização de acionamento remoto ou pré-

programado somente dos reatores eletrônicos de interesse, o que leva à redução de

desperdícios de energia elétrica, ainda são alternativas bastante caras.

Um ponto que não pode ser mais desconsiderado, haja vista as preocupações

ambientais, é o descarte de lâmpadas que contêm resíduos tóxicos. De acordo com a NBR

10.004, os produtos que contêm mercúrio (Hg), ao fim de sua vida útil, são considerados

resíduos perigosos, Classe I.

Como já comentado, as lâmpadas de descarga possuem mercúrio, substância tóxica

e nociva ao meio ambiente e ao ser humano. Dessa forma, as lâmpadas VM, VS,

fluorescentes e mistas, ao terem seus invólucros rompidos, liberam para a atmosfera

vapores que se espalham pela natureza, penetrando no organismo dos seres vivos através da

respiração. Por outro lado, o mercúrio, por suas características, também penetra no solo e

acaba contaminando os lençóis freáticos.

Dessa forma, é necessário o correto manejo, armazenamento e transporte das

lâmpadas em final de vida útil, a fim de passarem por um processo de descontaminação

pelas empresas autorizadas.

2.6.3.2 CONDICIONAMENTO DE AR E REFRIGERAÇÃO

Conforme já citado, no uso final condicionamento de ar o potencial de conservação

de energia elétrica no Brasil é da ordem de 10%. Isso se deve principalmente a projetos mal

dimensionados ou mal executados, nos setores industrial e comercial, a equipamentos

obsoletos ou de péssima qualidade, nos setores residenciais e comerciais, bem como à não

realização periódica da manutenção preventiva.

Antes, porém, de aprofundarmos o assunto, vale ressaltar alguns conceitos básicos:

- Carga térmica: quantidade de calor que é absorvida por um ambiente proveniente de

fontes de calor externas (diferencial de temperaturas, ar de ventilação, etc) ou internas

(pessoas, lâmpadas, equipamentos, vapor, ar infiltrado, etc). Pode ser expressa, dentre

outras unidades, em Watts, quilocalorias/hora (kcal/h) e BTU/h.

- Eficiência do condicionador: relação entre o efeito frigorífico (capacidade do

equipamento) e a potência requerida do compressor. Pode ser expressa em kJ/W.h ou

kW/TR.;

- Capacidade do condicionador: quantidade de calor que um aparelho de ar condicionado

deve retirar do ambiente a ser climatizado.

Para se calcular o potencial de conservação do uso final ar condicionado em relação

ao sistema em uso, faz-se a comparação do consumo atual desse uso final com o esperado

ao se utilizar equipamentos de tecnologia mais eficiente. Assim, pode-se utilizar a equação

abaixo:

∑

= ][

*1000

kWh

EERi

tiCi

( 2.14 )

Onde:

Ce é o consumo esperado mensal do uso final ar condicionado com a nova tecnologia - em

[ kWh];

Ci = capacidade do aparelho de ar condicionado i [BTU/h];

Δti = tempo de operação do aparelho de ar condicionado i [h];

EERi = eficiência do aparelho de ar condicionado i [BTU/h/W];

n = número de aparelhos de ar condicionado da instalação.

Essa equação não leva em consideração qualquer diminuição de carga térmica

havida em um ambiente proporcionada pela diminuição da irradiação da carga térmica

irradiada por outros equipamentos elétricos, como lâmpadas, ou por medidas de

eficientização energética. De qualquer forma, o cálculo preciso da carga térmica de um

ambiente não é fácil de ser realizado, pois depende de fatores, como a área útil, pé direito,

orientação solar, quantidade de pessoas, potência média dos aparelhos, materiais do piso e

paredes, móveis, etc.

Mas sempre que se for fazer um projeto de condicionamento de ar as condições para

o recinto devem ser definidas de acordo com a ABNT NBR 6401, principalmente

temperatura e umidade relativa, bem como deve ser feita a estimativa da carga térmica dos

ambientes, levantando as áreas de piso, paredes, divisórias, etc, bem como os elementos

construtivos utilizados na edificação, tais como os tipos de materiais das lajes, das paredes,

dos forros, das divisórias. Devem ser observadas também as fontes internas de dissipação

de calor, quais sejam: as pessoas, lâmpadas, equipamentos, vapor, infiltração de ar e

ventilação, etc.

Os equipamentos a serem especificados no projeto deverão ter capacidade para

atender às cargas térmicas calculadas (BTU/h) e ter uma eficiência mínima (kJ/W.h) a fim

de garantir o melhor consumo de energia elétrica para a edificação.

Os aparelhos de janela, conforme já comentado, vêm tendo seus níveis de eficiência

melhorados principalmente após a implementação do selo PROCEL, e, ainda assim, os

preços dos equipamentos têm se tornado mais acessíveis, de forma que já é possível

encontrarmos equipamentos de 7.000 BTU/h na casa dos R$ 500,00, o que era impensável

há alguns anos. Por outro lado, há uma tendência crescente de os aparelhos de janela serem

substituídos por equipamentos do tipo split, também já objeto de avaliação para concessão

do Selo PROCEL.. Isso tem sido notado fortemente no setor comercial, onde há a

necessidade de maior capacidade de condicionamento e com reduzido ruído audível,

geralmente também se traduzindo em redução no consumo de energia. Nesse setor também

são muito utilizados sistemas de ar condicionado central dos tipos self-contained, roof-top

ou de expansão indireta.

Os equipamentos do tipo split system são compostos por pelo menos duas unidades

interligadas por tubulações por onde o fluido refrigerante circula. A unidade evaporadora é

instalada no próprio ambiente e a unidade condensadora é colocada na área externa a fim de

realizar a troca de calor. Como possui a opção de trabalhar com apenas uma unidade

condensadora e várias evaporadoras, torna-se muito interessante para locais em que o

acesso a áreas externas para instalação de condensadores é difícil. Além disso, tem um bom

rendimento no condicionamento ambiental em comparação aos aparelhos de janela, uma

vez que o ar é condicionado em vários pontos, equalizando as temperaturas mais

rapidamente e com menor consumo. Outras vantagens dizem respeito à facilidade de

manutenção, o baixo nível de ruído, maior faixa de temperatura de operação em cada um

dos evaporadores, que são geralmente controlados por controle remoto.

As centrais compactas do tipo self-contained, como o próprio nome diz, possuem

todos os componentes necessários para realizar o condicionamento ambiental, quais sejam:

filtragem, refrigeração, umidificação, aquecimento, desumidificação e movimentação do ar,

geralmente em dutos espalhados pelos ambientes. Possuem sistemas de comando, controles

e segurança e, por serem compactos, são de fácil instalação e manutenção. Possuem

controles eletrônicos de temperatura na central de condensação, mas esse controle também

pode ser feito através da regulagem de aletas instaladas nos terminais das tubulações de

insuflamento de ar. Esse tipo de equipamento vem perdendo espaço para os split

principalmente por ter menor rendimento e maior consumo de energia elétrica.

Quando um equipamento self-contained é projetado para instalação no teto do

ambiente, ele recebe o nome de roof-top.

Os condicionadores de ar do tipo expansão indireta, muito utilizados em grandes

edifícios e shopping-centers, são compostos basicamente de central de resfriamento do

líquido (água gelada) ou chiller; unidades condicionadoras ou fan-coils, tubulações

hidráulicas, sistemas de água de resfriamento ou condensação, rede de dutos e distribuição

de ar e controles automatizados.

O componente principal desse tipo de condicionador é o chiller, onde estão as

unidades resfriadoras e as bombas de líquido, sendo responsável pelo resfriamento da água

e pelo controle de temperatura, pressão e vazão, o que é um dos motivos pelos quais há

redução no consumo de energia elétrica. Assim, após deixar o chiller, a água passa pelas

unidades climatizadoras (fan-coils), que na verdade são compostas por serpentinas, e os

ventiladores fazem com que o ar a ser resfriado passe pelo lado externo das serpentinas,

fazendo a troca de calor entre eles.

Com relação ao uso final refrigeração, lembramos que o potencial de conservação

de energia elétrica no Brasil é da ordem de 17%.

Esse percentual é maior no setor industrial, onde as câmaras frias são bastante

utilizadas e onde a mão-de-obra deve ser mais especializada, pois, além de ter um custo

maior de projeto, a montagem dos equipamentos é geralmente realizada no próprio local de

operação e não nas fábricas. Outrossim, a refrigeração industrial geralmente apresenta

problemas típicos de operação a baixas temperaturas.

A câmara fria, como o próprio nome diz, é um volume delimitado por paredes, não

necessariamente de tijolos, revestidas por materiais isolantes que impedem ou dificultam a

troca de calor com o meio externo. Esse isolamento térmico pode ser feito nas paredes

internas das câmaras ou mesmo entre as paredes. O sistema de refrigeração tem as mesmas

características utilizadas nas geladeiras e freezers. Para se conseguir um menor desperdício

de energia elétrica, podem ser construídas pequenas câmaras frias junto à porta de acesso,

denominadas de antecâmaras, que têm o objetivo de evitar trocas desnecessárias de calor

com o meio externo. Nessas antecâmaras podem também ser colocados os produtos que

serão armazenados nas câmaras frias, de forma que haverá troca de calor apenas entre esses

ambientes, garantindo também uma melhor qualidade de estocagem de produtos.

Alguns aspectos devem ser levados em consideração quando se deseja conservar

energia elétrica nos sistemas de refrigeração. Primeiramente, devem ser observados se os

níveis de temperatura estão adequados, pois se a temperatura medida em um ambiente com

condicionamento de ar ou em uma câmara frigorífica estiver abaixo da recomendada, o que

é muito mais comum do que parece, haverá um desperdício de energia elétrica fácil de ser

solucionado, bastando para isso apenas o ajuste correto do termostato.

2.6.3.3 FORÇA MOTRIZ

A maior participação no consumo de energia elétrica do setor industrial corresponde

ao uso final força motriz, que detém cerca de 51% do total consumido.

Desse total, cerca de 50% é consumido em motores de indução trifásicos [ 1 ]. Por

isso, já no ano de 1995, dentro do Programa Brasileiro de Etiquetagem – PBE, o PROCEL,

o CEPEL e o INMETRO, em parceria com fabricantes, começaram a desenvolver

procedimentos para utilização nos ensaios desse tipo de motor afim de obter os índices de

eficiência dos motores disponíveis no mercado nacional, o que resultou na concessão do

Selo PROCEL para alguns dos modelos existentes à época.

Em 2002, também como efeito desse processo de eficientização, foi publicado o

Decreto nº. 4.508/2002 que definiu níveis mínimos de eficiência energética para os motores

trifásicos de indução com rotor gaiola de esquilo a serem comercializados no país.

De lá para cá, o resultado dessa iniciativa tem sido o aumento sistemático dos

rendimentos médios dos motores etiquetados e comercializados. Para isso, o PROCEL vem

classificando esses motores nas categorias padrão e alto rendimento, sendo que o Selo está

presente em equipamentos de todas as potências padronizadas na faixa de 1 a 250 CV.

Esses motores, apesar de serem considerados como intrinsicamente eficientes,

apresentam grande potencial de conservação, uma vez que a aplicação dos mesmos

geralmente é feita de forma ineficiente [ 1 ].

Os motores categorizados como de alto rendimento passam por um processo fabril

diferente do dos motores tipo padrão, pois neles há uma preocupação maior com a redução

das perdas e do conseqüente consumo de energia, de forma que são conseguidas reduções

de até 30% nas perdas. Para isso, são necessárias algumas modificações construtivas, tais

como a utilização de uma quantidade maior de cobre nos enrolamentos do estator,

utilização de chapas magnéticas de melhor qualidade para permitir a redução das perdas no

ferro e da corrente de magnetização, utilização de rolamentos especiais que apresentem

perdas por atrito menores, melhoria do sistema de ventilação e do isolamento térmico do

estator e rotor, etc.

No setor de saneamento, a maior parcela do consumo de energia elétrica está

relacionada aos conjuntos motobomba instalados no sistema de captação, tratamento e

distribuição da água potável, bem como no sistema de estações elevatórias de esgoto.

A maioria dos sistemas de bombeamento existentes nas concessionárias de

saneamento brasileiras foram projetados e construídos, de uma maneira geral, sem que a

preocupação com o consumo e a demanda de energia elétrica fossem uma consideração

fundamental, visto que esse custo era subsidiado, a energia era mais barata e abundante, e

não havia grandes preocupações com as questões ambientais.

Vale, então, ressaltar que o rendimento do conjunto motobomba é a relação entre a

potência hidráulica de saída e a potência elétrica de entrada do motor. Enquanto esta é

função da tensão de alimentação, da corrente e do fator de potência, aquela é função da

vazão e da altura manométrica na bomba.

Assim, rendimentos baixos do conjunto motobomba podem ser atribuídos a várias

causas. Dentre elas podemos destacar: motores sobredimensionados, que acionam cargas

muito inferiores a sua capacidade nominal; motores subdimensionados; rotores mal

dimensionados ou desgastados; e motores que já passaram por pelo menos um processo de

rebobinamento.

É importante acrescentar que, assim como ocorre com outros usos finais, a simples

substituição de motores por outros mais eficientes não é garantia necessariamente de

ganhos significativos de eficiência, pois as condições do próprio sistema podem limitar os

resultados esperados.

Para assegurar a melhoria no rendimento dos processos relacionados ao saneamento,

todas as medidas devem ser bastante estudadas para se tornarem factíveis, técnica e

economicamente. Essas medidas incluem, além da troca de motores por outros de

rendimento superior, substituições de bombas, intervenções para melhoria nas

características das bombas, a implementação de automação para assegurar confiabilidade e

precisão da operação, a utilização de equipamentos para partida de motores, tais como

chaves compensadoras, softstarters, etc.

CAPÍTULO 3

CONSERVAÇÃO NO SETOR RESIDENCIAL

3.1 INTRODUÇÃO

O presente capítulo apresenta conceitos fundamentais associados ao aspecto

da conservação de elétrica enfatizando cargas residenciais. O objetivo é fornecer

informações não apenas técnicas, mas também sobre o que tem sido feito, e está sendo

planejado, no Brasil.

3.2 PROGRAMA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA PARA O BRASIL – PEE

Como já apresentado no item 1.4 deste trabalho, no consumo total de energia

elétrica do Brasil a participação da classe residencial, bem como da comercial, vem

aumentando com alguma significância quando comparadas às demais classes. Isso se deve

principalmente à facilitação dos meios de aquisição de novos eletrodomésticos e

equipamentos eletroeletrônicos [ 13 ] na busca pelo conforto e lazer e ao aumento do tempo

de permanência dos moradores em suas residências, notadamente nas áreas urbanizadas,

onde a questão da falta de segurança é acentuada. Conseqüentemente, há um aumento da

carga residencial instalada e do consumo de energia elétrica devido também à maior

utilização dos equipamentos.

Assim, para exemplificar de que maneira a energia elétrica vem sendo utilizada

pelos consumidores residenciais brasileiros, e por ser a classe residencial considerada

bastante difusa, serão utilizados neste trabalho parte dos resultados, recém divulgados, da

pesquisa de posse de equipamentos elétricos e hábitos de uso realizada pela

ELETROBRÁS/PROCEL, no âmbito do “Programa de Eficiência Energética para o Brasil

– PEE” [ 16 ]. Nesse trabalho foram verificados também fatores como condições sócio-

econômicas e satisfação dos consumidores, qualidade do fornecimento de energia elétrica

pelas concessionárias, comportamento dos consumidores devido ao racionamento de

energia ocorrido entre 2001 e 2002, qualidade da iluminação pública, etc.

A referida pesquisa de campo foi efetuada entre dezembro de 2004 e julho de 2006

e abrangeu 18 estados e 21 concessionárias de energia, representando 92% do mercado.

Para isso, contou com recursos doados pelo Global Environment Facility – GEF repassados

pelo Banco Mundial – BIRD, tendo sido pesquisados 9.874 domicílios, dos quais foram

selecionados 4.310 por meio de tratamento estatístico (Rede Neural Artificial de Kohonen –

SOM: Self Organization Map). O relatório da pesquisa assegura que o erro máximo nos

cálculos de intervalos de confiança de 95% nas estimativas de proporções é de

aproximadamente 1,5%, se o pior caso for levado em consideração.

A pesquisa teve como objetivo principal a quantificação da tipologia da posse de

equipamentos de uso residencial que consomem energia elétrica e obter a declaração da

utilização dos mesmos. Para tal foram utilizados questionários para coleta de informações

em campo, nos quais constavam, além dos quesitos já comentados, a previsão de aquisição

de novos eletrodomésticos nos próximos meses e quais medidas foram adotadas pelos

consumidores durante o já citado período de racionamento.

Uma constatação da pesquisa que será de suma importância nesta dissertação, pois é

utilizada para representar o consumidor residencial típico do Estado do Maranhão, é que

mais de 2/3 das unidades residenciais brasileiras têm um consumo mensal de energia

elétrica inferior a 200 kWh.

