UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

PAULO NICHELLE JUNIOR

ANÁLISE DE EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA E USO DE FONTES

DE ENERGIA RENOVÁVEIS EM UMA GRANJA DE RECRIA DE AVES

CURITIBA

2010

PAULO NICHELLE JUNIOR

ANÁLISE DE EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA E USO DE FONTES

DE ENERGIA RENOVÁVEIS EM UMA GRANJA DE RECRIA DE AVES

Monografia apresentada à disciplina Projeto

de Conclusão de Curso como requisito

parcial à conclusão do Curso de Graduação

de Engenharia Elétrica , Setor de

Tecnologia, Departamento de Engenharia

Elétrica, Universidade Federal do Paraná.

Orientador: Prof. Dr. Alexandre Rasi Aoki.

CURITIBA

2010

TERMO DE APROVAÇÃO

PAULO NICHELLE JUNIOR

ANÁLISE DE EFICIENTIZAÇÃO ENERGÉTICA E USO DE FONTES

DE ENERGIA RENOVÁVEIS EM UMA GRANJA DE RECRIA DE AVES

Trabalho de graduação apresentado à disciplina de Projeto de Graduação como

requisito parcial à conclusão do curso de Graduação de Engenharia Elétrica da

Universidade Federal do Paraná

Prof. Alexandre Rasi Aoki, Dr.

Prof.ª Thelma S. Piazza Fernandes, Dra.

Prof. Odilon Luis Tortelli, M.Sc

Curitiba

PR

RESUMO O objetivo central deste trabalho é avaliar a implantação de ações de eficiência energética com o uso de fontes renováveis de energia, como por exemplo, a solar, em uma granja de recria de aves de forma a quantificar de maneira transparente os benefícios técnico-econômicos atingidos. Com o atual cenário de degradação do meio ambiente e a possível escassez de combustíveis fósseis, este trabalho ganha grande relevância na busca por alternativas limpas para o aproveitamento de energias renováveis. Com a grande importância da avicultura brasileira e paranaense no mercado mundial, o uso eficiente da energia através da substituição de sistemas de aquecimento a gás por sistemas solares, neste estudo de caso, caracteriza formas de se obter um desenvolvimento sustentável, comprovadas através de análises de investimentos e de benefícios sócio-ambientais. Uma comparação econômica do sistema de aquecimento solar, com o uso conjunto de fonte auxiliar de energia elétrica, em relação ao sistema de aquecimento a gás é feita dando ênfase à atratividade do investimento realizado pela granja de recria de aves. Além das questões econômicas, também são apresentados resultados relacionados aos benefícios sócio-ambientais atingidos pela implantação do sistema solar de aquecimento de água.

Palavras-chave: Eficiência energética. Energias renováveis. Sistemas de aquecimento de água. Granja de recria de aves.

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – Componentes do coletor solar ..............................................................26

Figura 2.2 – Reservatório térmico com resistência auxiliar........................................26

Figura 2.3 – Representação gráfica do fluxo de caixa ..............................................28

Figura 3.1 – Vista aérea da Granja Araucária ...........................................................31

Figura 3.2 – Vestiário da barreira principal ...............................................................33

Figura 3.3 – Registro para água quente e fria nos chuveiros ...................................33

Figura 3.4 – Procedimento de Banho orientado pelo Programa de Qualidade Total

Perdigão ....................................................................................................................34

Figura 3.5 – Aquecedores a gás modelo 001190E da barreira principal ..................35

Figura 3.6 – Aquecedor de passagem AUTOMAX 314BAB localizado no núcleo

1..................................................................................................................................36

Figura 3.7 – Cilindro de GLP à esquerda e aquecedor a gás de acumulação modelo

0160RBE localizado no núcleo 6 à direita .................................................................37

Figura 3.8 – Representação ilustrativa dos Coletores Solares da Argus Aquecedores

(A – largura, B – comprimento, C – altura).................................................................39

Figura 3.9 – Coletores Solares da Barreira Principal.................................................39

Figura 3.10 – Representação ilustrativa de um reservatório da Argus Aquecedores (A

– diâmetro externo, B – comprimento, C – altura total)..............................................40

Figura 3.11 – Reservatório térmico da Barreira Principal...........................................40

Figura 3.12 – Sistema de Coletores Solares instalado no núcleo 6...........................41

Figura 4.1 – Quadro de energia da barreira central...................................................44

Figura 4.2 – MARH-21 instalado no quadro de energia.............................................45

Figura 4.3 – Diagrama do esquema de ligação do MARH-21 no quadro de

energia........................................................................................................................46

Figura 4.4 – Tensões de fase das fases A, B e C ao longo dos sete dias de

análise........................................................................................................................47

Figura 4.5 – Tensões de linha das fases A, B e C ao longo dos sete dias de

análise........................................................................................................................48

Figura 4.6 – Perfil de carga nas fases A, B e C durante os sete dias de

análise........................................................................................................................48

1

Figura 4.7 – Potências ativas ao longo de sete dias nas três fases..........................50

Figura 4.8 – Potências reativas ao longe de sete dias nas três fases.......................50

Figura 4.9 – Gráfico com o fluxo de caixa durante 10 anos.......................................54

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 – Consumos totais de gás para banhos...................................................37

Tabela 4.1 – Disposição dos elementos entre as fases A, B e C..............................45

Tabela 4.2 – Valores médios, mínimos e máximos de tensão de fase......................47

Tabela 4.3 – Valores médios, mínimos e máximos de correntes das três fases.......49

Tabela 4.4 – Consumos e fatores de potência totais nas três fases..........................51

Tabela 4.5 – Demandas máximas de potência ativa e reativa...................................51

Tabela 4.6 – Tarifas da Copel para o Sistema horo-sazonal VERDE do grupo

A3a.............................................................................................................................52

Tabela 4.7 – Valores dos consumos totais em cada período....................................53

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 8

1.1 CONTEXTO ........................................................................................................... 8

1.2 OBJETIVOS ........................................................................................................ 10

1.3 ESTRUTURA DO DOCUMENTO ........................................................................ 11

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 12

2.1 ENERGIA ............................................................................................................ 12

2.1.1 Fontes de Energia ............................................................................................ 12

2.1.1.1 Fontes de Energia Não-renováveis ............................................................... 13

2.1.1.2 Fontes de Energia Renováveis ..................................................................... 13

2.2 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ................................................................................ 16

2.3 TECNOLOGIAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA ................................................. 20

2.3.1 Aquecedores de água de passagem ................................................................ 21

2.3.1.1 Aquecedores de passagem elétricos............................................................. 21

2.3.1.2 Aquecedores de passagem a gás ................................................................. 22

2.3.2 Aquecedores de água de acumulação ............................................................. 23

2.3.2.1 Aquecedores de acumulação elétricos .......................................................... 23

2.3.2.2 Aquecedores de acumulação a gás .............................................................. 24

2.3.2.3 Aquecedores solares de acumulação............................................................ 25

2.4 MÉTODOS DE ANÁLISE DE INVESTIMENTOS ................................................. 27

2.4.1 Fluxo de Caixa ................................................................................................. 27

2.4.2 Taxa Mínima de Atratividade (TMA) ................................................................. 28

2.4.3 Valor Presente Líquido (VPL) ........................................................................... 28

2.4.4 Taxa Interna de Retorno (TIR) ......................................................................... 29

2.4.5 Payback ............................................................................................................ 29

2.5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 29

3 ESTUDO DE CASO ............................................................................................... 31

3.1 CARACTERIZAÇÃO DA GRANJA ARAUCÁRIA ................................................. 31

3.1.1 Procedimento de Biossegurança ...................................................................... 33

3.1.2 Especificação do sistema de aquecimento a gás ............................................. 34

3.1.3 Implementação do sistema de aquecimento solar ........................................... 38

4 MEDIÇÕES E ANÁLISES ...................................................................................... 43

4.1 MEDIÇÕES ......................................................................................................... 43

4.2 ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA ..................................................................... 46

4.3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 55

5 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 57

6 REFERÊNCIAS ...................................................................................................... 59

8

1 INTRODUÇÃO

1.1 CONTEXTO

A domesticação e criação de aves, que hoje se conhece como avicultura,

teve origem há vários séculos. Acredita-se que esta prática teve início no continente

asiático e posteriormente, ao longo da história, se espalhou para o resto do mundo.

Foram os portugueses que trouxeram as primeiras aves ao Brasil, no início do

século XX.