O racionamento de energia elétrica ocorrido em 2001 certamente teve efeito na

posse e uso de equipamentos elétricos, pois, segundo a pesquisa, cerca de 86,8% dos

entrevistados declarou ter adotado alguma medida para economizar energia elétrica durante

o racionamento. Além disso, a maioria informou que utiliza da mesma forma que antes do

racionamento, a geladeira e o chuveiro elétrico. Houve significativa redução na utilização

das lâmpadas e no uso de máquinas de lavar roupas após esse racionamento. Cabe ressaltar

o significativo percentual (6,2 %) de lâmpadas substituídas por outras mais eficientes.

Com relação ao fornecimento e qualidade da energia elétrica percebida pelos

consumidores, cerca de 20% das unidades consumidores teve interrupção no fornecimento

nos 15 dias anteriores à pesquisa, mais de 17% reclamaram de queda nos níveis de tensão

observada pela redução nos níveis de iluminação, e 21% reclamaram que houve queima de

2 ou mais lâmpadas nos últimos três meses anteriores à pesquisa. Esses dados,

corroborados pelos “Índices ANEEL de Satisfação do Consumidor – IASC” indicam que a

qualidade do fornecimento de energia elétrica no Brasil ainda deixa a desejar. Foram

consideradas as variações nos níveis nominais de tensão quando das simulações realizadas

em laboratório e apresentadas no Capítulo 4 deste trabalho.

Assim, os percentuais significativos de queima de lâmpadas observadas na citada

pesquisa e os eventos relacionados com as quedas de tensão podem ser indicadores da

necessidade de implementação de medidas corretivas, objetivando a melhoria na qualidade

da eletricidade entregue aos consumidores residenciais.

Outras informações relevantes extraídas da pesquisa mostram que mais da metade

(54,3%) dos domicílios brasileiros possui área construída menor ou igual a 75 m² e uma

média de 3,31 pessoas por domicílio no Brasil (no Nordeste esse número aumenta para

3,54).

A pesquisa constatou que a participação do consumo residencial de energia elétrica

no Brasil, da ordem de 22,2%, já alcança índices semelhantes aos observados nos períodos

que antecederam o racionamento de 2001/2002. Outra informação bastante interessante da

pesquisa é a participação dos eletrodomésticos (por tipo) no consumo residencial do país, o

que pode ser observado na figura 3.1, onde nota-se que o uso final refrigeração, formado

neste caso por geladeiras e freezers, representa mais de um quarto do consumo residencial,

alcançando cerca de 27%.

Figura 3.1 – Participação das cargas no consumo

final residencial brasileiro

Consumo final das cargas residenciais no Brasil

14%

24%

20%

22%

Lâmpadas

Chuveiro

Freezer

Ar condicionado

Som

Ferro

Geladeira

Com relação aos televisores, eles estão presentes em 97,1 % dos domicílios

brasileiros e é o aparelho com a maior posse média entre os eletrodomésticos, da ordem de

1,41 (superior a um televisor por domicílio), sendo que a maior posse está na região Sul,

com 1,63, e menor posse na região Norte, com 1,16. A Região Nordeste apresenta posse

média de 1,30, e o equipamento está presente em 97% dos domicílios nordestinos.

Foi constatado também que mais de 85,3% dos aparelhos de televisão possuem

menos de 10 anos de fabricação, o que pode sinalizar que o baixo percentual de aparelhos

com mais de 10 anos esteja relacionado à vida útil desse tipo de eletrodoméstico. Verificou-

se também que 82,8% dos entrevistados utilizam bastante os televisores, ou seja, mais de 4

vezes por semana.

Um dado bastante importante, que tem relação direta com o consumo mensal de

energia elétrica residencial, é que em 55,5% dos domicílios a função standby dos

televisores é utilizada. O outro eletrodoméstico que também tem um índice razoável de

utilização dessa função é o aparelho de som, com 26,9%. De acordo com pesquisa realizada

nos Estados Unidos [ 28 ], há uma grande variação no consumo desses dispositivos.

Analisando todos os dispositivos de standby instalados em 10 residências da Califórnia

(com uma a cinco pessoas e de classes diferentes), as potências totais por residência

variaram de 14 a 169 W, mas a média de consumo desses aparelhos ficou na ordem de 67

W por residência, o que corresponde a 5% - 26% do consumo anual dessas casas. Vale

ressaltar que o consumo residencial médio brasileiro é bastante diferente, pois a média de

consumo anual dessas 10 casas é da ordem de 6.769 kWh/ano, contra 1.701 kWh/ano das

brasileiras.

O consumo dos dispositivos de standby começaram a se tornar uma preocupação da

comunidade internacional a partir de 1997 na Alemanha e Japão. O fato é que várias

pesquisas demonstraram que esse consumo pode corresponder a mais de 10% do consumo

de eletricidade da classe residencial de uma nação. Segundo ainda a pesquisa, os aparelhos

que apresentaram as maiores perdas foram as televisões, com perdas que variavam de 2,5 a

6,4 W por aparelho.

Mas um dado importante observado foi que os fabricantes são capazes de reduzir as

perdas desses dispositivos sem comprometimento de desempenho, de forma que as perdas

podem cair até 68%, se os dispositivos de standby forem substituídos por outros com

consumo de até 1 W por aparelho.

Como esses dispositivos não podem ser desligados a menos que sejam retirados da

tomada, continuam drenando energia da rede, mesmo sem cumprirem sua função principal.

O fato é que mesmo que esse dispositivo consuma 4 W, um televisor que o contenha

consumirá por mês o equivalente a 3 kWh só com essa função, o que corresponde a cerca

de 3,5% do consumo mensal de um consumidor residencial do Estado do Maranhão.

Voltando à pesquisa de posse e hábito de uso, foram obtidos dados que confirmam a

posse significativa dos seguintes eletrodomésticos: ferro elétrico (0,93), liqüidificador

(0,82), circulador de ar/ventilador portátil (0,78), aparelho de som (0,74) e máquina de

lavar roupa (0,64). Vale ressaltar que o ferro elétrico teve uso declarado de 1 a 3 vezes por

semana por 54,4% dos entrevistados. Apesar de ser um equipamento de alto consumo de

eletricidade, a sua participação no consumo mensal de uma residência brasileira é da ordem

de apenas 3%.

Com relação aos fornos de microondas, 29,9% dos domicílios brasileiros possuem

pelo menos um, número esse que no Nordeste cai para 14,6%. Já com relação aos

ventiladores de teto, 24,5% dos domicílios brasileiros possuem pelo menos um. Na Região

Nordeste 19 em cada 100 domicílios dispõem desse tipo de eletrodoméstico.

A máquina de lavar roupas está presente em 64% dos lares do país e em apenas 35%

dos nordestinos.

Nessa mesma pesquisa, como era de se esperar, pode-se observar que se forem

considerados os consumidores residenciais do Nordeste do Brasil, há uma variação

acentuada na participação do chuveiro elétrico de 24 para 9%, e do ar condicionado de 20

para 27% (Figura 3.3).

Figura 3.2 – Posse média de outros eletrodomésticos

Uma outra constatação de destaque na pesquisa é que, apesar estarem presentes em

23,2% dos lares brasileiros, em 21,81% dos casos os freezers não estão sendo mais usados

para estocar alimentos.

Figura 3.3 – Participação das cargas no consumo

final residencial - Nordeste

0,35

0,32

0,25

0,23

0,14

0,09

0,30

0,47

0,50

0,00

0,15

0,30

0,45

0,60

Rádio elétrico

Vídeo cassete

DVD

Microcomputador

Impressora

Vídeo game

Microondas

Batedeira

Ventilador de

teto

onsumo final das cargas residenciais no Nordeste

11%

27%

11%

29%

Lâmpadas

Chuveiro

Freezer

Ar condicionado

Som

Ferro

Geladeira

3.3 O CONSUMIDOR BRASILEIRO – O ESTADO DO MARANHÃO

Para um melhor entendimento de como se comportam as cargas residenciais de um

consumidor típico com consumo mensal de até 200 kWh, assume-se como base uma

unidade consumidora da área de concessão da Companhia Energética do Maranhão –

CEMAR. Mas para isso, primeiramente, é necessário conhecer algumas informações do

mercado consumidor do Estado do Maranhão e da respectiva concessionária de distribuição

[ 29 ].

O Estado do Maranhão possui uma área de cerca de 333.000 km2 , correspondente a

3,91% do território brasileiro, e tem uma população (residente em 1º de abril de 2007), de

6.117.996 habitantes segundo a Contagem da População 2007 [ 30 ] divulgada pelo IBGE

no Diário Oficial da União de 05/10/2007, o que equivalente a 3,3% da população

brasileira.

A CEMAR é a concessionária de distribuição que atende a toda a área citada, sendo

que, segundo a Associação Brasileira das Distribuidoras de Energia Elétrica (ABRADEE),

ao final de 2005, era a segunda maior distribuidora de energia elétrica do Nordeste em

extensão de área de concessão, com 21,4 % do total, mas somente a quinta em termos de

consumo de energia, com apenas 7,0 %, o que será melhor comentado a seguir.

Essa concessionária possuía ao final de 2006, 1.348.877 [ 29 ] consumidores de

energia elétrica, tendo tido um crescimento no número de consumidores da ordem de 7,5%

em relação ao ano anterior, a maioria dos quais devido ao Programa Luz para Todos

(PLPT) do Governo Federal, que possibilitou a conexão de novos 62.931 clientes

adicionais somente no ano de 2006. Foram investidos mais de R$ 169 milhões, sendo

86,7% financiados a fundo perdido com recursos da CDE e 13,3% com recursos da RGR,

disponibilizados pela ELETROBRÁS. Com isso, já foram adicionados no total mais de

103.000 novos consumidores à rede de distribuição da concessionária através do PLPT.

As Tabelas 3.1 – 3.3 e as Figuras 3.4 e 3.5 mostram comparações entre o sistema

elétrico nacional e a concessionária de distribuição que atende o Estado do Maranhão.

Tabela 3.1 – Dados comparativos da CEMAR frente ao setor elétrico nacional

BRASIL CEMAR

HIDRELÉTRICA 84% da energia produzida é

de origem hidráulica (inclui a

parcela paraguaia de Itaipu)

96% da energia elétrica vem

da UHE Tucuruí (Pará)

Nº DE CONSUMIDORES 56 milhões 1.348.877

LINHAS DE

TRANSMISSÃO

67.000 km 30.485 km de linhas de

distribuição (alta, média e

baixa tensão)

FATURAMENTO ANUAL R$ 32 bilhões R$ 560 milhões

Tabela 3.2 – Comparação do consumo por segmento - CEMAR e setor elétrico nacional

Consumo por segmento BRASIL CEMAR - MARANHÃO

INDUSTRIAL 46,7 % 14,2 %

RESIDENCIAL 22,2 % 43,1 %

COMERCIAL 14,3 % 21,1 %

PÚBLICO/RURAL 12,9 % 9,1 %

OUTROS 3,9 % 12,5 %

Tabela 3.3 – Número de consumidores e consumo por segmento - CEMAR

2005 2006

SEGMENTO

Nº.

consumidores

Consumo

(MWh)

Nº.

consumidores

Consumo

(MWh)

Residencial 1.080.495 1.127.170 1.150.936 1.202.396

Industrial 9.262 441.741 9.566 396.349

Comercial 94.176 552.358 99.249 590.312

Outros 70.466 729.155 89.126 603.702

T O T A L 1.254.399 2.917.424 1.348.877 2.792.759

Figura 3.4 – Percentual do quantitativo de consumidores da CEMAR

Figura 3.5 – Participação dos segmentos no consumo total de energia - CEMAR

85%

Residencial

Industrial

Comercial

Outros

43,1%

14,2%

21,1%

21,6%

Residencial

Industrial

Comercial

Outros

3.4 REFRIGERAÇÃO RESIDENCIAL

Nos domicílios, os equipamentos responsáveis pela refrigeração são as geladeiras e

os freezers. De acordo com a pesquisa de posse e hábito de uso de equipamentos

residenciais [ 13 ], os refrigeradores estão presentes, em média, em todos os domicílios

brasileiros (Figura 3.6). Essa pesquisa indicou que na faixa de consumo de 0 a 200

kWh/mês, apenas 5,2% dos domicílios brasileiros não possuíam refrigerador. Se levarmos

em conta apenas a Região Nordeste, 6,6%, em média, dos domicílios não têm esse

equipamento. Na faixa de 0 a 200 kWh/mês, 91,9% já contam com esse eletrodoméstico.

A pesquisa também comprova que 76,9% dos refrigeradores têm tempo de

funcionamento (idade) inferior a 10 anos e que quase 40% têm até 5 anos de uso, o que

sinaliza que uma boa parte da população já dispõe de equipamentos eletricamente

eficientes. Isso pôde ser comprovado, pois 43,3% dos que adquiriram novas geladeiras

disseram que consideraram o consumo de energia elétrica apresentado na etiqueta do PBE.

Isso tem grande relevância para a conservação de energia, pois nos domicílios que a

possuem, a geladeira é usada permanentemente em 97,3 % dos casos.

Figura 3.6 - Posse média dos refrigeradores no Brasil e regiões

1,00

0,95

1,02

1,01

0,80

0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

Brasil

Norte

Nordeste

Centro-

Oeste

Sudeste

Sul

Com relação à posse e uso de freezer, a pesquisa mostrou que 24% das residências

possuem esse equipamento. Na Região Nordeste esse percentual cai para 18%. Outra

informação importante é que quase 90% (88,5%, para ser mais exato) dos freezers possuem

menos de 10 anos de fabricação, o que indica, além de que já possuem certos níveis de

eficiência, que só há uma década o seu uso começou a se popularizar. Porém, também é

digno de nota que em 21,9% das residências que o possuem, o seu uso não é permanente.

Com relação às características, os freezers e geladeiras têm basicamente o mesmo

princípio de funcionamento, diferindo somente na temperatura interior, pois ambos têm o

objetivo de retirar o calor existente no seu interior e fornecer a temperatura adequada para a

conservação e congelamento de bebidas e alimentos.

De maneira geral, o calor existente no interior do freezer ou da geladeira é

absorvido no evaporador por um fluido refrigerante, o qual é levado, por circulação forçada

a partir de um compressor, em uma serpentina que funcionará como um condensador. Essa

serpentina geralmente é instalada na parte externa do ambiente a ser refrigerado para que o

calor presente no fluido seja descarregado no ambiente externo, de forma que o fluido perca

temperatura e retorne às paredes internas do ambiente a ser refrigerado, onde novamente

absorverá calor e recomeçará o processo (Figura 3.7), de forma que continuará a troca de

calor até que a temperatura desejada seja alcançada. O ajuste da temperatura é normalmente

feita a partir de um termostato e o evaporador também é denominado de congelador.

Figura 3.7 – Composição básica de um refrigerador

Como pode ser deduzido, a rapidez com que o equipamento faz a troca de calor com

o meio ambiente é fundamental para a eficiência do processo, pois menos tempo será

necessário para o compressor fazer o fluido refrigerante circular, o que reflete no menor

consumo de energia elétrica. Além disso, o próprio rendimento do compressor e sua

qualidade de fabricação são fundamentais para a redução do consumo de energia.

Desta forma, para se melhorar a eficiência de todo esse processo, não só o sistema

de vedação (principalmente borrachas) que tem que estar em boas condições, como também

o equipamento deve estar instalado em local com boa ventilação, à sombra e distante de

fogões, paredes aquecidas pelo sol e outras fontes de calor. Por ser a geladeira o

eletrodoméstico responsável pelo maior consumo de energia elétrica nas residências

brasileiras, em especial no Nordeste, é que saem as dicas de conservação de energia elétrica

geralmente presentes nos sites das principais concessionárias de energia elétrica [ 31 ]:

Verifique as borrachas de vedação das portas (pois como dito, o sistema de vedação é

fundamental na redução do consumo de energia e um aparelho com sistema de vedação

estragado tenderá a permanecer ligado por maior tempo, devido à perda de ar frio,

fazendo que sua temperatura interna demore a alcançar, ou nunca alcance, a

temperatura de desligamento);

Instale a geladeira em local bem ventilado, desencostada de paredes ou móveis, fora de

alcance dos raios solares e distante do fogão e máquina de lavar pratos (já explicitado);

Não utilize a parte traseira da geladeira para secar panos e roupa. Deixe-a livre e

desimpedida (pois isso dificulta a troca de calor do fluido refrigerante, fazendo o

compressor trabalhar mais);

Siga as orientações do fabricante ao instalar, limpar, regular e manter a geladeira;

Não abra a geladeira sem necessidade. Crie o hábito de colocar ou retirar alimentos e

bebidas de uma só vez;

Não coloque alimentos ainda quentes na geladeira (pois a troca de calor permanecerá

por mais tempo);

Não coloque líquidos em recipientes sem tampa na geladeira;

Evite forrar as prateleiras para não impedir a circulação interna de ar frio;

- Verifique se a temperatura do congelador e o volume interno são adequados às suas

necessidades e regule o termostato adequadamente em estações frias do ano (consultar o

manual do fabricante);

Refrigeradores e freezers, lado a lado ou twins, consomem de 7% a 13% mais do os

modelos duplex ou combinados;

Faça o degelo sempre que necessário (pois o gelo é um bom isolante térmico e o seu

acúmulo dificulta a troca de calor, exigindo o funcionamento do sistema de refrigeração

por um período muito maior).

Bastante em função da criação do Selo PROCEL, esses equipamentos tiveram uma

melhoria tecnológica bastante significativa nos últimos 20 anos, tendo sido desenvolvidos

novos materiais isolantes para melhorar o isolamento térmico e a troca de calor entre o

fluido e o meio externo.

Além disso, devido ao Protocolo de Montreal, que passou por revisão em 1990

tendo o Brasil como signatário, houve uma revolução nos sistemas de refrigeração com a

redução e posterior substituição dos clorofluorcarbonetos, os famosos CFCs, que eram

utilizados como fluidos refrigerantes. Como já informado nos tópicos anteriores, os CFCs

trazem danos ao meio ambiente e por isso foram substituídos paulatinamente por outros

fluidos que também têm a característica de fluidos refrigerantes, mas que minimizam o

impacto ambiental.

Um outro ponto de grande relevância, mas que não tem merecido a devida atenção

dos órgãos normatizadores e reguladores, especialmente da ANEEL, são os baixos níveis

de tensão de fornecimento das concessionárias. De acordo com ensaios realizados pela

Comissão de Serviços Públicos Estaduais de São Paulo – CSPE, um fornecimento com

tensão 9,4% menor que a tensão nominal, faz com que o consumo de um refrigerador

residencial com potência média de 170 W operando 9 horas por dia (média) aumente 6,16%

(Tabela 3.4).

Tabela 3.4 – Consumo de um refrigerador alimentado com tensões diferentes da nominal

Tensão no ponto de

entrega (V)

Percentual da queda

de tensão em relação

à nominal (%)

Consumo diário

(kWh)

Consumo em relação

ao com tensão

nominal (%)

127 0 1,53 100

120 5,5 1,58 102,8

115 9,4 1,62 106,16

Segundo essa mesma fonte, em 2000, 83,63% dos consumidores da área da Grande

São Paulo recebiam tensão de entrada da concessionária na faixa de 115 V. Pelas

estatísticas apresentadas pelo estudo, existiam nessa área cerca de 3.412.000 refrigeradores,

que consumiam 2.017,52 GWh por ano. Se todos esses consumidores estivessem sendo

atendidos em tensão nominal de 127 V, o consumo anual baixaria para 1.905,43 GWh, ou

seja, houve um desperdício estimado de 112,09 GWh somente no ano de 2000, o que

corresponde ao consumo anual de cerca de 65.873 domicílios brasileiros, se utilizarmos a

média de consumo residencial de 2005 divulgada pelo BEN 2006.

3.5 AQUECIMENTO DE ÁGUA

O aquecimento de água em um domicílio pode chegar a representar mais de um

quarto do consumo de energia elétrica, a exemplo das residências da Região Centro-Oeste,

onde o aquecimento de água para banho é responsável por 28% do consumo mensal, o que

faz com que esse uso final seja de extrema importância para a análise do comportamento

das cargas residenciais. Assim, precisamos relacionar os sistemas de aquecimento de água

mais utilizados nas residências brasileiras, sendo estes:

• chuveiro elétrico;

• aquecedor elétrico de passagem;

• aquecedor elétrico de acumulação;

• aquecedor a gás de passagem;

• aquecedor a gás de acumulação;

• aquecedor solar de acumulação com backup elétrico.

Quase na totalidade das residências, o principal objetivo do aquecimento de água é

para ser utilizada no banho. A pesquisa de posse e uso [ 13 ] de equipamentos elétricos

residenciais demonstrou que 80,9 % dos domicílios brasileiros aqueciam a água do banho

de alguma forma e 18,2% não aqueciam. Outra informação importante é que a fonte

utilizada para aquecimento de água para banho em 73,5% dos casos era a eletricidade; o gás

correspondia a 5,9% e apenas 0,4% usavam aquecimento solar.

Vale ressaltar que, dos sistemas que usavam energia elétrica como fonte de

aquecimento, o chuveiro elétrico respondeu pela quase totalidade, com a parcela de 99,6%.

Assim, o chuveiro elétrico é encontrado na maioria (73,3%) das residências brasileiras,

sendo o principal responsável pelos 24% do total de energia elétrica consumida nesse setor.

O seu uso é bastante difundido na sociedade principalmente pelo baixo custo do

investimento inicial, pela facilidade de instalação e por quase não precisar de manutenção.

Assim, os dados relativos ao aquecimento de água, principalmente para o banho, são de

extrema importância para as ações direcionadas de eficiência energética, principalmente se

levarmos em conta que na região Sul seu uso atinge praticamente a totalidade das

residências, com 98,6% dos domicílios tendo pelo menos um chuveiro elétrico (a posse

média de chuveiro elétrico no Brasil é de 0,89). Na Região Nordeste, foco principal das

simulações deste trabalho, a posse média do chuveiro elétrico é de 0,4 e o percentual de

domicílios que possuem pelo menos um desses equipamentos é de 30,3%. Porém, com

relação ao consumo, sua participação é de apenas 9% do total.

O chuveiro elétrico é um equipamento que aquece a água por meio de uma

resistência elétrica e geralmente é fabricado com potências que variam de 3.000 W a 8.000

W, o que faz com que o consumo seja bastante alto, mesmo sendo utilizado em espaços de

tempo relativamente curtos. Apesar de permitir algumas regulagens, fornece um nível de

conforto baixo devido à pouca variação de temperatura.

Como possui uma demanda instantânea elevada e é muitas vezes utilizado no

período de ponta do sistema elétrico brasileiro, entre 18:00 h e 21:00 h, o chuveiro elétrico

é responsável por cerca de 45 a 50% da carga domiciliar nas horas de pico de consumo

residencial, entre 18h e 20 horas, o que faz com que o setor elétrico seja obrigado a fazer

elevados investimentos para garantir o suprimento de energia nesse horário. Assim, o

chuveiro elétrico tem sido o alvo principal de programas de incentivo à implementação da

tarifa amarela principalmente nas Regiões Sul e Sudeste.

Um dado importante também obtido a partir da pesquisa de posse e uso [13] é que

22,1% daqueles que dispõem de chuveiro elétrico em suas residências já não o utilizam

tanto quanto faziam no período anterior ao racionamento de 2001, quando tinham que

cumprir uma meta compulsória de redução no consumo de energia elétrica da ordem de

20% na maioria dos casos.

Por ser o chuveiro elétrico o equipamento responsável pela maior demanda no

horário de pico, em especial nas Regiões Centro-Oeste, Sul e Sudeste, e também por boa

parte do consumo de energia elétrica nas residências brasileiras é que as principais

concessionárias de energia elétricas divulgam dicas de conservação de energia elétrica, tais

como [ 31 ]:

- Nos dias quentes, utilize o chuveiro com a chave na posição "verão". Na posição

"inverno" o consumo de energia elétrica é 30% maior;

- Banhos mais demorados são mais dispendiosos; o tempo recomendado para o banho é de

8 minutos;

- Procure limpar periodicamente os orifícios de saída de água do chuveiro;

- Evite o seu uso no horário de ponta (entre 18:00 e 21:00 h).

Com relação ao tempo médio de utilização do chuveiro elétrico por pessoa quando

do banho, foram obtidos os seguintes dados, constatando que a maioria das pessoas gasta

até 10 minutos (Figura 3.8).

Obs: Ns/Nr corresponde a não soube e não respondeu, respectivamente.

Figura 3.8 - Tempo médio de utilização do chuveiro elétrico por pessoa

Há uma tendência de crescimento do uso da energia solar como fonte de

aquecimento de água residencial, principalmente nas classes média e alta.. A principal

vantagem, além de que a geração de resíduos é praticamente estrita à fabricação do sistema

e de que é uma fonte energética renovável e limpa, pois a sua utilização não polui a água, ar

ou solo, não oferecendo riscos à saúde das pessoas, é que ela é totalmente gratuita, não

podendo ser taxada, racionada ou controlada de alguma forma por nenhum governo ou país.

Nesse quesito, o Brasil é considerado como o segundo colocado mundialmente quando se

considera a potencialidade de um país no aproveitamento da energia solar, pois possui a

maioria do seu território, em praticamente todas as regiões, localizada na região

considerada como de elevado potencial de energia solar. Vale ressaltar que estudos

científicos comprovaram que a substituição do chuveiro elétrico por um sistema solar de

aquecimento de água garante o retorno do investimento em pouco mais de 2 anos [ 32 ].

48,30%

19,90%

0,90%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

< 10 min 10 a 20

min

> 20 min Ns/Nr

O processo de etiquetagem para coletores solares pelo PBE e PROCEL iniciou-se

em 1996, mas os primeiros modelos etiquetados foram disponibilizados ao público somente

em 1998. Já para os reservatórios térmicos o Selo PROCEL INMETRO de Desempenho

vêm sendo concedido desde 2002, o que vem trazendo melhorias contínuas nas eficiências

dos sistemas solares de aquecimento de água.

Uma opção que vem sendo utilizada principalmente para residências de moradores

considerados como de baixa renda é a instalação de uma caixa d’água, coberta por uma

espécie de tinta preta que favorece a absorção de calor, acoplada a uma tubulação

específica para o chuveiro tradicional, de forma que a água acumulada e aquecida durante o

período matutino e vespertino, possa ser utilizada também durante à noite, evitando, assim,

a utilização do chuveiro elétrico. Essa iniciativa começou através de um projeto constante

do Programa de Eficiência Energética da CEB e vem sendo utilizada em algumas regiões

do Sul e Sudeste.

Outra opção que vem ganhando terreno é o aquecimento solar de baixíssimo custo

(cerca de R$ 300,00), onde garrafas tipo pet são utilizadas como coletores solares e

colocadas nos telhados ou lajes de residências, de forma que a água aquecida circula nos

dutos específico, sendo armazenada em reservatório térmico para posterior utilização.

3.6 CONDICIONAMENTO DE AR

Realizar o condicionamento de ar de um ambiente delimitado é controlar ao mesmo

tempo a temperatura, a umidade, a pureza e a movimentação do ar, mantendo esse controle

independentemente das condições climáticas do meio externo. Nos ambientes residenciais

sua finalidade principal é o controle da temperatura para propiciar conforto aos moradores,

mas pode servir também para garantir um melhor desempenho de outras atividades.

A posse de aparelhos de ar condicionado no Brasil ainda é relativamente pequena,

pois os domicílios que possuem pelo menos um condicionador de ar no correspondem a

apenas 10,5% do total. Na Região Nordeste, apesar das altas temperaturas médias, esse

percentual é de apenas 11,9%. Porém, a posse média é de 0,16 no Brasil e de 0,20 no

Nordeste.

A pesquisa confirmou que a maior posse desse tipo de aparelho acontece nas regiões

Norte e Sul, e a menor posse na região Sudeste, com apenas 0,09, o que indica que esse

equipamento, como esperado, é mais necessário nas regiões mais quentes.

Foi observado também que a grande maioria dos equipamentos (87,0%) possuem

menos de 10 anos de fabricação e 47,2% possuem menos de 5 anos, o que indica que já

possuem níveis de eficiência razoáveis quanto ao consumo de energia elétrica, pois já são

equipados com compressores rotativos.

Também é digno de registro que em 2,8% das residências brasileiras o equipamento

é utilizado medianamente, ou seja, de 1 a 3 vezes por semana, e 5,2% regularmente (1 a 3

vezes por mês) quando ocorre clima ameno. Quando ocorre clima frio, a intensidade no uso

do condicionador de ar cai bastante, pois 81,6% dos entrevistados declararam que não

fazem uso do equipamento nessa condição.

Já quando ocorre clima quente, em 34,3% dos domicílios a utilização do aparelho de

ar condicionado é grande, ou seja, mais que 4 vezes por semana, sendo que 23,1% fazem

uso médio (de 1 a 3 vezes por semana). Ou seja, nessas condições, 57,4% dos domicílios

que têm condicionadores de ar fazem uso grande ou médio dos mesmos.

Nos domicílios brasileiros os condicionadores de ar tipo janela ainda são os mais

utilizados, principalmente pelo seu baixo custo inicial de aquisição e instalação, se

comparado com as unidades tipo split-system que, apesar de ter passado por uma queda de

preços significante nos últimos 2 anos, o seu custo de instalação ainda é alto, o que tem

comprometido as suas vendas. Outra vantagem do aparelho de janela é seu baixo custo de

manutenção, que se restringe basicamente à limpeza periódica do filtro, evaporadores e

condensadores.

Apesar de ser conhecido como um eletrodoméstico que apresenta um alto consumo

de energia elétrica e impacta sobremaneira as faturas emitidas pelas concessionárias, esse

fato é agravado pela aquisição ainda significante de equipamentos ineficientes e que não

têm o Selo PROCEL. Isso ocorre basicamente em função do preço mais acessível dos

modelos ineficientes, mas essa suposta economia acaba se tornando um peso extra para o

próprio consumidor, o qual teria integralmente ressarcido o valor a maior que pagaria por

um aparelho com selo PROCEL já ao final do primeiro ano de uso.

Para se ter idéia da diferença de consumo e de eficiência dos condicionadores de ar

disponíveis no mercado, assume-se como exemplo o aparelho de janela modelo GJ18 220

V, capacidade total de refrigeração de 5,27 kW (18.000 BTU/h), fabricado pela GREE na

China e comercializado no país pela GREE Brasil. Esse equipamento recebeu a

classificação B na etiqueta ENCE do INMETRO/PROCEL.

Por essa etiqueta, que se baseia nos resultados do ciclo normalizado pelo

INMETRO, o cálculo do consumo de energia é feito considerando-se que o aparelho seja

utilizado durante uma hora por dia durante um mês e que o compressor funcione durante

70% desse tempo. Assim, o seu consumo mensal é de 40,3 kWh se for utilizado uma hora

por dia durante um mês.

Para efeito de comparação adota-se os aparelhos tipo janela WHIRLPOOL

CONSUL, modelo CCI18D, capacidade de 18.000 BTU/h, tensão de operação de 220 V, e

LG, modelo WMM181FGA, capacidade de 18.500 BTU/h, tensão de operação de 220 V.

Ambos receberam o Selo PROCEL, mas o primeiro tem um consumo mensal de 37,8 KWh

e o segundo de 38,4 kWh. Ou seja, esses equipamentos consomem 6,2% e 4,7% menos

energia elétrica que o modelo da GREE. Se o equipamento analisado fosse o que tem

classificação E na etiqueta, esses percentuais seriam maiores que 10%.

No caso de a comparação ser feita com aparelhos tipo split-system com Selo

PROCEL, as reduções no consumo seriam ainda maiores, como pode ser observado a

seguir:

- o modelo GSW18 22L, capacidade de 18.000 BTU/h, comercializado pela GREE do

Brasil apresenta um consumo mensal de 35,7 kWh, ou 11,4% menos que o aparelho de

janela classificação B e 5,5% menos que o melhor aparelho de 18.000 BTU/h tipo janela

avaliado pelo PROCEL;

- já o modelo RKP015AH1, que tem capacidade de 18.000 BTU/h e é fabricado pela

HITACHI, apresenta um consumo de 34,5 kWh/mês, ou seja, 14,4% menor que o

condicionador tipo janela com classificação B citado e 8,7% menor que o melhor aparelho

de 18.000 BTU/h tipo janela avaliado pelo PROCEL;

- o modelo KO S18QC fabricado pela KOMECO e que tem capacidade de 18.000 BTU/h,

apresenta um consumo mensal de apenas 31,05 kWh, ou 21,8% menos que o aparelho de

janela classificação B e 16,6% menos que o melhor aparelho de 18.000 BTU/h tipo janela

avaliado pelo PROCEL.

Mesmo que a comparação seja feita entre equipamentos que receberam o Selo

PROCEL, a diferença entre a tecnologia utilizada pode representar uma grande diferença

no consumo. Por exemplo, usando o aparelho de janela Springer Carrier modelo

FCA075RB, com capacidade de 7.500 BTU/h e ganhador do Selo, o seu consumo mensal

corresponde a 15,6 kWh para uma hora diária de uso. Já o condicionador tipo split marca

Hitachi, modelo RKP006AH1, de mesma capacidade, apresentará um consumo mensal de

apenas 13,5 kWh para o mesmo período de operação, ou seja, um consumo 13,4% menor.

Como pode ser observado, a substituição de um aparelho de ar condicionado de

janela antigo por um mais moderno e eficiente ou por um tipo split deve ser considerada

como uma excelente opção, mas sempre deve ser levado em conta o retorno do

investimento, que está diretamente ligado ao número de horas de utilização do aparelho.

Mas em caso de aquisição de um condicionador para um novo ambiente, essa escolha é

menos complicada.

Outra questão que tem um peso bastante grande na conservação de energia elétrica

no âmbito residencial nesse uso final é o dimensionamento do equipamento para o

ambiente desejado, que, quando realizado de forma correta, permite diminuir o desperdício

de energia e utilizá-la da melhor forma possível.