É a partir dessa época que estas aves passaram a ser criadas para

produção de ovos e carnes, tendo como objetivo inicial o consumo próprio através

de uma cultura tradicional e familiar. E com o passar dos anos, o mercado/comércio

se tornou o foco dessa produção. É o que hoje se conhece por avicultura industrial.

Após a década de 40, teve início a modernização da avicultura industrial na

América do Norte. Com isto, este setor passou a ser mais valorizado e ganhar maior

importância no mundo. No Brasil, a moderna avicultura começou a se desenvolver

com mais intensidade, a partir da década de 60, nas regiões sul e sudeste.

A crescente industrialização agrícola pela qual o Brasil passou nas últimas

décadas, somada ao aumento do consumo e da oferta de carne de frango, tornaram

a avicultura um dos principais setores do agronegócio do país, e também, o que

mais cresceu nos últimos anos. Segundo dados do Ministério do Desenvolvimento,

Indústria e Comércio Exterior (MDIC), desde 2004 o Brasil é o maior exportador de

carne de frango do mundo, totalizando 3.637.697 toneladas de carne do gênero em

12 meses, entre abril de 2009 e março de 20101, exportadas para mais de 125

países, representando mais de 30% do comércio mundial.

O país também figura entre os maiores produtores de carne de frango,

ficando atrás somente dos Estados Unidos e China, segundo a Associação

1 AVISITE – O Portal da Avicultura na Internet. Disponível em:

http://www.avisite.com.br/economia/estatistica.asp?acao=exportacao. Acesso em: 25/05/2010

9

Brasileira dos Produtores e Exportadores de Frangos (ABEF)2, produzindo

aproximadamente 9.700.000 toneladas no ano de 2007, aparecendo, também como

um dos maiores consumidores per capita, tendo passado de aproximadamente 10

kg/habitante/ano no início da década de 80, para mais de 35 kg/habitante/ano em

2008.

O estado do Paraná pode ser considerando como um dos principais

responsáveis pelo sucesso do Brasil na produção de frangos. Segundo pesquisa

realizada pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) no primeiro

trimestre de 2009, o Paraná liderou a produção de frango no Brasil com mais de

25% dos abates de frangos realizados em todo o país, desbancando os estados de

Santa Catarina e Rio Grande do Sul, segundo e terceiro colocado respectivamente.

A avicultura se insere como a atividade que mais depende de tecnologia

dentre os demais setores da agropecuária do país. Pela grande importância que a

avicultura representa na economia do Brasil, e principalmente no estado do Paraná,

pelo crescimento acelerado e pela grande competitividade entre as empresas

produtoras de frangos, faz-se necessária a redução nos custos da produção.

Devido ao acervo tecnológico de que necessita, a energia elétrica figura

entre os principais gastos no processo produtivo do setor avícola. Para Pogi e

Piedade Jr. (1991) a energia elétrica na avicultura é essencial e cada vez mais se

torna fundamental o seu uso de forma racional devido aos custos que vem

alcançando.

De acordo com Ferreira e Turco (2000), é importante conservar e

racionalizar energia. Como em qualquer outro setor dependente de energia elétrica,

cada vez mais as empresas ligadas a avicultura vem se preocupando com a questão

energética, isto devido ao custo da energia estar alto e as fontes não-renováveis

como petróleo e carvão serem finitas e causarem impactos no meio ambiente.

Assim, a eficiência energética ganha bastante destaque nas empresas como fator de

competitividade no mercado globalizado.

O papel da energia elétrica na avicultura industrial ganha destaque quando

comparado com todos os demais custos de produção. Em média a energia elétrica

2 ABEF – Associação Brasileira dos Produtores e Exportadores de Frangos. Disponível em:

http://www.abef.com.br/Estatisticas/MercadoMundial/MercadoMundial.php. Acesso em: 25/05/2010

10

corresponde entre 30% e 40% dos custos totais no processo de produção, podendo

chegar em alguns casos até a 60%. Com a globalização e a alta competitividade do

mercado, os produtores cada vez mais necessitam de processos automatizados na

criação de aves, os quais são dependentes da energia elétrica, para se manterem

vivos no mercado.

Percebe-se, então, o quanto a energia elétrica está vinculada à produção

avícola, o quanto é essencial e importante. Conforme já mencionado, a energia

corresponde a um dos principais custos deste tipo de produção e, por tanto, faz-se

necessário encontrar maneiras de utilizá-la de forma mais eficiente e econômica.

Dessa forma, não pode haver desperdício e devem ser buscadas alternativas de

redução permanente de custos, destinando os recursos economizados para outras

áreas, tornando assim, a atividade e a empresa cada vez mais competitiva.

Esta pesquisa foi iniciada com a motivação de destacar os benefícios que o

uso racional e eficiente da energia elétrica pode trazer ao planeta, à população e ao

produtor avícola; ressaltar a importância da avicultura na economia brasileira e

paranaense e a influência do uso da energia elétrica neste tipo de produção; propor

e incentivar o uso de fontes alternativas de energia que ajudem a diminuir os gastos

das empresas e os danos causados ao meio ambiente, levando em conta o grande

número de propriedades que necessitam de energia para o aquecimento de água

usada na higienização dos trabalhadores que atuam nesta atividade, já que, o banho

é indispensável para manter a biossegurança.

1.2 OBJETIVOS

Com base no panorama da avicultura no Brasil hoje, o presente trabalho foi

escrito com a perspectiva de avaliar a implantação de ações de eficiência energética

e o uso de fontes alternativas de energia em uma granja de recria de aves; e

quantificar os benefícios técnicos e econômicos sustentados pela implementação

prática das ações de eficiência energética através de medições de campo.

11

1.3 ESTRUTURA DO DOCUMENTO

A partir do contexto da avicultura no Brasil e no estado no Paraná, e do

entendimento sobre análise do uso da energia elétrica e de seu uso eficiente neste

setor do agronegócio, o trabalho foi dividido em quatro capítulos para melhorar

abordar o estudo de caso relativo à Granja Araucária de recria de aves.

O segundo Capítulo consiste em uma Revisão Bibliográfica, abordando as

variadas fontes de energia e conceituando eficiência energética, ou seja, a

promoção de usos inteligentes da energia, na perspectiva do desenvolvimento

sustentável. E com foco na análise de tecnologias de aquecimento de água, sob o

aspecto da eficiência energética.

O Estudo de Caso é abordado no Capítulo 3, expondo dados e informações

referentes à granja de recria estudada, como procedimentos de biossegurança e

especificações dos sistemas de aquecimento de água.

As medições e análises dos sistemas de aquecimento de água realizadas

para quantificar o uso dos mesmos são apresentadas no Capítulo 4. No decorrer

deste capítulo se encontram todos os resultados referentes à avaliação da

implementação das ações de eficiência energética. São estes resultados, somados

ao cenário do Estudo de Caso, que embasam a conclusão do presente trabalho.

12

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 ENERGIA

Segundo La Rovere (1985), a energia é um conceito que apresenta múltiplos

aspectos. No entanto a palavra tem origem do idioma grego onde pode ser definida

como “a capacidade para realizar trabalho”.

Toda e qualquer atividade só se torna possível de ser realizada com o uso

de uma ou mais fontes de energia. Seja no simples ato de piscar os olhos, como na

construção de um alto edifício, de uma ou de outra forma a energia está presente e

se torna a base da vida de todos os indivíduos.

2.1.1 Fontes de Energia

A energia utilizada por todos os seres humanos do planeta é proveniente do

meio ambiente das mais variadas fontes. É de acordo com o quanto estas fontes

energéticas são consideradas ilimitadas dentro da nossa escala temporal, que elas

são classificadas, de duas formas bem distintas: as renováveis e as não-renováveis.

Segundo a Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação,

em FAO (1976), as energias classificadas em não-renováveis correspondem aos

combustíveis fósseis, como carvão mineral, petróleo e gás natural, e aos

combustíveis nucleares; já as energias renováveis compreendem os produtos

originários do processo fotossintético, como biomassa em geral, lenha e dejetos

agrícolas; energia solar (calor e luz), hídrica, hidráulica (quedas de água), eólica, dos

oceanos (mares, das ondas, diferença de temperatura) e geotérmica.

13

2.1.1.1 Fontes de Energia Não-renováveis

As fontes de energia não-renováveis são aquelas em que o tempo de

reposição é muito superior ao tempo de seu uso, ou seja, esses recursos são

limitados e estão fadados a esgotar. Assim, a possibilidade desses recursos serem

repostos em tempo hábil para uma nova utilização, é inexistente.