Voltando à questão dos condicionadores de janela, estes passaram por várias

modificações nos últimos anos com o objetivo de torná-los mais eficientes. A principal

delas foi a substituição dos compressores alternativos por rotativos, mas também merece

destaque a mudança de fluidos refrigerantes e o controle de realimentação de ar. Além

disso, foram popularizadas funções antes só disponíveis nos equipamentos de ponta, como

o timer de desligamento automático, que permite a programação do aparelho, evitando que

fique operando desnecessariamente.

Outro ponto que merece destaque e que terá ainda maior influência sobre a

eficiência dos condicionadores de ar é a regulamentação específica elaborada pelo Comitê

Gestor de Indicadores e Níveis de Eficiência Energética - CGIEE que estabeleceu níveis

mínimos de eficiência energética a serem atendidos pelos aparelhos de ar monobloco, de

janela ou de parede, de corpo único e tipo split-system hi-wall de parede, importados ou

fabricados no Brasil, a partir de 2007.

Por ser o aparelho de ar condicionado responsável por cerca de 27% do consumo de

energia elétrica nas residências do Nordeste, as concessionárias de energia elétrica que

prezam pela responsabilidade social divulgam em folhetos e sites, dicas de conservação de

energia elétrica para esse uso final [ 31 ]:

- Manter portas e janelas fechadas ao usar o condicionador de ar (para evitar a

movimentação do/para o exterior do ambiente, o que faria com que a carga térmica

aumentasse, com maior tempo de operação do equipamento);

- Regular o termostato adequadamente mantendo a temperatura desejada no ambiente

(estudos do Programa Energia Brasil chegaram à conclusão que a temperatura de 24ºC é

considerada adequada e confortável pela maioria dos usuários);

- Caso o equipamento não disponha de termostato programável, fazer a instalação do

mesmo (para possibilitar a escolha dos horários de operação do aparelho, evitando o

resfriamento indevido ou excessivo do ambiente);

- Fazer manutenções regulares.

Vale ressaltar que a falta de limpeza no filtro de ar origina o acúmulo de sujeira e

reduz a vazão de ar, de forma que a limpeza periódica desse componente, geralmente em

períodos nunca superiores a 15 dias, evita que haja um acréscimo no consumo de energia

elétrica. Além do filtro, os evaporadores e condensadores também devem ser limpos

periodicamente e terem as saídas de ar desobstruídas (lado interno e externo), evitando que

ocorra perda de eficiência no sistema de refrigeração, pela deficiência gerada para a troca

de calor, que pode chegar a até 70%.

Outras iniciativas importantes que podem reduzir o tempo de operação dos

aparelhos de condicionamento ambiental dizem respeito ao resfriamento residencial e ao

tratamento das cargas térmicas do local, que pode aumentar o nível de conforto e diminuir o

consumo de energia elétrica, pois isso contribui para que o sistema trabalhe por menos

tempo. Dentre as iniciativas, podemos citar as seguintes técnicas [ 31 ]:

- plantação de árvores trepadeiras ou que propiciem sombra ao redor da casa, reduzindo a

quantidade de luz solar absorvida pelas paredes e telhados e a incidente nas janelas;

- instalação de anteparos (toldos, brises, películas, cortinas, etc) nas janelas, diminuem ou

impedem a entrada de calor pela radiação solar. A instalação de toldos, por exemplo, é mais

eficiente que a de películas ou cortinas, pois bloqueiam a luz solar antes mesmo de ela

penetrar nos ambientes. Já os brises, além de impedir a penetração das ondas de calor pela

incidência direta dos raios solares, permite um melhor aproveitamento da luz natural. Hoje

já estão disponíveis brises inteligentes, que permitem a alteração de inclinação de acordo

uma programação prévia ou até mesmo pelo monitoramento ininterrupto da intensidade

luminosa);

- realização de clareamento de telhados (refletem cerca de 70% dos raios solares se

pintados com cores claras);

- aproveitamento da ventilação natural sempre que possível.

Vale ressaltar que, em geral, gasta-se mais energia no processo de condicionamento

de ar do que num sistema de iluminação artificial, de forma que a instalação de anteparos

deve ser considerada uma alternativa viável, mas que deve ser corroborada pela análise de

custo-benefício.

A proteção contra radiação solar também deve ser considerada para os

condicionadores, de forma que todos os que estiverem instalados com os condensadores

voltados para o poente ou para o nascente devem ser protegidos contra a insolação direta,

pois a incidência dos raios solares causa elevação da temperatura de condensação do fluído

frigorígeno circulante do condensador, o que leva à redução no rendimento

e na vida útil do

aparelho.

3.7 ILUMINAÇÃO RESIDENCIAL

Como já comentado no item 2.6.3.1, a luz é um elemento fundamental para a

realização das atividades humanas e não poderia ser diferente em uma residência, onde a

iluminação artificial tem papel fundamental, e, além dessas atribuições, tem a função de

proporcionar maior segurança no período noturno.

Assim, para que se consiga atender aos critérios de iluminamento e de conservação

de energia, é preciso conhecer os produtos disponíveis no mercado, utilizar as técnicas de

iluminação mais adequadas, combinar lâmpadas, reatores e luminárias eficientes,

preservando a qualidade e a quantidade da iluminação, mas não esquecendo da vertente

humana da conservação de energia, que corresponde a uma grande parcela dos resultados

que podem ser alcançados no setor residencial.

A iluminância ou o nível de iluminamento como é mais usual, é uma das variáveis

mais importantes quando da realização de um projeto de um sistema de iluminação, pois

determina o fluxo luminoso que deve incidir sobre a superfície onde será realizada a tarefa

visual pelo usuário, ou seja, é o valor que deve ser garantido ao usuário na altura do seu

plano de trabalho. Esse valor varia de acordo com a idade do usuário e com o tipo de tarefa

visual.

As normas NBR 5413 e NBR 5461, que tratam de iluminância de interiores e

iluminação, apresentam valores de iluminância recomendados para diversas atividades

(iluminâncias por classe de tarefas visuais), como mostra a Tabela 3.5.

Tabela 3.5 - Níveis de iluminância recomendáveis para interiores

Descrição da Atividade/Local Iluminância média

(lux)

Depósito ou despensa 100-150-200

Cozinha 150-200-300

Cozinha (pia, fogão, mesa) 200-300-500

Circulação, corredores e

escadas

75-100-150

Banheiros 100-150-200

Quarto (iluminação geral) 100-150-200

Garagem 100-150-200

Quarto (iluminação localizada) 200-300-500

Residências (outros cômodos) 100-150-200

Sala de leitura 300-500-750

Sala de espera (foyer) 100-150-200

Escritório 500-750-1.000

OBS: A escolha da faixa depende das características da tarefa e do observador

Desta forma, caso os níveis estejam sobredimensionados, haverá desperdício de

energia elétrica por excesso de iluminação, o que pode também acarretar um aumento do

ciclo de trabalho do aparelho de ar condicionado, se esse existir no ambiente analisado, pela

maior dissipação de calor das lâmpadas existentes.

HISTÓRICO

A iluminação artificial em residências era basicamente feita por lâmpadas

incandescentes até a década de 70, quando começaram a ser utilizadas em maior escala as

lâmpadas fluorescentes.

A lâmpada incandescente, além de ser uma das mais antigas fontes luminosas

artificiais e de ser a mais difundida no mundo, apresenta temperatura de cor agradável, na

faixa de 2.700 K, cor amarelada, índice de reprodução de cor de 100% e pode operar em

qualquer posição de funcionamento. Outra vantagem e que deve explicar seu uso ainda

elevado no Brasil, é o seu baixíssimo custo, na faixa de R$ 1,85 (60 Watts). Como

principais desvantagens estão o consumo elevado quando comparado com outras

tecnologias e a pequena vida média, que varia de 750 (127 V) a 1.000 horas (220 V).

As lâmpadas fluorescentes tubulares, além de terem um custo maior, ainda

necessitam de reatores e de luminárias ou suportes específicos para fixação. A alta

eficiência e a longa durabilidade, em torno de 7.500 h (alguns modelos chegam a 18.000

horas), são atrativos para os consumidores. Esse tipo de lâmpada passou por um processo

de evolução significativo nas últimas décadas, pois possuía diâmetro de tubo (cerca de 38

mm) bem maior que os atuais e o revestimento interno era feito por um pó fluorescente

comum, que não oferecia boa eficiência nem reprodução de cores. Atualmente o

revestimento padrão é feito por um pó trifósforo, sendo que os reatores convencionais

eletromagnéticos vêm sendo substituídos por reatores eletrônicos que operam em alta

freqüência e garantem maior durabilidade.

Já as fluorescentes compactas podem ser instaladas diretamente no bocal das

lâmpadas incandescentes, o que se torna bastante atrativo para os consumidores. Além

dessa vantagem, destaca-se uma maior eficiência energética quando comparadas às

incandescentes. Por aquecerem menos que as incandescentes, podem reduzir a carga

térmica dos ambientes e proporcionar maior conforto e sobrecarregar menos os

condicionadores de ar. Atualmente, já fornecem excelente reprodução de cores, com índices

IRC maiores que 80, e podem ser encontradas com temperaturas de cor de 2.700 K

(semelhantes às incandescentes), 3.000, 4.000 e 6.500 K, dentre outras opções. Porém, a

maioria ainda apresenta baixo fator de potência, entre 0,5 e 0,6.

O certo é que a utilização de lâmpadas incandescentes hoje é recomendada

basicamente para ambientes residenciais que não tenham necessidade de iluminação

artificial por longos períodos de tempo, pois podem ser substituídas por lâmpadas

fluorescentes compactas (Tabela 3.6), com grandes vantagens nos aspectos de redução de

consumo de energia elétrica, durabilidade e custo final, conforme demonstrado a seguir.

Tabela 3.6 - Comparação entre lâmpada incandescente e fluorescente

compacta disponíveis no mercado

Tipo de lâmpada Modelo Consumo

(W)

Fluxo

luminoso (lm)

Vida útil (h) Preço médio

(R$) *

Incandescente

OSRAM

Clas A CL

60 W 220 V

60 715 1.000 1,85

Fluorescente

compacta PHILIPS

Essential

220-240V

15 810 8.000 9,45

* Valores médios do mercado de São Luís (MA) – Pesquisa feita em novembro/2007

Para se exemplificar a rapidez do retorno do investimento com a aquisição de uma

lâmpada fluorescente compacta para substituição de uma incandescente, considere o

exemplo abaixo, calculado levando-se em conta a tensão nominal:

- Uma lâmpada fluorescente compacta de 15 W existente no mercado nacional oferece uma

luminosidade equivalente a uma incandescente de no mínimo 60 W (podendo chegar a 75

W, dependendo do fabricante), ou seja, uma redução no consumo de no mínimo 75%;

- A vida útil de uma incandescente de 220 V gira em torno de 1.000 horas (167 dias usando

6h/dia), enquanto encontra-se no mercado lâmpadas FLC que têm vida útil de 5.000 a 8.000

horas (mais de 2 anos). Vale ressaltar que a vida útil de uma lâmpada é considerada com a

mesma operando à tensão nominal e em temperatura ambiente;

- Custo médio (mercado local) de lâmpada FLC de 15 W: R$ 9,50 (marca renomada);

- Tempo de funcionamento diário para o exemplo: 6 horas;

- Custo médio (mercado local) da lâmpada incandescente de 60 W: R$ 1,85;

- Tarifa média residencial: R$ 0,3846/kWh;

- Economia mensal = R$ 3,11;

- Tempo de retorno do investimento = 3,05 meses ou 92 dias.

Como pode ser observado, o tempo de retorno do investimento feito com a

aquisição da lâmpada fluorescente compacta é muito pequeno e se for considerado

consideração que a cada 167 dias o consumidor deve adquirir uma nova lâmpada

incandescente, esse tempo de retorno de investimento será ainda menor.

Mesmo refazendo-se o cálculo considerando a substituição da lâmpada para um

consumidor enquadrado como de baixa renda, que paga tarifas consideravelmente menores,

ainda assim o tempo de retorno é pequeno:

- Tarifa média residencial baixa renda, com os descontos para o consumidor: R$

0,1945/kWh;

- Economia mensal = R$ 1,57;

- Tempo de retorno do investimento = 6,03 meses ou 181 dias.

As Tabelas 3.7 e 3.8 apresentam uma comparação entre a eficiência energética de

alguns modelos de lâmpadas incandescentes e mistas disponíveis no mercado brasileiro e

bastante utilizadas nas residências.

Tabela 3.7 – Lâmpadas mistas de potências mais utilizadas

Lâmpada mista - Empalux

Potência (W) Tensão de

operação (V)

Fluxo luminoso

(lm)

Eficiência

luminosa (lm/W)

IRC (%) Temperatura

de Cor (ºK)

160 220/230 33.000 20 > 60 3.800

250 220/230 51.000 20,4 > 60 3.800

Tabela 3.8 – Dados de embalagem da lâmpada Philips incandescente

Lâmpada Incandescente Philips 40 W – Dados da Embalagem

Modelo A55 Clara Potência 40 W

Etiqueta

PROCEL

E Fabricação Brasil

Luminância 417 lm Eficiência

luminosa

10,4 lm/W

Vida média 1.000 h Tensão de

Operação

220 Volts

Garantia 90 dias Preço no mercado

local

R$ 1,85

Para efeito de comparação da eficiência luminosa de lâmpadas incandescentes,

assume-se os modelos de lâmpadas incandescentes mostrados na Tabela 3.9, onde todas

apresentam 1.000 horas de vida média, garantia de 90 dias, fabricação nacional e tensão de

operação 220 Volts, segundo dados das embalagens:

Tabela 3.9 – Comparativo entre lâmpadas incandescentes

Potência (W) Luminância

(lm)

Eficiência

luminosa

(lm/W)

Etiqueta

PROCEL

(Classificação)

Philips 40 W A55 Clara 40 417 10,4 E

OSRAM Clássica CL 60 60 715 11,9 E

Philips E60 Argenta Soft 100 1.215 12,2 F

A pesquisa [ 13 ] confirma a presença marcante da iluminação no consumo total de

energia elétrica no setor residencial e verificou os seguintes aspectos relativos à posse e uso

das mesmas (Figura 3.9)

Figura 3.9 - Posse média e uso de lâmpadas nos domicílios brasileiros

Como pode ser visto na Figura 3.9 a posse média de lâmpadas incandescentes e

fluorescentes é exatamente a mesma nas residências brasileiras. Porém, em média, os

consumidores residenciais possuem quase duas (1,8) lâmpadas fluorescentes que utilizam

habitualmente, ou seja, já utilizam mais as lâmpadas fluorescentes que as incandescentes

devido a sua maior eficiência na relação consumo/iluminação.

A pesquisa classificou por uso eventual as lâmpadas que são utilizadas

esporadicamente, como as que são usadas para iluminar as garagens, e de uso habitual

aquelas que são usadas diariamente, como as que equipam cozinhas ou copas.

4,01

2,43

1,59

4,01

2,2

1,8

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

Incand.

posse

média

Incand. uso

eventual

Incand. uso

habitual

Fluor.posse

média

Fluor. uso

eventual

Fluor.uso

habitual

Na Região Nordeste, a posse média de lâmpadas fluorescentes verificada foi de

4,55, contra 3,08 unidades incandescentes, também confirmando um maior uso das

primeiras.

Com relação às fluorescentes, as compactas já são a maioria, com posse de 3,36 (a

posse média é de 2,3 para as de potência maiores que 15 W e de 1,06 para as com potência

até 15 W), enquanto que os demais tipos correspondem à posse de 1,19.

A posse média das incandescentes de 60 W é de 2,23, ou seja, a enorme maioria das

lâmpadas incandescentes utilizadas em domicílios é de 60 W (a posse média dos outros

modelos é de apenas 0,85).

A pesquisa de [ 13 ] também levantou questões relacionadas ao racionamento de

energia elétrica ocorrido no país em 2001 e 2002 e verificou que um significativo

percentual (36%) de domicílios continuou utilizando lâmpadas fluorescentes após esse

período. Outro ponto pesquisado que merece destaque é o baixo percentual de residências

(apenas 7%) onde os moradores retomaram o uso de lâmpadas incandescentes quando da

necessidade de substituição das lâmpadas fluorescentes por haverem chegado ao final de

sua vida útil (queima).

Um componente do sistema de iluminação importante, mas que não recebe a devida

atenção no setor residencial é a luminária, que tem como finalidade principal distribuir

eficientemente a luz sobre o campo de trabalho. Na prática, a escolha de uma luminária

residencial baseia-se geralmente no custo, beleza/design ou funcionalidade, e não na sua

eficiência ou no tipo de atividade a ser desenvolvida pelo usuário.

Experiências e projetos realizados pelo CEPEL, pelo LEENER e pelo SEBRAE-RJ

mostraram que a utilização de materiais reflexivos (papel alumínio, por exemplo) em

luminárias existentes (retrofit), principalmente fluorescentes, consegue aumentar em mais

de 20% o fluxo luminoso emitido, permitindo uma redução no número de pontos de

iluminação artificial.