Estas fontes de energia são as mais utilizadas atualmente para abastecerem

o sistema energético mundial, e ao mesmo tempo são as que mais geram problemas

ambientais. E por isso, são também denominadas como “energias sujas” (SILVA,

2009).

Entre os principais impactos ambientais e sociais causados pela queima de

combustíveis fosseis, está o aquecimento global. SILVA (2006) explica que o

aquecimento global é gerado pela emissão de gases de efeito estufa como o dióxido

de carbono (CO2). Sendo este, o resultado da queima destes combustíveis fósseis.

Ainda segundo a autora, o aquecimento global é extremamente preocupante, pois

pode desencadear um processo irreversível de efeito estufa.

Devido às reservas das fontes de energia não- renováveis serem finitas e

causarem muitos problemas ambientais, o planeta todo hoje procura incentivar e

caminhar rumo ao uso de outras fontes de energia ecologicamente corretas, como

as renováveis.

2.1.1.2 Fontes de Energia Renováveis

Nos últimos anos, os recursos naturais e renováveis têm sido o foco de

inúmeras pesquisas, impulsionadas pelo aumento das preocupações com o meio

ambiente, muito por causa de problemas ecológicos e do aquecimento global,

gerados pela utilização de combustíveis fósseis. O aproveitamento correto das

fontes renováveis é um excelente modo de substituir as “energias sujas” e evitar os

danos que as mesmas causam ao planeta.

14

“As fontes de energia renovável são aquelas em que os recursos naturais

utilizados são capazes de se regenerar, ou seja, são considerados inesgotáveis”3, o

que as torna extremamente vantajosas em relação às energias não-renováveis. Se

comparadas também, em relação aos riscos ao meio ambiente, são geralmente

menores os danos causados pelas renováveis.

Atualmente podemos ver um exemplo do que a geração de energia através

de combustíveis fósseis pode causar ao planeta, visto os terríveis acontecimentos

com vazamento de óleo na região do Golfo do México no ano de 2010. As

preocupações com este tipo de acidente levam nações a repensar as políticas de

geração de energia, como os Estados Unidos, onde presidente Barack Obama,

defendeu em um pronunciamento oficial a necessidade urgente de se desenvolver

as energias renováveis, pois são delas que o futuro do planeta depende.4

Com base nos dados da Bloomberg New Energy Finance, grupo que fornece

informações para investidores no setor de energia renovável e mercado de carbono,

os pesquisadores do instituto americano Pew classificaram o Brasil como o quinto

maior investidor em energias renováveis do mundo, com aproximadamente R$ 13,2

bilhões no ano de 2009, ficando atrás apenas de China, Estados Unidos, Grã-

Bretanha e Espanha respectivamente. Segundo o Pew, mesmo em meio às recentes

crises econômicas, o investimento global nestas fontes de energia dobrou nos

últimos cinco anos, representando assim a enorme preocupação das nações com a

importância das “energias limpas” para o futuro do planeta.5

Entre as mais promissoras e principais fontes de “energias limpas” se

encontra a energia solar, que é obtida através da luz e do calor que atingem a

superfície terrestre, provenientes do Sol.

“O Sol é indubitavelmente a fonte de energia inesgotável da Terra” (ALVES

FILHO, 2003, p. 141), se renova todos os dias, não causa danos ao ecossistema,

não polui e é extremamente abundante em praticamente todos os cantos do planeta,

3 PORTAL BRASILEIRO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS – Fontes de energia renovável. Disponível

em: http://energiarenovavel.org/index.php/Fontes-de-Energia-Renovavel. Acesso em: 02/06/2010. 4 ECODESENVOLVIMENTO.ORG – Informação para um mundo sustentável. Disponível em:

http://www.ecodesenvolvimento.org.br/noticias/em-pronunciamento-oficial-obama-defende-o-fim-do. Acesso em: 17/06/2010. 5 BBC – BRASIL. Notícias: Economia. Disponível em:

http://www.bbc.co.uk/portuguese/noticias/2010/03/100326_energialimpa_ba.shtml. Acesso em: 02/06/2010.

15

o que torna a energia solar a principal solução para regiões afastadas aonde não é

possível obter outras formas de energia. E “grande parte das fontes de energia

conhecidas – solar, biomassa, eólica, combustíveis fósseis e hidroelétrica –

decorrem direta ou indiretamente do sol” (Idem).

Para Turrini (1993), a proximidade das condições de captação e consumo da

energia solar, geralmente dentro das propriedades que utilizam essa fonte, é

extremamente importante para o desenvolvimento sustentável do país.

O planeta Terra recebe do Sol anualmente cerca de 1,7 x 1017 Wh. Este

número corresponde a aproximadamente mil vezes o consumo de energia de todo o

planeta. Segundo Fernandes; Guaronghi (2005), uma fonte de energia com todo

este potencial que ainda irá durar cerca de seis bilhões de anos, e que, além disto, é

gratuita e limpa, seria irracional não buscar o seu uso por todos os meios

tecnicamente possíveis.

Segundo estimativas feitas pela Agência Internacional de Energia (IEA),

cerca de 11% da eletricidade do mundo será gerada por energia solar em 2050, isto

irá significar uma geração de três mil gigawatts com capacidade para produzir 4,5 mil

terawatt-hora de eletricidade ao ano.6

No Brasil, apesar da energia solar ser pouco difundida, a expectativa é de

que ela cresça bastante nos próximos anos movida por incentivos do governo e dos

dois grandes eventos que acontecerão no país em 2014 e 2016: a Copa do Mundo

de Futebol e as Olimpíadas, respectivamente.7 Com o aumento da demanda

energética que estes eventos irão causar se faz necessária a busca por outras

fontes de energia que possam complementar a matriz energética nacional e abram o

caminho para alternativas mais sustentáveis.

O aumento do consumo de energia e dos bens em geral, por qual o planeta

vem passando ano após ano, e as preocupações com o meio ambiente e a

qualidade de vida são os fatores mais discutidos hoje em dia como apontava Dória

(1976). A autora já demonstrava a necessidade de conservar os recursos não

renováveis, manter os recursos renováveis, diminuir a erosão e reduzir os índices de

poluição.

6 ENERGIA.COM.BR - Eficiência energética. Disponível em:

http://www.energias.com.br/new.php?not=139. Acesso em: 03/06/2010. 7 Idem. Disponível em: http://www.energias.com.br/new.php?not=142. Acesso em: 03/06/2010.

16

Visto a grande importância que a energia tem para o mundo todo e os

problemas a quais a sua ausência ou o seu uso de forma exagerada estão

relacionados é que se faz necessário a sua utilização de modo eficaz e inteligente.

Por isso, a importância da “crescente consciência mundial sobre a necessidade da

adoção de novos padrões de geração e consumo das energias compatíveis com o

desenvolvimento e o uso sustentáveis dos recursos energéticos” (PORTO, 2008).

O que conseqüentemente significa reduzir a emissão de poluição, gerada

por fontes de energia não-renováveis, através da utilização de tecnologias mais

limpas e eficientes. E também, por meio do aperfeiçoamento da eficiência

energética, pois o alto consumo de energia pode levar a conseqüências

indesejáveis.

2.2 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

Quando se fala em eficiência energética, fala-se em ofertar um determinado

serviço com o mesmo nível de qualidade, porém com uma considerável redução no

consumo de energia. E é muito mais do que uma simples opção energética, é uma

alternativa estratégica para expandir a segurança de abastecimento de energia ao

mercado nacional.

A eficiência energética é uma atividade técnico-econômica que pode ser

descrita como um conjunto de medidas bem definidas que proporcionará uma

redução nos custos de consumo de energia e/ou água mantendo o mesmo nível de

qualidade e de produção8.

Além de vantagens econômicas, associadas ao aumento da produtividade

energética, o uso eficiente da energia tem sido motivado pelo aumento da

competitividade dos bens e serviços produzidos e principalmente pelos benefícios

ambientais causados pelo menor consumo energético (MARQUES, 2001).

O uso da energia e principalmente sua produção têm impactos significativos

sobre o meio ambiente, como a poluição do ar e da água, aquecimento global

8 Idem. Disponível em: http://www.energias.com.br/eficienciaenergetica.html. Acesso em: 03/06/2010.

17

causado por gases de efeito estufa, destruição da camada de ozônio provocado

pelas emissões de CFC (clorofluorcarbono) e até nas modificações do ecossistema

com as construções de hidroelétricas. Estes efeitos negativos ao meio ambiente são

tão importantes, que em alguns países industrializados, se tornam o principal motivo

de intervenções no campo energético, ficando acima das preocupações com fatores

econômicos.