Outros pontos importantes que vêm sendo relegados na iluminação residencial são a

manutenção e limpeza de lâmpadas e luminárias, o aproveitamento da luz natural e a

utilização de dispositivos de controle de acionamento de lâmpadas (minuterias, sensores de

presença e relés fotoelétricos).

3.8 CARGA RESIDENCIAL TÍPICA

De acordo com [ 13 ], a curva de carga que representa o comportamento da carga

residencial média do consumidor brasileiro é mostrada na Figura 3.10. Em outras palavras,

essa curva, na teoria, representa o consumo de energia elétrica ao longo de um dia típico

(diário) da classe residencial brasileira dividido por todos os consumidores dessa mesma

classe. Assim, esse consumidor hipotético é o representante de toda a referida classe e

possui as frações de todos os eletrodomésticos e equipamentos existentes nos domicílios,

ou seja, é possível expandir esse consumo para o universo de consumidores, sem perder de

vista os hábitos de uso.

Figura 3.10 – Curva de carga diária média no Brasil (do consumidor residencial típico)

Pode-se observar que as demandas da geladeira e do freezer são constantes, visto

que a forma de operação desses equipamentos possibilita esse tipo de modelagem estatística

para o universo dos consumidores. Ao se representar o consumidor residencial da região

Nordeste, foi obtida a curva de carga constante da Figura 3.11. Pode-se observar da

comparação dessas duas figuras que o pico de carga do consumidor da região Nordeste

acontece por volta das 22:00 h em um valor de cerca de 300 Wh/h, enquanto que o do

consumidor residencial médio brasileiro acontece por volta das 19:00 h com um valor 50%

maior.

Figura 3.11 – Curva de carga diária média na região Nordeste (consumidor residencial)

A Figura 3.12 mostra que o chuveiro elétrico, a geladeira, o ar condicionado e as

lâmpadas são os que têm maior contribuição no consumo final de energia elétrica para o

consumidor residencial brasileiro, representando 80% do consumo final. Já para os

consumidores da Região Nordeste (Figura 3.13), as maiores participações são do aparelho

ar condicionado, da geladeira, das lâmpadas e da TV, perfazendo um total de 78% do

consumo mensal. Esses dados, apesar de parecerem diferentes dos apresentados na Figura

1.6, indicam que houve uma redução apenas no percentual do consumo da iluminação pela

substituição de tecnologia, permanecendo a soma do consumo desses equipamentos na casa

dos 80% (antes era de 82%).

Figura 3.12 – Participação dos equipamentos no consumo residencial - Brasil

0,4

0,1

Ferro

Chuveiro

Freezer

Lâmpadas

Som

Geladeira

Lavad

Ar cond

Figura 3.13 – Participação dos equipamentos no consumo residencial - Nordeste

Voltando aos dados da pesquisa de posse e hábito de uso [ 13 ], podemos verificar

que na Região Nordeste, 75,3% dos domicílios possuem pelo menos 1 lâmpada

fluorescente, 93,4% pelo menos 1 refrigerador e 97% pelo menos 1 TV. Nessa mesma

Região não atingiram o índice de 0,50 de posse os seguintes equipamentos:

- Ar condicionado (0,20);

- freezer (0,18);

- lava-roupas (0,35);

- microondas (0,15);

- ventilador de teto (0,43);

- chuveiro elétrico (0,40).

Assim, considerara-se com bastante aproximação que a carga residencial padrão da

Região Nordeste, para um consumidor com consumo de até 200 kWh/mês (faixa 1 da

pesquisa), é composta de:

- 3 lâmpadas incandescentes, sendo 2 de uso habitual (diário) e 1 de uso eventual

(esporádico), sendo 2 de 60 W (posse de lâmpadas incandescentes: 2,98);

- 3 lâmpadas fluorescentes, sendo 2 LFC com potência superior a 5 W (posse de lâmpadas

fluorescentes: 3,28);

0,3

0,1

Ar cond

Ferro

Freezer

Geladeira

Lâmpadas

Lava-roupa

Som

Chuveiro

Mi d

- 1 refrigerador (posse: 0,95);

- 1 TV com standby (posse: 1,30);

- 1 ferro elétrico (posse: 0,8);

- 1 liquidificador;

- 1 som;

- 1 ventilador portátil.

Essa carga residencial, para a análise que se pretende fazer, será considerada a carga

típica também de um consumidor residencial maranhense com consumo mensal na faixa de

0 a 200 kWh, pois cerca de 85% dos consumidores dessa concessionária situam-se nessa

faixa de consumo. E boa parte desses, cerca de 83% [ 33 ], estão enquadrados na subclasse

residencial baixa renda, que têm direito a subsídios por serem menos favorecidos

economicamente. Vale ressaltar que 40,5% desses consumidores recebem o auxílio bolsa-

família e 48% enquadram-se nos índices de pobreza, segundo dados do Ministério do

Desenvolvimento Social [ 33 ] e do Instituto de Estudos de Trabalho e Sociedade- IETS.

Pode ser observado na Tabela 3.3 que o consumo médio dos consumidores

residenciais maranhenses é de apenas 87,06 kWh/mês.

CAPÍTULO 4

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E A QUALIDADE DE

ENERGIA

4.1 INTRODUÇÃO

Os capítulos anteriores apresentaram informações sobre eficiência energética, com

ênfase nos programas do Brasil. No entanto, não se deve esquecer de um aspecto de

extrema importância no contexto da eficiência, que é a qualidade de energia. O uso racional

da energia elétrica é um aspecto comum tanto para a eficiência energética quanto para a

qualidade de energia, ou seja, deve-se evitar o desperdício, ou o consumo excessivo, sem

optar por ações que coloquem em risco a operação das cargas.

O presente capítulo aborda justamente o aspecto da qualidade de energia elétrica,

apresentando conceitos fundamentais importantes sobre o tema. É mostrado também,

através de simulações práticas em laboratório, como cargas de iluminação (lâmpadas

fluorescentes compactas) ditas eficientes podem apresentar desempenho bem abaixo do

esperado.

4.2 CONCEITOS FUNDAMENTAIS

A expressão qualidade de energia só há alguns anos passou a fazer parte do

vocabulário utilizado no setor industrial, pois os equipamentos utilizados nesse setor eram

muito mais simples que os atualmente empregados, além de mais robustos e menos

sensíveis a pequenas variações da tensão de suprimento. Por outro lado, essa expressão

ainda não é totalmente conhecida por grande parte dos consumidores residenciais e dos

outros setores, uma vez que as ocorrências originadas na rede elétrica quase sempre nem

são notadas.

Atualmente, qualidade de energia é um tema que cada vez mais vem se tornando

relevante para os consumidores de energia elétrica, inclusive do Brasil, pelo fato de que o

emprego em maior número de equipamentos sensíveis e de cargas não-lineares tanto nos

setores industrial e comercial, quanto nas residências, tem propiciado a verificação de

ocorrências tais como interrupções no fornecimento, quedas de tensão, interrupções

transitórias, mau funcionamento de equipamentos, etc, o que tem levado a um aumento de

consciência dos consumidores, os quais passaram a exercer seus direitos de exigir

melhorias nos serviços prestados e nos produtos fornecidos pelas concessionárias. Esses

tipos de ocorrências, que afetam o fornecimento de eletricidade, outrora eram considerados

aceitáveis pelas concessionárias e pelos consumidores, mas agora freqüentemente são

classificados como um problema.

A definição de qualidade de energia pode variar de acordo com o ponto de

referência, seja ele a concessionária de energia, o fabricante, o consumidor ou a agência

reguladora. Mas como a regra assegura que o consumidor sempre tem razão e é ele que é o

destinatário final da energia elétrica nos moldes do mercado em questão, a definição que

mais se adequa aos objetivos deste trabalho é: “qualquer problema manifestado na tensão,

corrente ou desvio de freqüência, que resulta em falha ou operação indevida do

equipamento do consumidor” [ 34 ].

Porém, a qualidade da energia elétrica fornecida aos consumidores caracteriza-se

não somente pela sua dependência da concessionária, mas também pelas cargas utilizadas

pelos respectivos consumidores, uma vez que é cada vez mais comum o uso de modernos

equipamentos eletroeletrônicos, o que implica que, se por um lado eles são cada vez mais

sensíveis a problemas de qualidade da energia que vem do sistema elétrico, dependendo

então de um nível alto de qualidade, por outro eles são também mais poluidores ao causar

distúrbios que podem “caminhar” pela rede e atingir outras unidades consumidoras.

Apesar de a expressão usada ser qualidade de energia, de fato poderia ser utilizada

na maioria dos casos o termo qualidade de tensão, uma vez que os sistemas elétricos de

potência somente podem controlar a qualidade da tensão, já que esses sistemas não têm

como controlar as correntes que as diversas cargas solicitam da rede. Assim, de certa

forma, os indicadores e padrões de qualidade de energia são definidos com o intuito de

manter o fornecimento de tensão dentro de limites adequados, basicamente relacionados, no

caso de sistemas em corrente alternada, à freqüência, ao comprimento de onda e à

magnitude da tensão senoidal. Esses limites são chamados de limites globais e

correspondem a valores máximos que podem ser atingidos no sistema elétrico em análise

com a presença da totalidade das fontes de perturbação. No caso brasileiro, o Operador

Nacional do Sistema Elétrico editou os “Procedimentos de Rede”, que definem padrões de

desempenho mínimos a serem observados por todas as novas instalações a serem integradas

à Rede Básica. Mas em última instância a responsabilidade pela manutenção dos limites

globais é do Operador do Sistema, que estabelece as medidas corretivas em conjunto com

os demais agentes. Porém, ainda faltam ser estabelecidos limites globais para os demais

níveis de atendimento, uma vez que o ONS só o fez para as concessionárias e para os

consumidores livres conectados à Rede Básica.

Um dos parâmetros de qualidade de energia que via de regra passa por algum tipo

de controle oficial é a continuidade do serviço, que indica o grau de disponibilidade de

energia elétrica ao consumidor final, sendo, portanto, considerado o parâmetro de maior

relevância. Assim, os indicadores de continuidade possibilitam o controle e

acompanhamento do fornecimento aos diversos consumidores, de forma que é possível o

estabelecimento de metas de melhoria da continuidade a serem alcançadas a partir dos

valores observados ao longo dos intervalos de monitoramento.

No Brasil, o antigo Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica - DNAEE e

agora a Agência Nacional de Energia Elétrica já regulamentava alguns parâmetros

relacionados à qualidade de energia elétrica, mas somente no que se refere à tensão de

fornecimento e a interrupções, ficando ainda de fora as questões relacionadas à

conformidade, ou seja, relacionadas à forma de onda de tensão, como por exemplo

distorções harmônicas e flutuações de tensão.

Exemplos dessa regulamentação são as Resoluções ANEEL nº 024/2000 e nº

456/2000. A primeira define os padrões e metas de continuidade para grupos de

consumidores, que são objeto de negociação entre a agência reguladora e as

concessionárias quando das revisões tarifárias. Assim, há o estabelecimento de indicadores

de continuidade individuais, coletivos (para conjuntos de unidades consumidoras) e globais

(para a concessionária).

Os índices de continuidade definidos pela ANEEL são:

A. Coletivos

- DEC: Duração equivalente de interrupção por unidade consumidora

- FEC: Freqüência equivalente de interrupção por unidade consumidora

B. Individuais

- DIC: Duração de interrupção individual por unidade consumidora

- FIC: Freqüência de interrupção individual por unidade consumidora

-DMIC: Duração máxima de interrupção contínua por unidade consumidora

O Operador Nacional também estabeleceu os indicadores DIPC, FIPC, e DMIPC,

que são medidos nos pontos de controle (fronteira entre a Rede Básica e os agentes de

distribuição e os consumidores livres) e que quantificam a perda de tensão e/ou conexão

entre o ponto de controle e a Rede Básica.

Já a Resolução ANEEL 456/2000 trata de conceitos sobre a obrigatoriedade das

concessionárias de distribuição fornecerem um produto de qualidade aos acessantes do

sistema elétrico de distribuição.

O fato é que no Brasil os fenômenos associados à forma de onda de tensão, tais

como flutuação de tensão, distorção harmônica e variações momentâneas de tensão, ainda

necessitam de estabelecimento de indicadores e padrões.

4.2.1 DEFINIÇÕES

De maneira simplificada pode-se afirmar que as principais definições sobre

qualidade de energia mais comumente aceitas são:

Um afundamento, dip de tensão ou sag como é freqüentemente conhecido é um

decréscimo no valor RMS da tensão na faixa de 0,1 a 0,9 p.u. para uma duração maior

que metade de um ciclo principal e menor que 1 minuto. È geralmente causada por

faltas no sistema elétrico, aumento na demanda de carga, energização de grandes blocos

de carga, partida de grandes motores e outros eventos transitórios. Os consumidores

industriais são os grandes prejudicados por esse tipo de distúrbio do sistema,

principalmente por que dispõem de controladores lógicos programáveis, que são mais

sensíveis aos sags. Já as cargas essencialmente domésticas apresentam-se pouco

sensíveis aos afundamentos de tensão de menor duração e de menor intensidade;

Uma elevação de tensão, swell ou sobretensão momentânea é um aumento temporário

no valor RMS de tensão na faixa de 1,1 a 1,8 p.u. para uma duração maior que metade

de um ciclo principal e menor que 1 minuto. È geralmente causada por faltas no

sistema, por de desconexão de grandes cargas e por chaveamento de bancos capacitores.

A duração desse fenômeno depende da natureza da falta, da sua localização no sistema,

da configuração e ajustes da proteção, do tempo de resposta dos reguladores de tensão e

dos transformadores de tap variável, etc. Como conseqüência das elevações de curta

duração em equipamentos, pode-se citar falhas dos componentes, dependendo da

freqüência de ocorrência do distúrbio. Esses fenômenos podem afetar sobremaneira os

consumidores industriais que geralmente dispõem de dispositivos eletrônicos mais

complexos nos seus processos fabris, tais como variadores ajustáveis de velocidade

(ASDs), computadores e controladores eletrônicos, bem como reduzir a vida útil de

transformadores, cabos, barramentos, dispositivos de chaveamento, banco de

capacitores, TPs, TCs e máquinas rotativas. No caso de consumidores residenciais, as

conseqüências são pouco importantes, mesmo para os equipamentos eletrônicos, pois

geralmente possuem boa suportabilidade aos swells de menor duração. Esses

consumidores só são realmente afetados se dispuserem no circuito de entrada de

dispositivos de proteção contra surto tipo clamping, que podem atuar pela elevação de

tensão. O principal efeito no âmbito residencial pode ser observado nos equipamentos

de iluminação, que apresentam aumento da luminosidade;

“Flicker” é uma expressão utilizada para descrever o efeito visual decorrente de

pequenas variações na tensão de alimentação de equipamentos de iluminação,

notadamente as lâmpadas com filamento de tungstênio. Os distúrbios que afetam os

equipamentos de iluminação e que são detectáveis pelo olho humano concentram-se na

faixa de freqüência de 1 a 25 Hertz. Porém, na verdade o flicker é o resultado visual

decorrente do fenômeno eletromagnético da flutuação de tensão, que corresponde a

variações repetitivas, esporádicas ou aleatórias dos valores eficazes de tensão cujas

magnitudes geralmente se encontram na faixa de 0,95 a 1,05 p.u e são decorrentes de

cargas industriais que solicitam valores consideráveis de corrente de carga, com

variações contínuas e rápidas, como por exemplo fornos a arco, partida de grandes

motores e máquinas de solda;

Desequilíbrio de tensão é conceituado como um desvio na magnitude e/ou fase de uma

ou mais fases de uma fonte trifásica, com respeito à magnitude das outras fases e o

ângulo normal de fase de 120 º. Uma outra definição seria o desvio máximo dos valores

médios das tensões ou correntes trifásicas, dividido pela média dos mesmos valores,

expresso em percentagem. Os desequilíbrios de tensão geralmente são originados nos

próprios sistemas de distribuição, uma vez que são compostos por cargas monofásicas

distribuídas indistintamente entre as fases, o que pode gerar no circuito em questão

tensões de seqüência negativa. Além disso, o desequilíbrio de tensão também pode ser

ocasionado por consumidores trifásicos que não possuem uma boa distribuição interna

de carga;

Desvio de freqüência é uma variação na freqüência nominal ou fundamental de

suprimento abaixo ou acima de um valor predeterminado, geralmente +/- 0,1% para

sistemas interconectados. Como a freqüência do sistema de potência tem relação direta

com a velocidade de rotação dos geradores, ela pode sofrer variações com o balanço

dinâmico entre cargas, por faltas e de acordo com as características das cargas;

Um transiente é um desvio momentâneo e indesejado da tensão de suprimento ou da

corrente de carga. Geralmente são classificados em duas categorias: impulsivo e

oscilatório;

Uma interrupção corresponde à total interrupção do fornecimento de energia;

h) Uma interrupção transiente ou de curta duração é caracterizada como uma redução na

tensão de fornecimento ou na corrente de carga para um nível menor que 0,1 p.u. por

um tempo não superior a 1 minuto. As interrupções podem ser causadas por faltas no

sistema, falhas nos equipamentos do sistema ou mal funcionamento na proteção e

controle. No caso de interrupção por falta ocorrida no sistema elétrico de uma

concessionária, a duração da interrupção é função do tempo de operação dos

dispositivos de proteção empregados no próprio sistema elétrico. São classificadas em

interrupções momentâneas, quando a duração é menor que três segundos e em

interrupções temporárias, quando a duração fica na faixa de três segundos a um minuto;

Uma falta, “outage” ou interrupção permanente é definida como uma interrupção que

tem duração maior que 1 minuto;

Harmônicos são distorções periódicas senoidais da tensão de fornecimento ou da

corrente de carga, caracterizadas por componentes de uma onda periódica cuja

freqüência é um múltiplo inteiro da freqüência fundamental de fornecimento.