Promover a eficiência energética é usar o conhecimento de forma aplicada,

empregando os conceitos de engenharia, economia e administração aos sistemas

energéticos independente da motivação (MARQUES, 2007).

A energia não consumida nas perdas pode vir a ser utilizada para algum fim útil, com vantagens imediatas. Por exemplo, diversas medidas de redução do consumo de energia elétrica, como a substituição de lâmpadas incandescentes por fluorescentes e a adequação dos motores de indução às cargas acionadas, requerem investimentos da ordem de 5 a 15 US$/MWh economizado, custos muito inferiores aos requeridos para se gerar esta energia a partir dos sistemas convencionais do Sistema Elétrico, estimados em termos marginais acima de 60 US$/MWh. Ou seja, liberar um kWh reduzindo o desperdício custa neste caso quatro vezes menos do que produzir um kWh adicional (MARQUES, 2001, P. 97)

A maior vantagem da eficiência energética como visto, é a de quase sempre

ser um processo mais barato que o próprio processo de produção de energia, com

isto se reduz a necessidade de investir em infra-estrutura e energia (JANUZZI,

1997). Além disso, a melhoria da eficiência energética traz outras vantagens como a

economia de recursos naturais, como o petróleo e o gás e a diminuição dos custos

de produção, possibilitando assim, a produção de bens mais baratos e competitivos.

A eficiência energética ganhou grande importância na década de 90, quando

ocorreram vários debates durante a Conferência Mundial do Meio Ambiente no Rio

de Janeiro, a Eco 92, sobre o aumento das emissões de gases do efeito estufa.

Muitos resultados foram obtidos nesta conferência, onde se destaca o acordo

internacional sobre Mudanças Climáticas, que objetivava estabilizar as

concentrações de gases do efeito estufa na atmosfera procurando evitar a

catastrófica interferência humana no clima do planeta (MENKES, 2004).

A conferência realizada no Japão em 1997 foi responsável pela criação do

Protocolo de Kyoto, no qual “os países participantes concordaram em relação à

necessidade de redução das emissões de gases de efeito estufa” (MARQUES,

2001). O Protocolo implementou como um dos principais compromissos a serem

18

cumpridos pelas partes: aumentar a eficiência energética em setores relevantes da

economia nacional. O que fez com que muitos países criassem e reestruturassem

agências de eficiência energética para tentar alcançar as metas e cronogramas

estipulados pelo protocolo adotado (MENKES, 2004).

Para conseguir atingir essas metas e cronogramas sem que diminuíssem a

produção, a maioria dos países começou a adotar políticas de eficiência energética

que atingissem toda a cadeia energética, indo desde a produção da energia até o

seu consumo, bem como um maior uso de fontes renováveis de energia na matriz

energética.

No Brasil, muito já se avançou na evolução da eficiência energética, antes

mesmo do surgimento das preocupações com a crise energética de 2001, através

da criação de programas de incentivo e conscientização como o Programa Nacional

de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL) da Eletrobrás, o Programa Nacional

da Racionalização do uso dos Derivados do Petróleo e Gás Natural (CONPET)

sobre coordenação da Petróbras e os Programas Anuais de Eficiência Energética do

Setor Elétrico da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).

Demonstrar a importância e a viabilidade econômica de ações de combate

ao desperdício de energia elétrica e de melhoria da eficiência energética de

equipamentos, processos e usos finais de energia, são os objetivos desses

programas segundo a ANEEL.

Apesar de todos estes programas e incentivos, ainda há muito que fazer no

país. As reformas do setor energético ainda deixam a eficiência energética em

segundo plano. Com este comportamento, o Brasil se assemelha com muitos dos

países que implementaram a reforma.

A crise energética de 2001 gerou na sociedade como um todo, um alerta

para a necessidade de conservar a energia e usá-la de modo mais eficiente. Isto

causou um visível crescimento da conscientização e participação da sociedade

neste tema.

Após esta crise de 2001, surgiram no país muitas empresas que prestam

serviços de otimização energética. Empresas estas conhecidas como Energy

Service Companies (ESCOs), ou seja, empresas especializadas em eficiência

energética.

19

As ESCOs evoluíram dos países industrializados e suas principais

características são o fato de assumirem todos os riscos de performance de um

projeto reforçando suas garantias através de capacidade técnica e empresarial, e de

trazerem capacidade de engenharia financeira (INEE, 2001).

A decisão de se explorar comercialmente as oportunidades de conservação de energia, através de empresas exclusivamente dedicadas a esta tarefa, decorre do fato que existe considerável evidência que os consumidores de energia, deixados simplesmente ao sabor das forças de mercado, demonstram pouca inclinação para explorar, por iniciativa própria, a maioria das oportunidades economicamente viáveis de conservação de energia com que se defrontam no cotidiano. Isso se deve tanto a falta de informações quando ao receio de se exporem demasiadamente a riscos ou ainda as elevadas taxas de juros cobradas sobre investimentos considerados marginais (SOUZA JR, 1996, p. 192)

O PROCEL em parceria com outros órgãos governamentais, instituições

estrangeiras, universidades, associação de fabricantes, ESCO’s, etc, tem

desenvolvido alguns programas de investimento de energia eficiente no Brasil, como

o Programa Rede de Cidades Eficientes em Energia Elétrica, o Programa Nacional

de Iluminação Pública – Reluz e o Programa de Etiquetagem (MENKES, 2004).

Em 17 de outubro de 2001, foi sancionada pelo Presidente da República a

lei número 10.295 que trata da Política Nacional de Conservação e Uso Racional de

Energia. Em seu artigo 2º, a lei conhecida como Lei da Eficiência Energética, prevê

que o poder executivo estabelecerá “níveis máximos de consumo específico de

energia, ou mínimos de eficiência energética, de máquinas e aparelhos

consumidores de energia fabricados e comercializados no país” (BRASIL, 2001).

Os aparelhos mais eficientes energeticamente, além de trazerem benefícios

para o setor energético, também proporcionam bons resultados para outros setores

da sociedade. Por exemplo, quando se estimula o aperfeiçoamento tecnológico em

um aquecedor de água com o objetivo de diminuir o consumo de energia, além disto,

pode-se obter também uma redução no consumo de água.

Com a consolidação da Lei Nacional de Eficiência Energética, as seguintes

metas buscam ser alcançadas em pequeno, médio e/ou longo prazo (HADDAD,

2005):

Retirada de aparelhos menos eficientes energeticamente do mercado;

Obter uma substancial economia de energia ao longo do tempo;

20

Estimular o desenvolvimento de novas tecnologias devido à fabricação de

equipamentos com mais eficiência energética;

Aumentar a competitividade industrial do país;

Reduzir gastos dos consumidores;

Colaborar com a redução dos impactos sócio-ambientais, através do uso de

equipamentos que consomem menos energia.

Apesar de todas as leis e programas de incentivo e conscientização, os

governos tendem a agir somente nos momentos de crise, deixando de lado os

objetivos de eficiência energética que são permanentes, em períodos fora da crise.

Uma política de eficiência energética é extremamente diferente de um

programa emergencial para reduzir o consumo, enquanto a conservação procura

reduzir o consumo sem que ocorra a diminuição dos serviços prestados através de

ações que devem ser permanentes e que atinjam seus objetivos em médio e longo

prazo geralmente, os programas “forçados” impõem mudanças comportamentais nos

consumidores, cortes de produção e diversas ações emergenciais que procuram

obter os resultados em um curto espaço de tempo (INEE, 2001).

Energia eficiente é a prioridade máxima na mudança para um padrão de

energia sustentável. Padrão este, que depende da utilização da energia e dos

recursos de forma consciente e equilibrada, ou seja, através do aumento do uso de

recursos renováveis e o uso moderado de recursos não-renováveis em tecnologias

avançadas. Uma vez que um dos maiores problemas no século 21 está diretamente

relacionado à forma como a energia é produzida, transportada, armazenada e

empregada.

2.3 TECNOLOGIAS DE AQUECIMENTO DE ÁGUA

A água quente é de grande importância para o bem estar e higiene do ser

humano, o que a torna um aspecto essencial da vida moderna.

21

Com o passar dos anos o homem foi desenvolvendo inúmeras alternativas

para o aquecimento de água, passando das mais antigas, através da queima de

lenha, até as mais atuais como o aquecimento através do Sol. Hoje há diversas

opções no mercado para atender a demanda de água quente no país, estas se

encontram divididas de duas formas: aquecedores instantâneos (também

conhecidos como aquecedores de passagem) e aquecedores de acumulação.

2.3.1 Aquecedores de água de passagem

Aquecedores de passagem são aqueles que produzem água quente

somente quando algum ponto de consumo requisita. São acionados para aquecer a

água instantaneamente, ou seja, no momento em que é requisitada a água quente

estes aquecedores começam a esquentar a água fria que chega pelo sistema

hidráulico e assim atendem a demanda de água aquecida solicitada no momento.

Este grupo de aquecedores é o mais encontrado no país devido à facilidade

de instalação, menor espaço que ocupa e por serem produtos de menor preço no

mercado. Os aquecedores instantâneos podem ser de dois tipos principais:

alimentados a energia elétrica ou a gás.

2.3.1.1 Aquecedores de passagem elétricos

O principal representante deste grupo é o chuveiro elétrico, que é uma

invenção brasileira. Este sistema de aquecimento consiste em um dispositivo

simples, no qual se encontra uma câmara que contém uma resistência elétrica

dentro. Ao ser aberta a válvula do sistema hidráulico, a água que entra no chuveiro

elétrico movimenta uma membrana através da força mecânica e esta fecha o circuito

elétrico acionando a resistência. Através do efeito Joule, a temperatura da

resistência aumenta e passa a trocar calor com a água elevando sua temperatura. O

dispositivo tem seu funcionamento interrompido quando se fecha a válvula hidráulica

22

e cessa o abastecimento de água na câmara onde a resistência elétrica se encontra,

fazendo com que a membrana volte à posição inicial abrindo o circuito e desligando

a resistência. (ZOELLNER, 2005).

O controle da temperatura de aquecimento se dá pela vazão de água.

Quanto mais o registro for aberto maior volume de água trocará calor com a mesma

resistência elétrica e vice versa. Os chuveiros elétricos usuais também possuem

diferentes configurações para serem melhores aproveitados durantes diferentes

estações do ano. Estas configurações nada mais são que variações na resistência

elétrica. Um chuveiro simples com as configurações de inverno e verão possui um

valor de resistência para ser usado durante o inverno, onde a água atinge

temperaturas mais elevadas, e no momento que a chave é mudada para o modo

verão o valor da resistência muda para a configuração em que a água é menos

aquecida.

Segundo a tabela de consumo de energia elétrica em chuveiros9 do Instituto

Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO), a potência

dos chuveiros varia em torno de 3 a 8 kW conforme cada modelo, possuindo todos

estes modelos rendimentos de mais de 95%.

Neste grupo de aquecedores elétricos também se encontram torneiras

elétricas e aquecedores centrais de passagem, ambos possuem o mesmo princípio

de funcionamento do chuveiro elétrico.

2.3.1.2 Aquecedores de passagem a gás

São dispositivos preparados para operar com gás natural ou gás liquefeito

do petróleo (GLP). Neste tipo aquecedor de passagem, a água passa por um

sistema de serpentina, geralmente feita de cobre, e esta é gradualmente aquecida

pela queima do gás através de um ou vários queimadores, elevando assim a

temperatura da água dentro das mesmas. (ZOELLNER, 2005).

9 INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Tabela de

consumo de energia elétrica - chuveiros elétricos. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pbe/chuveiro.pdf. Acesso em: 10/06/2010.

23

Este sistema é mais moderno e complexo que os chuveiros elétricos, pois

possui controladores eletrônicos para acendimento automático e para ajustarem a

temperatura que a água irá atingir e assim evitando o desperdício de gás.

Segundo a tabela de consumo e eficiência energética em aquecedores

instantâneos a gás10 do INMETRO, as potências são das mais variadas, partindo de

valores de cerca de 5 kW até valores na casa dos 70 kW, com eficiências que

variam de 78% a 86% conforme o modelo.

Os aquecedores a gás proporcionam um maior conforto para o usuário com

temperaturas mais elevadas mesmo em grandes vazões de água se comparado

com os chuveiros elétricos.

Ao contrário do chuveiro elétrico, os aquecedores a gás necessitam de

encanamento duplo, ou seja, é preciso possuir um cano para a água quente que

vem do aquecedor e um para água fria do sistema hidráulico. Assim para atingir a

temperatura desejada é preciso controlar a vazão de água quente e fria através dos

registros de cada encanamento.

2.3.2 Aquecedores de água de acumulação

Este tipo de aquecedor sempre é composto de duas partes: um reservatório

térmico e uma fonte de aquecimento. O reservatório térmico é interno ou externo, e

é conectado de alguma forma com a fonte de calor. A água deste reservatório fica

em constante aquecimento, pois este sistema possui controladores de temperatura

para não deixarem a água atingir limites inferiores aos limites pré-programados.

A vantagem deste tipo de aquecedor em relação aos de passagem é a

possibilidade de atender vários pontos simultâneos.

2.3.2.1 Aquecedores de acumulação elétricos

10 INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Tabela de

consumo de energia elétrica - Aquecedores de água a gás instantâneos. Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pbe/aquecedorAgua.pdf. Acesso em: 10/06/2010.

24

O aquecedor de acumulação elétrica é comumente chamado de boiler. Este

sistema é composto por uma resistência elétrica (fonte de calor) acoplada a um

termostato que são os responsáveis pelo aquecimento, através do efeito Joule, e

pela regulação da temperatura da água que está contida dentro do reservatório

térmico. O termostato é pré-definido com certo valor de temperatura e sempre que a

água atingir esta temperatura definida o termostato aciona a resistência para que a

mesma comece a esquentar a água, mantendo assim valores praticamente

constantes de temperatura.

O reservatório térmico geralmente é produzido em cobre ou aço inoxidável.

Neste recipiente há uma entrada para a água fria vinda do sistema hidráulico e uma

saída para a água quente abastecer todos os pontos de consumo. As tubulações de

água quente são revestidas por um isolamento térmico que visa aumentar a

eficiência do sistema todo.

Estes equipamentos possuem eficiência entre 68% e 82%, e trabalham

geralmente com potências de 2 kW a 3 kW, segundo tabela de eficiência e

consumo11 do INMETRO.

Este sistema de aquecimento necessita de encanamento duplo para levar

água aos pontos de consumo, pois a água quente sai do boiler e a água fria vem

pelo sistema hidráulico em separado. A regulagem de temperatura é feita igualmente

ao sistema de aquecimento instantâneo a gás, através do controle de vazão da água

quente e fria nos registros hidráulicos.

2.3.2.2 Aquecedores de acumulação a gás

O sistema de aquecimento de acumulação a gás tem o mesmo princípio de

funcionamento que o boiler, a água fria é aquecida e fica armazenada no

reservatório térmico. A diferença neste sistema está apenas na fonte de

aquecimento, enquanto no boiler a água é aquecida através da resistência elétrica,

11

INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial. Tabela de consumo de energia elétrica - Aquecedores elétricos de água por acumulação (boiler). Disponível em: http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pbe/boiler.pdf. Acesso em: 10/06/2010.

25

no aquecedor de acumulação a gás é feito através da queima de gás em um

processo semelhante ao aquecedor de passagem a gás.

Este sistema possui uma eficiência inferior ao sistema de aquecimento

instantâneo a gás e necessita um maior espaço para ser instalado, fatos estes que

estão causando o desuso deste tipo de equipamento.

2.3.2.3 Aquecedores solares de acumulação

Um sistema de aquecedores solares é composto por coletores solares,

reservatório térmico, rede hidráulica de distribuição de água quente e fria, e na

maioria dos casos uma fonte auxiliar de energia, responsável por aquecer a água

em períodos de pouca incidência solar e estações mais frias do ano.

Os coletores solares são dispositivos responsáveis por transformarem a

radiação eletromagnética solar em energia térmica, aproveitado para o aquecimento

de um fluxo de fluído como a água (ABRAVA, 2008).

Segundo a Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado,

Ventilação e Aquecimento (ABRAVA), basicamente um coletor solar é formado da

seguinte maneira:

Cobertura transparente, geralmente feita em vidro, responsável por causar o

efeito estufa e evitando que a radiação infravermelha saia do interior do coletor;

Aleta ou placa coletora, feito de materiais de alta condutividade térmica como os

metais, com uma pintura preta fosca para captar o máximo de radiação solar e

converter em calor; Flauta, que é um conjunto de tubos, normalmente feitos em

cobre, por onde circula em seu interior a água para realizar a troca de calor;

Isolamento térmico, quase sempre feito em lã de vidro, e que serva para diminuir

as perdas de calor com o ambiente; Caixa externa feita em alumínio, aço,

material plástico ou madeira, que é responsável por dar toda a sustentação para

o conjunto.