Geralmente são causadas por cargas não-lineares. São, porém, fenômenos contínuos e

não de curta duração, que persistem apenas por alguns ciclos. As componentes da forma

de onda distorcida podem ser descritas em termos de ordem, magnitude e fase de cada

componente, através de análise de série de Fourier. Para se determinar o conteúdo

harmônico de uma forma de onda, podem ser utilizadas as equações de “Distorção

Harmônica Total”, tanto para sinais de tensão como para correntes. As equações abaixo

apresentam tais definições:

- Distorção harmônica total de tensão ou

()

100 %

máx

DHV

≥

=×

∑

- Distorção harmônica total de corrente ou

()

100 %

máx

DHI

≥

=×

∑

Onde:

Vn = valor eficaz da tensão de ordem n;

In = valor eficaz da corrente de ordem n;

= valor eficaz da tensão fundamental;

= valor eficaz da corrente fundamental;

n = ordem da componente harmônica.

De uma forma geral pode-se afirmar que os harmônicos que causam mais problemas

são os componentes de ordem ímpar. Outra constatação prática é que a magnitude da

corrente harmônica diminui com o aumento da freqüência. Mais uma vez é o setor

industrial o maior afetado por altos níveis de harmônicos, pois podem acontecer falhas em

motores, em acionamentos, em fontes, perda da vida útil de máquinas rotativas, torques

oscilatórios nos motores de corrente alternada, erros nas respostas de equipamentos ou até

mesmo a parada completa da produção. Mas os harmônicos podem causar os seguintes

problemas para as redes de distribuição das concessionárias e para os demais consumidores,

inclusive os residenciais: perda da vida útil de transformadores e de bancos de capacitores,

aumento ou diminuição do consumo de energia elétrica, perda em kWh, aquecimento do

condutor neutro pela circulação de corrente, falha no fornecimento de energia;

interferências no áudio e vídeo, etc.

As cargas elétricas com características não lineares são chamadas de cargas elétricas

especiais e ultimamente têm sido acrescentadas em maior quantidade ao sistema elétrico.

As mais comuns são: os motores de corrente alternada, os transformadores alimentadores,

os fornos a arco e os circuitos com lâmpadas de descarga, que são conectadas diretamente

ao sistema; os motores de corrente contínua controlados por retificadores, os motores de

indução controlados por inversores com comutação forçada, os fornos de indução de alta

freqüência, os motores síncronos, controlados por cicloconversores, que são as cargas

conectadas através de conversores; os fornos de indução controlados por reatores saturados,

as cargas de aquecimento controladas por tiristores, os motores CA que têm suas

velocidades controladas por tensão de estator, os reguladores de tensão a núcleo saturado,

os computadores e os eletrodomésticos com fontes chaveadas;

k) Formas de onda de corrente ou tensão distorcida contendo distorções periódicas de

natureza senoidal que não são múltiplos inteiros da freqüência fundamental de

suprimento do sistema são chamadas interharmônicos. Podem aparecer como

freqüências discretas ou como uma larga faixa espectral. As principais fontes de

interharmônicos são os conversores de freqüência estáticos, os cicloconversores,

motores de indução e os equipamentos a arco.

Com relação à associação da qualidade de energia elétrica com eficiência energética

em consumidores da classe residencial, uma questão vem logo à tona: os efeitos do uso em

grande escala de lâmpadas fluorescentes compactas. No Brasil ainda há uma carência de

maiores resultados de pesquisas acerca dos impactos da utilização dessa tecnologia,

principalmente no que diz respeito à emissão de correntes harmônicas, suportabilidade e

sensibilidade destas às variações de tensão de curta duração [ 35 ]. Assim, além de se

avaliar o comportamento do consumo de lâmpadas fluorescentes compactas disponíveis no

mercado consumidor brasileiro com relação aos níveis de tensão nominais e de outras

faixas e compararmos com os valores apresentados nas respectivas embalagens,

chanceladas pelo Selo PROCEL, as simulações têm o objetivo de detectar o

comportamento desses equipamentos com relação a alguns parâmetros de qualidade de

energia, notadamente a emissão de harmônicos.

4.3 SIMULAÇÕES PRÁTICAS

Para as simulações do comportamento de algumas cargas residenciais típicas frente

a variações nos níveis de tensão operacional foi utilizado o “Modelo Reduzido para

Simulação de Qualidade de Energia e Eficiência Energética de Cargas Residenciais”, cujo

diagrama unifilar está ilustrado na Figura 4.1, sendo projetado e montado com recursos do

Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico Ciclo 2003/2004 da

ELETRONORTE.

Figura 4.1 – Diagrama Unifilar do Modelo Reduzido para Simulação de Qualidade de

Energia e Eficiência Energética de Cargas Residenciais

Para verificação do comportamento das cargas de iluminação residencial, foram

utilizadas as lâmpadas abaixo relacionadas, que por motivos éticos serão identificadas por

códigos:

- Nove lâmpadas fluorescentes compactas, Classe 1, com as características

constantes das embalagens sendo descritas na Tabela 4.1;

- Nove lâmpadas fluorescentes compactas, Classe 2, com os dados técnicos

apresentados na Tabela 4.2;

- Nove lâmpadas incandescentes, Classe 3, com vida média de 1.000 h, conforme

Tabela 4.3;

- Três lâmpadas fluorescentes compactas, Classe 4, conforme dados listados na

Tabela 4.4.

Tabela 4.1 – Dados de embalagem das lâmpadas – Classe 1

Modelo Day Branca

Potência 15 W

Fator de potência 0,5 Incandescente

equivalente

75 W

Etiqueta

PROCEL

A Selo PROCEL Sim

Luminância 917 lm Eficiência

luminosa

61 lm/W

Vida média 8.000 h Temperatura de

cor

6.400 K

IRC Total 80% Fabricação China

Tensão de

Operação

220 Volts Freqüência da rede 60 Hz

Garantia 1 ano Preço no mercado

local

R$ 9,50

Tabela 4.2 – Dados de embalagem das lâmpadas – Classe 2

Modelo SOL Day Light

Potência 22 W

Fator de potência - Incandescente

equivalente

110 W

Etiqueta

PROCEL

- Selo PROCEL -

Luminância - Eficiência

luminosa

Vida média 6.000 h Temperatura de

cor

IRC Total - Fabricação China

Tensão de

Operação

220/240 Volts Freqüência da rede 50 Hz

Garantia - Preço no mercado

local

R$ 3,00

Tabela 4.3 – Dados de embalagem das lâmpadas incandescentes – Classe 3

Modelo Clas A CL 40

Potência 40 W

Etiqueta

PROCEL

E Fabricação Brasil

Luminância 415 lm Eficiência

luminosa

10,4 lm/W

Expectativa de

vida média

1.000 h Tensão de

Operação

220 Volts

Garantia 90 dias Preço no mercado

local

R$ 1,85

Tabela 4.4 – Dados de embalagem das lâmpadas – Classe 4

Modelo

Essential

Potência 15 W

Fator de potência 0,6 Incandescente

equivalente

75 W

Etiqueta

PROCEL

A Selo PROCEL Sim

Luminância 810 lm Eficiência

luminosa

58 lm/W

Vida média 8.000 h Temperatura de

cor

6.500 K

IRC Total - Fabricação China

Tensão de

Operação

220-240 Volts Freqüência da rede 50-60 Hz

Garantia 1 ano Preço no mercado

local

R$ 12,45

Vale ressaltar que as lâmpadas Classe 2 encontradas no mercado local e no

comércio informal a um preço cerca de 68% menor que as da Classe 1, são largamente

utilizadas pelos consumidores das classes residenciais de baixa renda, principalmente por

causa do baixo preço inicial. Segundo o importador, são fabricadas para operar em

freqüência de 50 Hz, mas estão sendo comercializadas livremente aqui no Brasil, onde a

freqüência da rede elétrica é de 60 Hz.

Além do modelo reduzido de simulação de qualidade de energia, foram utilizados

para as simulações um autotransformador trifásico (Figura 4.2), com saídas de tensão na

faixa de 0 a 240 V, e um multímetro padrão, bem como um equipamento analisador de

qualidade de energia elétrica (Figura 4.3) e um luxímetro, conforme detalhado a seguir:

- Luxímetro MINIPA MLM 1333: instrumento digital portátil, com LCD de 3 ½ dígitos,

precisão básica de 4% da leitura, mudança de faixa manual, resposta espectral fotóptica

CIE (padrão internacional para a resposta à cor da média dos olhos humanos), sensor

tipo foto-diodo de silício. Realiza medidas de iluminação ambiente em lux nas faixas de

2.000 e 20.000 lux (escala utilizada de 20 klux);

Analisador de qualidade de energia elétrica, fabricação Dranetz-BMI, modelo Power

Platform PP 4300: 4 canais diferentes de tensão e corrente (oito no total), mede, analisa

e grava dados de qualidade de energia e harmônicos simultaneamente (análises de

harmônicos até a 50ª harmônica), possui 4 modos de operação: scope, medição,

gravador de eventos e time plot, ponta de prova (TC) utilizada para até 10 Ampères.

Especificações:

a) Medidas de tensão: 100 a 600 Vrms, com precisão de ±1%;

b) Transitórios de tensão: 50 a 1.000 Vpk, com duração mínima de 1 microsegundo e

precisão de ±10%;

c) Medições de corrente: 10 a 200% da corrente total da ponta de prova. Precisão de ±1%;

d) Freqüência: faixa de 35 a 60 Hz, com precisão de ±0.2%;

e) Transitórios de corrente: 10 a 300% da escala do TC, com duração mínima de 1

microsegundo e precisão de ±10%.

Figura 4.2 – Autotransformador e multímetro utilizados em bancada

Figura 4.3 – Analisador de qualidade de energia Dranetz-BMI PP 4300

O objetivo das simulações em laboratório era verificar o comportamento das cargas

residenciais de iluminação adquiridas e comparar com informações das embalagens das

lâmpadas, algumas delas aferidas pelo PROCEL/INMETRO para a tensão nominal. Vale

ressaltar que os potenciais de conservação de energia nesse uso final são geralmente

calculados levando-se em conta apenas as especificações técnicas fornecidas por

fabricantes e as informações constantes das etiquetas ENCE, todas elas baseadas na tensão

nominal de operação.

A partir das medições realizadas com as diversas lâmpadas (Figura 4.4) pelo

equipamento analisador de qualidade de energia e pelo luxímetro, foram feitas as análises

de comportamento dos parâmetros de interesse, especialmente tensão, corrente, potência

ativa (W), fator de potência, potência reativa (Var), harmônicos e iluminância (lux).

Figura 4.4 – Simulações com lâmpadas fluorescentes compactas

O modelo reduzido para simulação de qualidade de energia foi suprido a partir de

duas fontes de energia elétrica, sendo uma o autotransformador regulado, ora para fornecer

220 V, ora 198 V (simulando uma queda de tensão de 10%), e outra a partir da própria rede

de distribuição interna (214-215 V), tendo sido ajustado para comutar automaticamente de

uma fonte para outra. Em todos os testes foram usadas nove lâmpadas, exceto o das

lâmpadas fluorescentes Classe 4, onde usaram-se três lâmpadas.

Lâmpadas fluorescentes compactas – Classe 1 (15 W)

Foram realizadas as simulações com nove lâmpadas fluorescentes compactas de 15

W, sendo três por cada fase, cujos resultados estão ilustrados na Tabela 4.5. Para a tensão

nominal (220 V), observa-se que a demanda média é de 12,66 W, em vez dos 15 W

informados pelo fabricante.

Para tensão de 198 V (10% menor que a nominal), a demanda diminui 11,7%,

ficando em 11,34 W. O fator de potência pouco sofreu alterações, permanecendo sempre

em torno de 0,63.

Para a tensão nominal (220 V), foi observado que a demanda média da lâmpada

dessa marca foi de 12,8 W, em vez dos 15 W informados pelo fabricante, o que trouxe,

inicialmente, algumas dúvidas sobre se o modelo utilizado estava de acordo com o

desejado.

Tabela 4.5 – Dados das leituras – lâmpadas Classe 1

Tensão (Volts) Demanda (W) por

lâmpada

Fator de

potência

Leitura luxímetro para

nove lâmpadas (klux)

220 12,66 0,63 13,72

198 11,34 0,643 11,96

236 13,66 0,61 14,52

Os valores obtidos para tensão nominal divergem dos informados nas respectivas

embalagens das lâmpadas e dos constantes do catálogo do Selo PROCEL, onde consta que

o fator de potência é de 0,5 e a potência da lâmpada é de 15 W (Tabela 4.2).

O fluxo luminoso foi reduzido em 13% (Tabela 4.5) quando ocorreu uma queda de

tensão de apenas 10% (198 V). Por outro lado, se a tensão subir 7,2% (236 V), há uma

elevação de 6% no nível de iluminamento.

Lâmpadas fluorescentes compactas - Classe 2 (22W)

Os resultados obtidos com essas lâmpadas, ilustrados na Tabela 4.6, são ainda mais

preocupantes e surpreendentes. Para a tensão de 220 V, a demanda média é da ordem de

7,44 W, ou seja, 33,8% da potência informada pelo importador. Para uma tensão de

operação de 198 V (10% menor que a nominal), a demanda cai para 6,34 W, inferior 14,8%

que a verificada em tensão nominal. Como está informado na embalagem (Tabela 4.3) que

a tensão de operação está na faixa de 220-240V, aumentou-se em 7,2% a tensão do

autotransformador, para 236 V, mas a demanda não ultrapassou os 7,9 W, ou seja,

aumentou apenas 6,1%, não atingindo 36% da potência nominal informada nas respectivas

embalagens. O fator de potência pouco varia, ficando em 0,61 para a tensão de 236 V e em

0,63 para 198 Volts e para a tensão nominal. Ressalte-se que o fator de potência não consta

das informações técnicas presentes nas embalagens.

Tabela 4.6 – Dados das leituras – lâmpadas Classe 2

Tensão (Volts) Demanda (W) por

lâmpada

Fator de

potência

Leitura luxímetro para

nove lâmpadas (klux)

220 7,44 0,63 3,9

198 6,34 0,63 3,5

236 7,9 0,61 4,38

Observa-se que o nível de iluminamento é muitíssimo baixo (cerca da metade do

verificado com as lâmpadas incandescentes de 40 W) e não condiz, em hipótese nenhuma,

com os dados constantes das respectivas embalagens. Assim, na tensão nominal de

fornecimento foi medido pelo luxímetro o valor de 3,9 klux, valor esse que cai 10% para

uma queda de tensão de também 10%, enquanto que o consumo diminui apenas 8,1%. Para

a tensão de 236 V, houve um incremento de 12% no nível de iluminamento.

Lâmpadas Incandescentes (40 W) – Classe 3

Os resultados aqui obtidos estão ilustrados na Tabela 4.7. Para uma tensão de 220

V, a demanda unitária média é de 41,2 W para fator de potência unitário. Para 198 V (10%

menor que a nominal), a demanda média de uma lâmpada é de 35,76 W, ou seja, houve

uma diminuição no consumo de 13,2%. Quando as lâmpadas foram supridas com 236 V

(107,2% da nominal), a demanda média unitária registrada foi de 46,32 W por unidade,

representando um incremento de 12,4%.

Tabela 4.7 – Dados das leituras – lâmpadas incandescentes - Classe 3

Tensão (Volts) Demanda (W) por

lâmpada

Fator de

potência

Leitura Luxímetro

para nove lâmpadas

(klux)

220 41,2 1,0 7,58

198 35,76 1,0 5,47

236 46,32 1,0 8,47

Com relação ao nível de iluminamento das lâmpadas utilizadas nas simulações e

medido pelo luxímetro, pôde ser observado que as incandescentes de 40 W têm seu fluxo

luminoso reduzido em 28% (Tabela 4.7) quando submetido a uma queda de tensão de

apenas 10% (198 V), mas o consumo cai apenas 13%. Por outro lado, se a tensão for

aumentada em 7,2% (236 V), há uma elevação de 12% no nível de iluminamento e no

consumo.