A Figura 2.1 exemplifica o conjunto final de um coletor plano com cobertura.

26

Figura 2.1 – Componentes do coletor solar.

Fonte: ABRAVA

Os reservatórios térmicos do sistema de aquecimento solar são

responsáveis por acumular a água aquecida pelos coletores de forma a evitar o

máximo a perda de calor para o meio externo (ABRAVA, 2008).

Visto que há períodos de pouca incidência solar, se faz necessário o uso de

fontes auxiliares de aquecimento para manter os mesmos níveis de água aquecida

dos dias de muita incidência solar. O sistema de aquecedores solares na maioria

dos casos usa resistências elétricas acopladas a termostatos dentro do reservatório

térmico, dispositivo idêntico aos acumuladores elétricos já citados, para manter a

temperatura da água no nível desejado como se pode ver na Figura 2.2.

Figura 2.2 – Reservatório térmico com resistência auxiliar. Fonte: ABRAVA

27

Além da eletricidade é possível usar gases combustíveis para auxiliar no

aquecimento do sistema solar. Chaguri (2008) descreve uma série de combinações

possíveis com sistemas de aquecimento a gás auxiliando nos sistemas solares.

A circulação de água entre os coletores solares e o reservatório térmico

pode ocorrer de duas maneiras: circulação natural e circulação forçada. A circulação

natural funciona pelas diferenças de pressão e densidade da água quente e fria

contidas no sistema, agindo assim de forma natural sem a necessidade de forças

externas. A circulação forçada é feita com o auxílio de uma bomba instalada no

sistema. Um dispositivo controlador de temperatura aciona a bomba sempre que a

diferença de temperaturas entre os coletores solares e o reservatório térmico

superar um valor pré-programado pelo controlador, procurando manter sempre

constante a diferença de temperaturas do sistema (ABRAVA, 2008).

2.4 MÉTODOS DE ANÁLISE DE INVESTIMENTOS

Para se racionalizar o uso dos recursos de capital, se faz necessária uma

análise prévia dos investimentos. O conhecimento das técnicas especiais para

solução de um problema de análise de investimentos é estudado pela Engenharia

Econômica, a qual se baseia na matemática financeira.

2.4.1 Fluxo de Caixa

A base de todas as técnicas de análise de investimentos é o fluxo de caixa.

Segundo Madeira (2008), o fluxo de caixa se trata de uma representação gráfica de

entradas e saídas de recursos monetários ao longo de um determinado período, ou

seja, uma demonstração visual de receitas e despesas distribuídas pela linha do

tempo futuro como pode ser visto na Figura 2.3 a seguir.

28

Figura 2.3 – Representação gráfica do fluxo de caixa.

O fluxo de caixa tem grande importância, pois facilita aos administradores

tomarem decisões importantes de investimentos com base em uma visão futura dos

recursos financeiros de uma empresa (MADEIRA, 2008).

2.4.2 Taxa Mínima de Atratividade (TMA)

É um custo de oportunidade de capital, que varia de investidor para

investidor, representado sob a forma de taxa de juros onde se pode considerar um

investimento atrativo quando este, no mínimo, render o equivalente a esta taxa de

juros (PAMPLONA, 2006).

2.4.3 Valor Presente Líquido (VPL)

É um método de análise de investimentos onde se compara na data de inicio

do projeto, todas as receitas e despesas esperadas e projetadas no fluxo de caixa

utilizando a taxa mínima de atratividade imposta pelo investidor (PAMPLONA, 2006,

2005).

29

Um investimento é considerado economicamente atrativo neste método

quando o valor presente líquido for positivo, significando assim que o valor presente

nas entradas de caixa é maior que o valor presente nas saídas de caixa. Quanto

maior for o valor presente, mais atrativo é considerado o investimento.

2.4.4 Taxa Interna de Retorno (TIR)

É a taxa de juros onde o valor presente de todos os fluxos de entrada é igual

ao valor presente de todos os fluxos de saída, ou seja, a TIR é a taxa que torna nulo

o VPL de um investimento. A taxa interna de retorno deve ser comparada a taxa

mínima de atratividade para verificar a rentabilidade do investimento. Para que um

investimento seja considerado atrativo neste método é preciso que a TIR seja maior

que a TMA (PAMPLONA, 2006, 2005).

2.4.5 Payback

Payback ou método do tempo de recuperação do investimento é o método

mais simples e popular para análise de um investimento. Este método consiste

simplesmente em quantificar, através do fluxo de caixa, o período necessário para

recuperar o investimento feito inicialmente, ou seja, o momento em que o lucro

líquido alcançado ao longo do tempo determinado se torna igual ao investimento

inicial (PAMPLONA, 2006).

2.5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Após as conferências da Eco 92 e a criação do Protocolo De Kyoto, o

planeta voltou seus interesses em direção ao meio ambiente. Os incentivos ao uso

de energias renováveis e menos poluentes, e métodos mais eficientes para o

aproveitamento da energia consumida ganharam grande importância no cenário

30

mundial. O planeta passou a se preocupar com a escassez das fontes de energias

não renováveis e com os prejuízos ambientais que as mesmas causam.

Entre estas fontes de energias renováveis a que merece grande destaque é

a energia solar. Abundante para grande parte do planeta, esta energia é limpa e

praticamente inesgotável. Fazer um melhor aproveitamento da mesma é uma

alternativa para num futuro próximo enfrentarmos os desafios do novo mílênio. A

vantagem para a sociedade vem do uso eficiente dos recursos energéticos

renováveis, de forma distribuída e a um custo mais baixo, evitando também o

aumento freqüente das tarifas de energia.

O sol irradia anualmente cerca de 10.000 vezes o consumo de energia

mundial em um ano. Cada metro quadrado de coletores solares instalados evita a

inundação de 56 metros quadrados de terras férteis com a construção de usinas

hidroelétricas12.

O uso do aquecimento de água através de energia solar é uma alternativa

extremamente promissora para o planeta e especialmente para o Brasil que possui

altos índices de irradiação solar. Apesar dos altos custos de aquisição, os sistemas

solares continuam sendo um ótimo meio de contribuir com o uso eficiente de energia

e evitar a degradação do meio ambiente.

12

PORTAL BRASILEIRO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS – Energia Solar. Disponível em: http://energiarenovavel.org/index.php/Energia-Solar. Acesso em: 02/06/2010.

31

3 ESTUDO DE CASO

Para a realização do presente estudo de caso foi efetuado um levantamento

de dados. As informações foram fornecidas pelo proprietário da Granja Araucária,

senhor Paulo Nichelle, e também obtidas com os fabricantes dos equipamentos de

aquecimento.

3.1 CARACTERIZAÇÃO DA GRANJA ARAUCÁRIA

A Granja Araucária está localizada no município de Carambeí, divisa com

Castro (Latitude -24º 47’ 28” e Longitude 50º 00’ 43”) no estado do Paraná - Brasil, e

possui como principal função a “recria de aves matrizes”. A Granja cria aves a partir

de 01 dia de idade até que elas completem 22 semanas e estejam aptas a se

tornarem matrizes poedeiras. Neste momento, as aves são transferidas para outras

Granjas pertencentes aos Parceiros Integrados da Empresa Perdigão Agroindustrial

S/A (atual BRF). A Figura 3.1 mostra a vista aérea parcial da Granja Araucária.

Figura 3.1 – Vista aérea da Granja Araucária

32

A Granja é composta por: uma barreira sanitária principal e seis grupos de

aviários, denominados núcleos de criação de aves, enumerados de 1 a 6, separados

entre si por florestas que funcionam como barreiras sanitárias vegetais.

A barreira principal possui área construída de aproximadamente 300 m²

composta por: escritório, três vestiários, lavanderia, refeitório, almoxarifado, sala de

treinamento e sistema de desinfecção de veículos, materiais e demais objetos que

necessitam entrar nas dependências da Granja. Os vestiários são equipados com

um total de 14 chuveiros e o refeitório possui uma torneira, todos alimentados por

água quente e fria.

Cada um dos núcleos é composto de: uma barreira sanitária secundária,

semelhante à barreira principal, porém, com dimensões menores, e quatro aviários,

sendo estes galpões com aproximadamente 1.800 m² de área coberta e totalmente

fechada, onde são alojadas as aves. Todas as barreiras dos núcleos possuem as

mesmas características, são compostas por: dois vestiários, um refeitório e um

depósito de materiais. Os vestiários são equipados com um total de 4 chuveiros e o

refeitório possui uma torneira, todos alimentados com água quente e fria. As Figuras

3.2 e 3.3 mostram como são os vestiários da Granja Araucária.

Toda a água utilizada na Granja é captada através de três poços artesianos

e distribuída para os aviários, barreiras e demais áreas de apoio através de uma

rede hidráulica subterrânea.

A capacidade total de alojamento da Granja é de aproximadamente 220 mil

aves. Todavia, nunca está totalmente ocupada em função dos chamados “vazios

sanitários”, tempo que os aviários/núcleos devem permanecer sem aves no intervalo

entre a saída de um lote e a entrada de um novo. O vazio sanitário é determinado

por orientações legais dos órgãos sanitaristas estaduais e federais e orientações

técnicas da Agroindústria. Em média a ocupação da Granja é de 75% da

capacidade.

33

Figura 3.2 – Vestiário da barreira principal Figura 3.3 – Registro para água quente e fria

nos chuveiros.

3.1.1 Procedimento de Biossegurança

A Granja Araucária segue o procedimento padrão de biossegurança

estabelecido pelo Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento - MAPA,

Superintendência Federal de Agricultura no Paraná – SFA/PR, do Serviço de

Sanidade Agropecuária – SEDESA, sendo orientado localmente pelo Programa de

Qualidade Total da Perdigão - QTP. A necessidade de rigor nos procedimentos se

justifica por ser a Granja de Recria a responsável em produzir Matrizes com

qualidade e produtividade suficiente para manter o Brasil como um dos principais

países produtores e exportadores de aves.

Está fixado em todos os vestiários (Figura 3.4 abaixo) o procedimento

adotado nos banhos, para garantir um controle sanitário eficiente no acesso de

pessoas à Granja. Este procedimento é obrigatório para todas as pessoas que

passarem pela barreira principal, se repetindo na entrada e saída de qualquer um

dos seis núcleos (funcionários prestadores de serviços e visitantes).

34

Figura 3.4 – Procedimento de Banho orientado pelo Programa de Qualidade Total Perdigão

O quadro médio de funcionários é de 40 trabalhadores registrados e mais 5

terceirizados. Em média entram diariamente na Granja de segunda-feira a sábado.

Dos 40 funcionários, em média 31 tomam 3 banhos ao dia (um banho na entrada da

barreira principal, um banho na entrada do núcleo e um banho na saída do mesmo),

pela orientação do Programa de Qualidade Total Perdigão o banho deve ser de 5

minutos. Os 5 funcionários terceirizados tomam 2 banhos ao dia (um banho na

entrada da barreira principal e um banho na saída da mesma) e os 9 funcionários

restantes tomam apenas 1 banho ao dia (um banho na entrada da barreira principal).

Aos domingos e feriados há fluxo de 10 funcionários plantonistas que

realizam apenas as atividades básicas (ex. alimentação, controle de ambiente, água,

etc) e para atender situações de emergências. Todos os 10 tomam 3 banhos nestes

dias.

3.1.2 Especificação do sistema de aquecimento a gás

Até o mês de abril de 2010 a água quente que chegava a todos os chuveiros

e torneiras dos refeitórios de todos os núcleos e da barreira principal era aquecida

35

pelo sistema de aquecedores a GLP (gás liquefeito do petróleo). Todos os

equipamentos deste sistema de aquecedores a gás são fabricados pela empresa

Orbis do Brasil e serão descritos seguindo seus dados de placa e informações

apresentadas pelos catálogos do fabricante.

Pela necessidade, a barreira principal é onde se encontra o maior volume de

água aquecida diariamente, por isso conta com 3 aquecedores a gás de acumulação

do modelo 001190E, equivalentes ao novo modelo 001190BE. Estes aquecedores

possuem as seguintes características:

Rendimento de 74%;

Potência nominal na condição padrão igual a 11,25 kW (161,7 kcal/min);

Reservatórios térmicos, fabricados em aço carbono e esmaltados por

completo13, com capacidade de armazenamento de 190 litros de água.

Termostato, acionado automaticamente, para regular a temperatura da água

desejada14.

Os 3 aquecedores estão dispostos como na Figura 3.5.

Figura 3.5 – Aquecedores a gás modelo 001190E da barreira principal.

13

ORBIS DO BRASIL. Disponível em: http://www.orbisdobrasil.com.br/?system=produtos&action=geral. Acesso em: 05/05/2010. 14

Idem.

36

Tanto o núcleo número 1 como o número 3 são alimentados com água

aquecida por um aquecedor de passagem do modelo AUTOMAX 314BAB, como

visto na Figura 3.6, com os seguintes dados:

Rendimento de 85,2%;

Potência nominal na condição padrão de 23,3 kW (333,3 kcal/min);

Termostato para regulagem de temperatura da água.

Figura 3.6 – Aquecedor de passagem AUTOMAX 314BAB localizado no núcleo 1.

Cada um dos núcleos número 2, 4 e 5 possuem um aquecedor de

acumulação do modelo 001190E , igual aos aquecedores localizados na barreira

principal vistos na Figura 3.5, com as mesmas especificações descritas

anteriormente.

No núcleo número 6 utiliza-se um aquecedor a gás de acumulação do

modelo 0160RBE instalado como na Figura 3.7, com os seguintes dados:

Rendimento de 70%;

Potência nominal na condição padrão igual a 9,3 kW (133,3 kcal/min);

Reservatório térmico feito em aço carbono e esmaltado, com capacidade para

160 litros de água;

37

Termostato para regulagem de temperatura da água.

Figura 3.7 – Cilindro de GLP a esquerda e aquecedor a gás de acumulação modelo 0160RBE

localizado no núcleo 6 a direita.

O consumo de gás correspondente a cada mês do ano de 2009 e aos quatro

primeiros meses de 2010 é dado pela Tabela 3.1. Os valores mensais da tabela

correspondem ao somatório dos consumos de gás da barreira principal mais o

consumo de todos os seis núcleos medido durante o período. Os dados referentes

ao ano de 2010 se encontram em maiores valores devido ao quadro de funcionários

aumentar de 2009 para 2010.

Tabela 3.1 – Consumos totais de gás para banhos.

Mês / Ano Consumo (kg)

Março/2009 595

Abril/2009 588

Maio/2009 621

Junho/2009 603

Julho/2009 613

Agosto/2009 630

Setembro/2009 586

38

Outubro/2009 566

Novembro/2009 590

Dezembro/2009 574

Janeiro/2010 697

Fevereiro/2010 605

Março/2010 746

3.1.3 Implementação do sistema de aquecimento solar

Com a finalidade de substituir o sistema de aquecimento a GLP instalado na

granja, a empresa Perdigão Agroindustrial S/A em parceria com a Granja Araucária

adquiriu e implantou o novo sistema de aquecimento solar. Este novo sistema tem

como objetivos principais a economia, através do corte de gastos com a aquisição

de gás, o uso de fontes de energia ecologicamente corretas, o conforto dos

funcionários que acessam a Granja e o aumento da eficiência sanitária da Granja

Araucária através da redução de acesso de veículos e pessoas responsáveis pelo

abastecimento de gás e manutenção do sistema antigo de aquecimento de água.

O novo sistema de aquecimento de água através de coletores solares é

produzido pela empresa Argus Aquecedores e não possui o Selo PROCEL

(Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica) que visa identificar os

produtos com os melhores níveis de eficiência energética.15

Para a instalação na Granja Araucária foi escolhido o sistema de

aquecedores solares Argus da linha Apolo16. O sistema foi implantado na barreira

principal e em cada um dos núcleos em menor tamanho.

15

ELETROBRAS – Procel: Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica. Disponível em: http://www.eletrobras.gov.br/elb/procel/main.asp?TeamID={95F19022-F8BB-4991-862A-1C116F13AB71}. Acesso em: 05/05/2010. 16

ARGUS AQUECEDORES – Aquecedor Solar Apolo. Disponível em: http://www.argusaquecedores.com.br/catalogos/Apolo.pdf. Acesso em: 08/05/2010.

39

No sistema da barreira principal foram instalados 25 coletores solares

dispostos lado a lado, apresentando 1,5 metro de largura por 1,0 metro de

comprimento com 0,06 metro de altura, como mostra nas Figuras 3.8 e 3.9.

Figura 3.8 – Representação ilustrativa dos Coletores Solares da Argus Aquecedores (A -

largura, B – comprimento, C – altura)

Figura 3.9 – Coletores Solares da Barreira Principal.