Como os resultados obtidos com as lâmpadas incandescentes estão bastante

compatíveis com os dados obtidos nas etiquetas ENCE e nas embalagens, o problema

parece estar relacionado com a qualidade das lâmpadas fluorescentes compactas analisadas.

Assim, foram adquiridas três lâmpadas com Selo PROCEL de uma determinada

marca (Tabela 4.4), com um custo unitário 31% superior que as da Classe 1, com o intuito

de se verificar se as diferenças encontradas nas medições eram resultado de erros no

processo de medição ou de baixa qualidade dos produtos comercializados. Os resultados

estão ilustrados na Tabela 4.8, na próxima seção de testes.

Lâmpadas fluorescentes compactas - Classe 4 (15W)

As três lâmpadas Classe 4 de 15 W cada foram instaladas no modelo reduzido de

simulações e, para a tensão nominal de fornecimento da concessionária (220 V), a demanda

foi de 14,71 W e o fator de potência de 0,64. Na tensão de 198 V (90% da nominal de

fornecimento), a demanda média cai 14,6%, chegando a 12,56 W. Vale ressaltar que na

embalagem a tensão de operação da lâmpada está na faixa de 220 a 240 V e o fator de

potência informado é de 0,6 (Tabela 4.4). Por isso, foram refeitas as medições utilizando a

tensão de 236 V, tendo sido obtida a leitura de 15,2 W, o que confirmou que o processo de

simulação estava correto e que as demais lâmpadas fluorescentes compactas apresentam

mesmo baixa qualidade de fabricação.

Tabela 4.8 – Dados das leituras – lâmpadas – Classe 4 (15 W)

Tensão (Volts) Demanda (W) por

lâmpada

Fator de potência Leitura Luxímetro

(klux) 3 lâmpadas

220 14,71 0,64 4,0

198 12,56 0,65 3,75

236 15,2 0,63 4,4

O fluxo luminoso foi reduzido em apenas 6% (Tabela 4.8) quando a tensão de

alimentação foi reduzida em 10% (198 V). Além disso, quando a tensão subiu para 236 V

(107,2% da nominal), houve uma elevação de 10% no nível de iluminamento.

Com relação a essas medições, ressalte-se que apenas três lâmpadas desta classe

conseguem iluminar mais que as nove lâmpadas da Classe 2, o que acaba sendo uma

constatação surpreendente.

4.4 OBSERVAÇÕES PRELIMINARES

A partir dos resultados obtidos em laboratório pôde ser observado que a qualidade

das lâmpadas fluorescentes compactas analisadas está aquém do esperado no que diz

respeito ao consumo, demanda, nível de iluminamento e conseqüentemente eficiência

energética, como demonstrado no próximo item. Com relação à presença de harmônicos a

partir do uso de lâmpadas fluorescentes compactas, os dados analisados nas simulações

corroboram o fato de que esses tipos de lâmpadas são realmente fontes importantes de

harmônicos, uma vez que os níveis de harmônicos no circuito elétrico cresceram após a

introdução desses equipamentos, notadamente a distorção harmônica total de corrente

(DHIt) que atingiu valores superiores a 100%, valores que podem ser considerados como

esperados, uma vez que não havia outros tipos de cargas no circuito de teste. Por outro lado

a distorção harmônica total de tensão (DHVt) esteve sempre na casa de 3,5%, o que pode

ser entendido, numa análise mais simplista, como se o suprimento de energia elétrica não

tivesse severamente afetado pela passagem dos harmônicos de corrente gerados pelas

cargas em questão. Esses valores encontrados para a DHVt estão dentro da faixa

considerada como razoável pelos padrões internacionais (< 5%). Em todo caso, entende-se

que os resultados não são absolutamente conclusivos, o que implicaria na necessidade de

realização de simulações mais complexas e que levassem em consideração a utilização

concomitante de outros tipos de cargas.

4.5 COMENTÁRIOS GERAIS

Os resultados obtidos nas simulações corroboram o fato de as lâmpadas

fluorescentes compactas Classe 1 apresentarem baixa qualidade de fabricação. Assim, é

provável que tenham sido submetidas aos testes dos laboratórios capacitados pelo

INMETRO/PROCEL lâmpadas de um lote especial a fim de serem contempladas com o

Selo PROCEL ou que as adquiridas para as simulações do presente trabalho sejam de um

lote sem testes de qualidade de fabricação.

Já as lâmpadas fluorescentes compactas Classe 2, segundo consta da embalagem,

provavelmente são importadas de forma desconhecida (talvez até ilegalmente), pois não há

referência nem mesmo ao importador brasileiro e não há sítios na internet com os dados do

fabricante nem do importador. Além disso, essas lâmpadas não passaram por avaliação de

nenhum órgão técnico brasileiro, muito menos do INMETRO, razão pela qual supõe-se que

tenham na verdade características técnicas completamente diferentes das apresentadas nas

embalagens. O fato preocupante é que estão sendo livremente comercializadas no mercado

brasileiro, principalmente em lojas que atendem consumidores de um poder aquisitivo

menor, de forma que esses consumidores, na esperança de obterem algum benefício, levam

para casa um dispositivo de baixíssima qualidade, o que, na verdade, trata-se de uma

afronta ao Código de Defesa do Consumidor (Lei nº 8.078, de 11 de setembro de 1990).

A baixa qualidade dos materiais utilizados para fabricação das lâmpadas

fluorescentes compactas e a ausência de normas e padrões mais rígidos no Brasil sobre

qualidade de energia elétrica haviam sido apontados em 2003 como causas determinantes

para a baixa qualidade desse tipo de lâmpada comercializado no país [ 38 ].

Assim, os dados obtidos com as simulações mostram que nem sempre os cálculos

dos potenciais de conservação de energia no uso final iluminação podem ser considerados

precisos se forem levadas em conta apenas as informações técnicas de catálogos de

fabricantes e etiquetas ENCE. É fundamental que sejam realmente conhecidas pelo

profissional encarregado do diagnóstico energético as principais características técnicas de

lâmpadas, reatores e luminárias a fim de que sejam realmente obtidas todas as vantagens

relacionadas à conservação de energia elétrica nesse uso final.

Um outro ponto muito importante e que não pode ser esquecido são os níveis de

tensão encontrados no local de operação do sistema de iluminação, pois, como observado, o

seu desempenho está intimamente associado à qualidade da tensão de fornecimento da

concessionária, especialmente em residências.

CAPÍTULO 5

CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Durante as várias etapas deste trabalho foi possível confirmar a importância das

ações para a conservação de energia elétrica e verificar que a implementação de algumas

dessas medidas pode se tornar um grande “negócio”, ou seja, desde que haja oportunidades

de eficiência energética e que o projeto seja bem executado, o investimento realizado pode

ser retornado em um prazo bem razoável, sem contar os outros benefícios para o meio-

ambiente e para a sociedade.

De maneira geral medidas básicas implementadas em determinados usos finais se

traduzem em grande potencial de conservação de energia elétrica. Assim, foram abordamos

mais detalhadamente os processos de eficiência energética em sistemas de condicionamento

de ar e iluminação, por corresponderem à grande parcela do consumo residencial.

Através de medições adequadas, pode ser realizado um diagnóstico preliminar das

instalações elétricas, o qual permite detectar desperdícios e identificar as possíveis maneiras

de eliminá-los e ainda avaliar o grau de urgência de ações para sanear os problemas

encontrados.

Para operacionalizar a conservação de energia é preciso identificar (quem ou o que

está consumindo energia), quantificar (quanta energia está sendo consumida), modificar e

acompanhar o consumo de energia (com qual eficiência).

Finalmente, a conservação de energia elétrica tem a ver com sensibilização,

mudança de hábitos, capacitação técnica, novas tecnologias e eficientização dos processos,

ou seja, tem íntima relação com as vertentes humana e tecnológica da conservação de

energia.

Uma constatação importante, obtida a partir das simulações práticas realizadas, é

que é preciso uma boa dose de cautela e muita experiência profissional quando da

realização do levantamento dos potenciais de conservação de energia elétrica, pois nem

sempre as informações técnicas encontradas em catálogos de fabricantes, etiquetas ENCE e

até mesmo na concessão do Selo PROCEL são compatíveis com os produtos encontrados

no mercado.

Espera-se que este trabalho possa contribuir com o desenvolvimento de outros

estudos na área de conservação de energia, bem como auxiliar na criação e disseminação de

Comissões Internas de Conservação de Energia - CICEs.

5.1 TRABALHOS FUTUROS

Ao longo da elaboração deste trabalho, várias questões foram sendo levantadas e

algumas delas ficaram sem uma resposta adequada. Ficam então como sugestões gerais

para futuros trabalhos:

Investigar o comportamento de eletrodomésticos frente a distúrbios de tensão;

Estender as análises de eficiência energética e qualidade de energia aos níveis

comerciais e industriais;

Identificar cargas residenciais geradoras de harmônicos ou de outros tipos de

problemas.

APÊNDICE A – Dados das Simulações - Lâmpada Incandescente - Pot. 40 W

Classe 3 - Fase A - 3 lâmpadas/fase

Hora

Tensã

o rms

(Volts)

Demand

a por

fase kW

Demand

a de

uma

lâmpad

a (W) kVA kVAR FP

Energia

(kWh)

58:07,0

216,38

0,120687

40,229

0,12086

0,006477

0,9985

0,006374

58:13,0 216,21 0,120494 40,16467

0,120667

0,006457

0,9985

0,006517

58:17,0 216,37 0,120664 40,22133

0,120837

0,006442

0,9985

0,006659

58:22,0 216,34 0,120625 40,20833

0,120806

0,006486

0,9985

0,006838

58:27,0 216,25 0,120548 40,18267

0,120721

0,006454

0,9985

0,007016

58:33,0 216,19 0,120463 40,15433

0,120636

0,006424

0,9985

0,007195

58:37,0 216,14 0,120463 40,15433

0,120636

0,006448

0,9985

0,007338

58:42,0 216,83 0,121042 40,34733

0,121208

0,00643

0,9985

0,007515

58:48,0 216,89 0,120988 40,32933

0,121162

0,006439

0,9985

0,007695

58:52,0 216,94 0,121019 40,33967

0,121192

0,006483

0,9985

0,007838

58:57,0 223,17 0,126355 42,11833

0,126529

0,006622

0,9985

0,008024

59:03,0 220,85 0,124366 41,45533

0,124536

0,006554

0,9985

0,00821

59:06,0 219,71 0,123386 41,12867

0,123556

0,006554

0,9985

0,008356

59:12,0 219,49 0,123209 41,06967

0,123386

0,006522

0,9985

0,008539

59:17,0 219,61 0,123278 41,09267

0,123447

0,006533

0,9985

0,008722

59:23,0 219,54 0,123286 41,09533

0,123455

0,006501

0,9985

0,008904

59:28,0 219,64 0,123348 41,116

0,123517

0,006536

0,9985

0,00905

59:32,0 219,61 0,123325 41,10833

0,123494

0,006528

0,9985

0,009233

59:38,0 219,65 0,123348 41,116

0,123525

0,006542

0,9985

0,009416

59:48,0 216,38 0,120926 40,30867

0,1211

0,006436

0,9985

0,009738

59:51,0 216,33 0,120864 40,288

0,121038

0,006407

0,9985

0,009881

59:57,0 216,33 0,120818 40,27267

0,120992

0,006436

0,9985

0,01006

00:02,0 216,49 0,121019 40,33967

0,121192

0,006401

0,9985

0,010239

00:08,0 216,4 0,120941 40,31367

0,121115

0,006448

0,9985

0,010418

00:13,0 216,37 0,120826 40,27533

0,120999

0,006442

0,9985

0,010597

00:17,0 216,34 0,120872 40,29067

0,121038

0,006398

0,9985

0,01074

00:23,0 216,3 0,120872 40,29067

0,121038

0,006398

0,9985

0,01092

00:27,0 216,38 0,120926 40,30867

0,1211

0,006457

0,9985

0,011062

00:32,0 216,3 0,120872 40,29067

0,121038

0,006401

0,9985

0,011241

00:37,0 216,31 0,120849 40,283

0,121023

0,006469

0,9985

0,01142

00:47,0 197,33 0,104908 34,96933

0,105075

0,005828

0,9984

0,011704

00:52,0 197,25 0,104893 34,96433

0,105052

0,00584

0,9984

0,011861

00:58,0 198,23 0,105602 35,20067

0,105762

0,005872

0,9984

0,012017

01:02,0 198,25 0,105687 35,229

0,105847

0,005869

0,9984

0,012142

01:08,0 198,19 0,105656 35,21867

0,105817

0,005851

0,9984

0,012299

APÊNDICE A – Dados das Simulações (cont.) - Lâmpada Incandescente 40 W

Classe 3 - Fase A - 3 lâmpadas/fase

Hora

Tensã

o rms

(Volts)

Demand

a por

fase kW

Demand

a de

uma

lâmpad

a (W) kVA kVAR FP

Energia

(kWh)

01:12,0 198,05 0,105525 35,175

0,105685

0,005854

0,9984

0,012455

01:17,0 198,07 0,105579 35,193

0,105739

0,005825

0,9984

0,01258

01:22,0 198,16 0,10561 35,20333

0,105778

0,005905

0,9984

0,012736

01:27,0 198,05 0,105517 35,17233

0,105678

0,00584

0,9984

0,012892

01:32,0 198,22 0,105687 35,229

0,105847

0,005863

0,9984

0,013018

01:37,0 198,08 0,105533 35,17767

0,105693

0,005846

0,9984

0,013174

01:48,0 216,18 0,120841 40,28033

0,121007

0,006407

0,9985

0,013526

01:53,0 216,11 0,120795 40,265

0,120961

0,00643

0,9985

0,013633

01:57,0 216,19 0,12088 40,29333

0,121046

0,006433

0,9985

0,013812

02:02,0 216,12 0,12088 40,29333

0,121046

0,006457

0,9985

0,01392

02:07,0 216,05 0,120756 40,252

0,12093

0,006451

0,9985

0,014099

02:12,0 216,12 0,120818 40,27267

0,120992

0,006448

0,9985

0,014242

02:18,0 215,92 0,120656 40,21867

0,12083

0,006412

0,9985

0,014421

02:22,0 216,25 0,120965 40,32167

0,121138

0,006404

0,9985

0,014564

02:28,0 216,34 0,120988 40,32933

0,121154

0,006418

0,9985

0,014743

02:33,0 216,41 0,121065 40,355

0,121231

0,006404

0,9985

0,014922

APÊNDICE B – Dados das Medições - Lâmpada

fluorescente Potência 15 W - Classe 1 - Fase A - 3

lâmpadas/fase

Hora

Tensã

o rms

(Volts)

Demand

a por

fase kW

Demand

a de

uma

lâmpad

a (W) kVA kVAR FP

Vthd

(%)

Ithd

(%)

Energia

(kWh)

11:54,0 214,45 0,037435 12,47833

0,059388

0,046097

-0,6304

3,653 105,148 0,000177

11:58,0 214,63 0,037828 12,60933

0,059666

0,046142

-0,6339

3,653 105,148 0,000221

12:04,0 214,84 0,037843 12,61433

0,059967

0,046517

-0,6311

3,653 105,148 0,000278

12:09,0 214,8 0,038005 12,66833

0,05992

0,046322

-0,6343

3,626 102,779 0,000334

12:14,0 214,77 0,037897 12,63233

0,059944

0,046449

-0,6321

3,626 102,779 0,000379

12:19,0 220,3 0,038823 12,941

0,061419

0,047594

-0,6321

3,626 102,779 0,000436

12:25,0 220,45 0,038931 12,977

0,061581

0,047715

-0,6322

3,535 102,895 0,000493

12:30,0 220,22 0,038761 12,92033

0,060253

-0,04613

-0,6433

3,535 102,895 0,000551

12:34,0 220,11 0,038607 12,869

0,061017

0,047255

-0,6327

3,535 102,895 0,000597

12:39,0 220,33 0,038584 12,86133

0,061372

0,047727

-0,6287

3,574 104,431 0,000654

12:43,0 220,31 0,038483 12,82767

0,060639

0,046862

-0,6346

3,574 104,431 0,000699

12:49,0 220,17 0,038584 12,86133

0,061156

0,047453

-0,6309

3,574 104,431 0,000757

12:54,0 220,05 0,038391 12,797

0,060816

0,047166

-0,6312

3,56 102,827 0,000813

13:00,0 220,12 0,038337 12,779

0,060569

0,046895

-0,6328

3,56 102,827 0,00087

13:04,0 220,13 0,038491 12,83033

0,060646

0,046868

-0,6346

3,555 104,138 0,000915

13:09,0 220,16 0,038221 12,74033

0,060291

0,046632

-0,6339

3,555 104,138 0,000973

13:15,0 220,19 0,038615 12,87167

0,061009

0,047237

-0,6329

3,555 104,138 0,001029

13:24,0 214,71 0,037465 12,48833

0,059195

0,045838

-0,6328

3,538 103,482 0,001129

13:29,0 214,56 0,036733 12,24433

0,057789

0,044612

-0,6356

3,538 103,482 0,001185

13:34,0 214,67 0,037103 12,36767

0,058816

0,045637

-0,6307

3,582 98,301 0,001229

13:39,0 214,82 0,036833 12,27767

0,058693

0,045696

-0,6276

3,582 98,301 0,001283

13:44,0 214,84 0,037427 12,47567

0,059218

--0,6318

3,612 104,759 0,001339

0,045897

13:50,0 214,84 0,037149 12,383

0,058723

0,045483

-0,6326

3,612 104,759 0,001393

13:54,0 214,82 0,037388 12,46267

0,059025

0,045678

-0,6333

3,612 104,759 0,001437

14:00,0 214,84 0,036941 12,31367

0,058739

0,045666

-0,6289

3,645 104,206 0,001492

14:05,0 214,78 0,037234 12,41133

0,058893

0,045631

-0,6321

3,645 104,206 0,001547

14:09,0 214,63 0,037049 12,34967

0,058924

0,045823

-0,6287

3,645 104,206 0,001591

14:14,0 214,66 0,037018 12,33933

0,058345

0,045097

-0,6344

3,587 103,981 0,001645

14:19,0 220,33 0,037697 12,56567

0,059681

0,046272

-0,6316

3,601 102,916 0,001701

14:24,0 220,28 0,038136 12,712

0,060484

0,046945

-0,6305

3,601 102,916 0,001746

15:01,0 219,9 0,038005 12,66833

0,060183

0,046658

-0,6315

3,582 105,244 0,000034

15:05,0 220,09 0,037944 12,648

0,06009

0,046599

-0,6313

3,582 105,244 0,000079

15:11,0 220,15 0,038113 12,70433

0,060368

0,046818

-0,6313

3,587 105,503 0,000134

APÊNDICE B – (cont.) - Lâmpada fluorescente Potência 15

Classe 1 - Fase A - 3 lâmpadas/fase

Hora

Tensã

o rms

(Volts)

Demand

a por

fase kW

Demand

a de

uma

lâmpad

a (W)

kVA kVAR FP

Vthd

(%)

Ithd

(%)

Energia

(kWh)

15:16,0 220,26 0,038244 12,748

0,060592

0,046995

-0,6311

3,579 105,325 0,000191

15:21,0 214,66 0,036895 12,29833

0,058747

0,045717

-0,6281

3,579 105,325 0,000245

15:25,0 214,86 0,036995 12,33167

0,058893

0,045823

-0,6282

3,59 104,67 0,000289

15:31,0 214,47 0,037142 12,38067

0,059032

0,045885

-0,6292

3,59 104,67 0,000344

15:36,0 214,71 0,037111 12,37033

0,059148

0,046062

-0,6273

3,579 105,066 0,000399

15:41,0 214,55 0,03701 12,33667

0,058654

0,045504

-0,631

3,596 104,643 0,000443

15:56,0 214,77 0,037118 12,37267

0,058492

0,045203

-0,6346

3,609 104,322 0,000597

16:01,0 214,3 0,036895 12,29833

0,058052

0,044819

-0,6355

3,609 104,322 0,000652

16:06,0 214,8 0,036833 12,27767

0,058615

0,045596

-0,6284

3,565 103,476 0,000707

16:11,0 214,84 0,037049 12,34967

0,058901

0,045787

-0,629

3,565 103,476 0,000761

16:16,0 214,9 0,03701 12,33667

0,058747

0,045619

-0,63

3,565 103,476 0,000805

16:21,0 220,38 0,038183 12,72767

0,06033

0,046712

-0,6328

3,637 104,035 0,000861

16:26,0 220,52 0,038214 12,738

0,0607

0,047157

-0,6295

3,637 104,035 0,000917

16:31,0 220,61 0,038229 12,743

0,060654

0,047086

-0,6302

3,637 104,035 0,000963

16:36,0 220,57 0,038322 12,774

0,060477

0,046782

-0,6337

3,822 101,81 0,00102

53:30,0 198,49 0,03408 11,36

0,053264

0,040934

-0,6399

3,669 103,687 0,005021

53:35,0 197,82 0,033926 11,30867

0,053009

0,040727

-0,64

3,669 103,687 0,005071

53:39,0 197,79 0,033818 11,27267

0,053179

0,041046

-0,6359

3,669 103,687 0,005112

53:44,0 197,74 0,033872 11,29067

0,053155

0,040966

-0,6372

3,697 102,568 0,005161

53:50,0 197,78 0,033918 11,306

0,052908

0,040612

-0,641

3,697 102,568 0,005212

54:25,0 216,12 0,037535 12,51167

0,059658

0,046372

-0,6292

3,716 100,718 0,005559

54:29,0 216,16 0,037651 12,55033

0,059372

0,045908

-0,6342

3,716 100,718 0,005604

54:35,0 216,1 0,037735 12,57833

0,059542

0,046062

-0,6337

3,718 103,216 0,005659

54:39,0 216,19 0,037604 12,53467

0,05965

0,046301

-0,6304

3,718 103,216 0,005704

54:45,0 216,21 0,037666 12,55533

0,059403

0,045935

-0,634

3,718 103,216 0,00576

54:50,0 215,85 0,037489 12,49633

0,059488

0,046192

-0,6301

3,732 104,65 0,005816

APÊNDICE C – Dados das Simulações - Lâmpada

fluorescente Potência 22 W – Classe 2 - Fase A - 3

lâmpadas/fase

Hora

Tensã

o rms

(Volts)

Demand

a por

fase kW

Demand

a de

uma

lâmpad

a (W)

kVA kVAR FP

Vthd

(%)

Ithd

(%)

Energia

(kWh)

36:06,0 224,06 0,023036 7,678667

0,03761

-0,02973

-0,6124

3,697 109,762 0,007537

36:11,0 224,08 0,02299 7,663333

0,037386

0,029479

-0,615

3,697 109,762 0,007572

36:16,0 224,09 0,023005 7,668333

0,037509

0,029626

-0,6133

3,705 110,39 0,007605

36:20,0 224,23 0,02299 7,663333

0,037478

0,029597

-0,6135

3,677 110,677 0,007633

36:26,0 222,72 0,022936 7,645333

0,037254

0,029361

-0,6156

3,677 110,677 0,007667

36:31,0 216,1 0,022103 7,367667

0,035764

0,028115

-0,618

3,661 110,581 0,007701

36:36,0 215,95 0,022064 7,354667

0,035764

0,028147

-0,6169

3,661 110,581 0,007727

36:41,0 215,93 0,021848 7,282667

0,03537

0,027817

-0,6177

3,645 110,506 0,007759

36:47,0 215,77 0,022195 7,398333

0,035694

0,027955

-0,6218

3,645 110,506 0,007792

36:51,0 215,44 0,022234 7,411333

0,035903

0,028195

-0,6191

3,615 108,698 0,007818

36:56,0 215,67 0,022057 7,352333

0,035548

0,027876

-0,6205

3,615 108,698 0,007845

37:02,0 215,77 0,022211 7,403667

0,03581

0,028094

-0,6202

3,634 108,807 0,007877

37:06,0 215,79 0,022034 7,344667

0,035161

0,027406

-0,6266

3,634 108,807 0,007903

37:10,0 215,95 0,02191 7,303333

0,03544

0,027855

-0,6182

3,615 108,083 0,007929

37:16,0 215,75 0,022118 7,372667

0,035756

0,028097

-0,6184

3,615 108,083 0,007962

37:20,0 215,77 0,022219 7,406333

0,035779

0,028053

-0,6208

3,634 108,076 0,007988

37:26,0 215,73 0,022057 7,352333

0,035687

-0,02805

-0,6182

3,637 107,51 0,008021

38:55,0 215,9 0,022034 7,344667

0,035509

0,027846

-0,6205

39:01,0 215,95 0,02191 7,303333

0,035463

0,027885

-0,6178

3,713 109,489 0,000052

39:06,0 216,21 0,021756 7,252

0,035038

0,027471

-0,6208

3,71 108,936 0,000078

39:17,0 216,15 0,021771 7,257

0,03527

0,027746

-0,6173

3,702 108,807 0,000142

39:22,0 216,05 0,021848 7,282667

0,035331

0,027764

-0,6184

3,729 107,646 0,000174

39:27,0 215,77 0,021995 7,331667

0,035409

0,027746

-0,6212

3,683 108,814 0,0002

39:32,0 224,16 0,022805 7,601667

0,03703

0,029184

-0,6157

3,683 108,814 0,000233

39:37,0 224,21 0,02299 7,663333

0,0372

0,029243

-0,618

3,691 107,824 0,000267

39:41,0 224,09 0,022635 7,545

0,036891

0,029139

-0,6134

3,691 107,824 0,000294

39:46,0 224,23 0,022843 7,614333

0,037239

0,029411

-0,6134

3,716 110,268 0,000328

APÊNDICE C – (Cont.) - Lâmpada fluorescente Potência 22

Classe 2 - Fase A - 3 lâmpadas/fase

Hora

Tensã

o rms

(Volts)

Demand

a por

fase kW

Demand

a de

uma

lâmpad

a (W)

kVA kVAR FP

Vthd

(%)

Ithd (%)

Energia

(kWh)

39:51,0 224,24 0,022859 7,619667

0,037123

0,029252

-0,6157

3,727 110,418 0,000355

40:02,0 223,64 0,022782 7,594

0,037139

0,029328

-0,6134

3,718 109,442 0,000422

40:07,0 223,6 0,022974 7,658

0,037494

0,029624

-0,6129

3,642 110,418 0,000457

40:12,0 224,01 0,022774 7,591333

0,036806

0,028918

-0,6187

3,642 110,418 0,00049

40:17,0 223,79 0,022959 7,653

0,037486

0,029632

-0,6124

3,669 110,793 0,000517

40:22,0 223,84 0,022758 7,586

0,037216

-0,02944

-0,6116

3,669 110,793 0,000551

40:26,0 223,95 0,022728 7,576

0,037092

0,029316

-0,6127

3,669 110,793 0,000577

40:37,0 215,51 0,021848 7,282667

0,0351

0,027465

-0,6226

3,661 110,575 0,000644

40:41,0 215,62 0,021941 7,313667

0,035756

0,028233

-0,6135

3,661 110,575 0,000669

40:47,0 215,73 0,021818 7,272667

0,035355

0,027823

-0,6171

3,593 108,841 0,000702

40:52,0 215,74 0,021756 7,252

0,035192

0,027666

-0,618

3,593 108,841 0,000734

40:57,0 215,62 0,021771 7,257

0,035154

0,027598

-0,6193

3,593 108,841 0,000759

41:02,0 215,12 0,021702 7,234

0,035185

0,027696

-0,6168

3,623 109,039 0,000785

41:07,0 215,66 0,021617 7,205667

0,034853

0,027335

-0,6202

3,623 109,039 0,000818

41:12,0 215,7 0,021995 7,331667

0,035563

0,027944

-0,6185

3,615

108,15

1 0,000844

41:16,0 215,71 0,021717 7,239

0,035262

0,027781

-0,6158

3,615

108,15

1 0,00087

41:22,0 215,51 0,021956 7,318667

0,035617

0,028041

-0,6165

3,642

108,85

5 0,000895

41:27,0 215,63 0,022018 7,339333

0,03571

0,028112

-0,6166

3,642

108,85

5 0,000928

41:31,0 198,89 0,01999 6,663333

0,03215

0,025177

-0,6217

3,628

109,05

2 0,000953

41:37,0 199,01 0,020229 6,743

0,03252

0,025467

-0,6219

3,628

109,05

2 0,000983

41:42,0 198,9 0,020052 6,684

0,032204

- -0,6227

3,65 106,28 0,001012

0,025195

41:47,0 198,9 0,020206 6,735333

0,032381

0,025301

-0,624

3,65

106,28

0,001042

41:51,0 198,93 0,020052 6,684

0,032034

0,024982

-0,626

3,677

105,82

0,001066

41:57,0 199 0,020098 6,699333

0,032374

0,025381

-0,6207

3,658

106,43

0,001089

42:01,0 198,75 0,019967 6,655667

0,03208

0,025106

-0,6224

3,658

106,43

0,001113

42:06,0 198,82 0,020159 6,719667

0,032296

-0,02523

-0,6241

3,686

106,55

0,001137

42:12,0 198,73 0,020082 6,694

0,032366

0,025378

-0,6206

3,686

106,55

0,001166

APÊNDICE C – (Cont.) - Lâmpada fluorescente Potência

22 W

Classe 2 - Fase A - 3 lâmpadas/fase

Hora

Tensã

o rms

(Volts)

Demand

a por

fase kW

Demand

a de

uma

lâmpad

a (W) kVA kVAR FP

Vthd

(%)

Ithd

(%)

Energia

(kWh)

42:17,0 198,88 0,020244 6,748

0,032489

0,025408

-0,6232

3,675 105,264 0,00119

42:22,0 198,99 0,019967 6,655667

0,032235

-0,02531

-0,6193

3,664 106,213 0,001214

42:26,0 198,93 0,020098 6,699333

0,032374

0,025378

-0,6208

3,664 106,213 0,001244

42:36,0 215,53 0,022134 7,378

0,036104

0,028522

-0,613

3,683 107,455 0,001302

42:41,0 215,68 0,022026 7,342

0,035903

0,028351

-0,6135

3,656 110,063 0,001335

42:47,0 215,41 0,022072 7,357333

0,036065

0,028528

-0,6118

3,656 110,063 0,001367

42:51,0 215,44 0,022003 7,334333

0,035779

0,028215

-0,6149

3,647 109,824 0,001393

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www.eletrobras.gov.br/procel

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http://www.clasponline.org – Julho de 2007

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[ 30 ] Contagem da População 2007 – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística -

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[ 33 ] Guimarães, Luiz Carlos - Distribuição de Energia Elétrica - IX Encontro Nacional

dos Conselhos de Consumidores de Energia Elétrica - ABRADEE – Novembro/2006

[ 34 ] Dugan, R.C., McGranaghan, M.F., Santoso, S., Beaty H.W. Eletrical Power System

Quality, 2nd Edition.McGraw-Hill. (2002)

[ 35 ] Teixeira, Mateus D.; Paulillo, Gilson - Avaliação do Impacto de Lâmpadas

Fluorescentes Compactas na Rede de Distribuição da Copel – II SPEE – setembro/2004

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[ 38 ] Penna, C.; Rezende, J.W. - Avaliação das Características Elétricas, de Iluminamento

e de Suportabilidade a Chaveamento de Lâmpadas Fluorescentes Compactas - II CITENEL

- outubro/2003

APÊNDICE D - RELAÇÃO DE MODELOS DE LÂMPADAS FLUORESCENTES COMPACTAS DISPONÍVEIS NO MERCADO

LOCAL EM FEVEREIRO/2007 - DADOS TÉCNICOS CONSTANTES DAS EMBALAGENS

Fabricante Potência (W) Corresponde a

incandescente

de: (W)

Classificação

na Etiqueta

PROCEL

Selo

PROCEL

Fluxo

Luminoso

(lm)

Eficiência

Luminosa

(lm/W)

FP Vida

mediana

(h)

Garantia

(ano)

Procedência Preço

(R$)

TASCHIBRA

7 30 A Não 300 - 0,5 5.000 - China 8,79

TASCHIBRA

15 60 A Não 700 - 0,5 8.000 - China 7,87

TASCHIBRA

21 80 B Não 1.160 55 0,65 8.000 1 China 8,89

EMPALUX 7 30 - - 363 51 >0,5 8.000 1 China 8,60

EMPALUX 9 40 - - 476 53 >0,5 6.000 1 - 8,81

EMPALUX 9 40 A Sim 480 56 >0,5 8.000 1 China 8,81

EMPALUX 15 70 A Não 870 62 >0,5 8.000 1 China 10,97

EMPALUX 20 80 A Não 1.100 63 >0,5 8.000 1 China 12,48

Luz Leste

11 55 - - - - - - - China 7,87

Luz Leste

15 75 - - - - - - - China 12,72

Philips 9 40 - Não 400 50 - 3.000 - China 13,63

Philips 15 75 A Não 825 55 - 6.000 1 China 11,24

Philips 15 75 A Sim 810 58 0,6 8.000 1 China 12,45

Philips 20 100 A Não 1.100 61 0,6 6.000 1 China 14,98

Philips 20 100 A Não 1.250 63 - 6.000 1 China 15,99

FLC

11 50 A Não 618 56 0,5 8.000 1 China 7,80

FLC

15 75 A Sim 917 61 0,5 8.000 1 China 9,50

FLC

15 80 A Não 978 65 0,5 8.000 1 China 9,31

Avant 9 50 B Não 500 56 0,55 8.000 - China 7,40

Avant 20 80 A Não 1.124 62 0,55 8.000 - China 10,81

Xelux

15 75 B Não - - - 8.000 0,5 R.P.China

Xelux

25 130 B Não - - - 8.000 0,5 R.P.China

OSRAM 11 60 A Não 600 - - 6.000 1 China 10,90

OSRAM 15 75 A Não 800 - - 6.000 1 China 10,78

OSRAM 20 100 B Não 1.100 - - 6.000 1 China 10,95

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