Este sistema conta com um reservatório térmico fabricado em aço

inoxidável, com diâmetro externo de 1 metro por 3,30 metros de comprimento e 1,40

metros de altura17, com capacidade para armazenar 2.500 litros de água. As Figuras

3.10 e 3.11 ilustram o reservatório térmico da Argus Aquecedores.

17

Idem.

40

Figura 3.10 – Representação ilustrativa de um reservatório da Argus Aquecedores (A –

diâmetro externo, B – comprimento, C – altura total).

Figura 3.11 – Reservatório térmico da Barreira Principal.

O reservatório térmico da barreira central possui 4 resistências elétricas de

apoio controladas por termostatos individuais com 3 kW cada, que possuem a

finalidade de auxiliar no aquecimento de água do reservatório quando não há

insolação suficiente.

Todo o sistema solar é gerenciado por um controlador diferencial de

temperatura da marca Microsol. Este tem como objetivo comandar a bomba de

circulação de água entre os coletores solares e o reservatório térmico. O

acionamento da bomba é feito através do diferencial de temperatura registrado pelo

41

sensor 1 localizado nos coletores solares e o sensor 2 localizado no reservatório

térmico.

Todos os núcleos possuem o mesmo sistema da barreira principal, porém

em menor tamanho. Em cada núcleo foram instalados 10 coletores solares e um

reservatório térmico com capacidade para 1.000 litros de água. Todo o sistema é

comandando pelo mesmo controlador citado anteriormente. Os reservatórios

térmicos dos núcleos são compostos por duas resistências de apoio com 3kW cada,

reguladas por termostatos individuais. A Figura 3.12 mostra o sistema instalado no

núcleo 6.

Figura 3.12 – Sistema de Coletores Solares instalado no núcleo 6.

Ao todo o sistema da Granja Araucária é composto por:

85 coletores solares;

01 reservatório térmico com capacidade para 3.500 litros de água com 4

resistências de 3kW;

06 reservatórios térmicos com capacidade para 1.000 litros de água com 2

resistências de 3kW cada;

07 bombas para circulação de água entre coletores solares e reservatório

térmico;

42

07 controladores diferenciais de temperatura;

Outros acessórios para instalação do sistema (canos resistentes a água

quente, fios e cabos elétricos, parafusos, etc.)

A vida útil de todo este sistema descrito é de 10 anos segundo o fabricante.

43

4 MEDIÇÕES E ANÁLISES

Neste capítulo serão apresentados os resultados e análises da viabilidade

técnico-econômica, bem como o plano de medição e a descrição dos equipamentos

e softwares utilizados para se fazer estas medições de campo.

4.1 MEDIÇÕES

As medições realizadas seguem o Protocolo Internacional para Medição e

Verificação de Performance (PIMVP), que no Brasil conta com a participação do

Instituto Nacional de Eficiência Energética (INEE) e do Ministério de Minas e

Energia.

Para estas medições, usou-se o método de medição parcial de retrofit

isolado do PIMVP, onde as medições de campo são feitas isoladamente no sistema

em estudo, deixando em separado o restante da instalação.

Para uma melhor exatidão dos estudos, as medições deveriam ser

realizadas em sete pontos distintos (a barreira principal e os seis núcleos que

possuem os sistemas de aquecimento solar), mas devido à falta de aparelhagem

suficiente e de tempo, só foram realizadas as medições na barreira principal,

fazendo com que os dados dos núcleos fossem estipulados para se atingir os

resultados.

Todas as medições foram realizadas com o equipamento MARH-21

fornecido pelo Instituto de Tecnologia para Desenvolvimento – LACTEC. O MARH-

21 é um medidor e registrador digital portátil de grandezas em tempo-real para

sistemas elétricos, que possui três canais de entrada para sinais de tensão, três

canais de entrada para sinais de corrente e três canais de entrada para grandezas

auxiliares.

Através dos sinais de entrada de tensão e corrente o MARH-21 calcula e

indica no mostrador os valores de tensão, corrente, potências e energia, os quais

44

foram usados no presente trabalho. Estes dados são armazenados na memória de

massa para serem transferidos para o computador e analisados de melhor forma

pelo software ANAWIN.

Algumas das características de operação do MARH-21 são dadas a seguir:

Fabricante: RMS Sistemas Eletrônicos – Brasil;

Tensão de alimentação: Pode ser alimentado diretamente pela entrada de sinal

de medição de tensão, pela entrada auxiliar em tensão alternada de 70 a 600 V

em corrente alternada ou por uma entrada em tensão contínua de 11 a 60 V em

corrente contínua;

Freqüência: 50 Hz ou 60 Hz;

Memória: 4 Mb;

Período de integralização: 10 minutos, parametrizado pelo software ANAWIN.

O programa ANAWIN é utilizado parra analisar os dados obtidos com o

registrador. Com ele é possível ler o conteúdo da memória em forma de gráficos e

relatórios para facilitar a visualização de todas as grandezas registradas no intervalo

de medição.

As medições foram realizadas no quadro de energia da barreira central da

Granja Araucária, visto na Figura 4.1. O período de medições começou às 15h40min

do dia 09/06/2010 (quarta-feira) e se estendeu até às 16h10min do dia 17/06/2010

(quinta-feira).

45

Figura 4.1 – Quadro de energia da barreira central.

Participaram do processo de medição os resistores 1, 2, 3, 4 e o controlador

diferencial de temperatura. Estes dispositivos se encontram divididos entre fases

como demonstrado na tabela 4.1 a seguir.

DISPOSITIVOS / FASES Fase A Fase B Fase C

Controlador X X

Resistência 1 X X

Resistência 2 X X

Resistência 3 X X

Resistência 4 X X

Tabela 4.1 – Disposição dos elementos entre as fases A, B e C.

A instalação do MARH-21, como visto na Figura 4.2, se deu respeitando

todos os itens de segurança do trabalho presentes na norma regulamentadora nº 10

(NR-10 – Segurança em instalações e serviços em eletricidade) como o isolamento

da área ao redor da instalação e o uso de equipamentos de proteção individual (EPI)

como calçado especial para atividades com energia elétrica, luvas isolantes,

capacete e óculos de segurança.

Figura 4.2 – MARH-21 instalado no quando de energia.

46

A Figura 4.3 demonstra o diagrama de como o MARH-21 foi instalado no

quadro de energia. As garras do tipo “jacaré” foram colocadas no barramento de

cada fase para a leitura dos sinais de tensão. Os alicates de corrente “abraçavam”

todos os fios de cada fase em separado, de modo que o alicate A medisse o sinal de

corrente do conjunto de todos os fios que estavam ligados na fase A, ocorrendo

igualmente nas fases B e C.

Figura 4.3 – Diagrama do esquema de ligação do MARH-21 no quadro de energia.

4.2 ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA

Através dos dados levantados pelas medições do MARH-21 e analisados no

ANAWIN foi possível comprovar o nível da qualidade de energia fornecida ao

sistema estudado.

Para o período de análise, foi escolhida como início a data de 10/06/2010 às

00h00min e teve uma duração de exatamente sete dias, terminando em 17/06/2010

as 00h00min. Durante o período de medições ocorreu apenas uma falta de energia

que teve a duração abaixo dos 10 minutos (período de integralização do MARH-21).

Os níveis médios, mínimos e máximos de tensões de fase são dados pela

Tabela 4.2.

47

Tabela 4.2 – Valores médios, mínimos e máximos de tensão de fase.

Com os gráficos das Figuras 4.4 e 4.5 é possível observar que as faixas de

valores apresentadas pelas tensões de fase e de linha, ao longo dos sete dias, estão

classificadas como adequadas segundo a resolução nº 505, de 26 de novembro de

2001 da ANEEL, onde impõe os limites 201 V ≤ Tensão de Leitura ≤ 231 V e 116 V ≤

Tensão de Leitura ≤ 133 V para uma tensão adequada de fornecimento.

Na Figura 4.6 se apresenta o perfil da carga instalada através dos gráficos

das tensões nas três fases medidas.

Figura 4.4 – Tensões de fase das fases A, B e C ao longo dos sete dias de análise.

48

Figura 4.5 – Tensões de linha das fases A, B e C ao longo dos sete dias de análise.

Figura 4.6 – Perfil de carga nas fases A, B e C durante os sete dias de análise.

Através da Figura 4.6 é possível notar pelo perfil de carga que a fase B é

menos utilizada em relação à fase A e C. Assim pode-se perceber um desbalanço

de carga entre as três fases, deixando duas fases (A e C) com carregamento muito

maior que a fase B como se pode ver pela média de correntes da Tabela 4.3 a

seguir.

49

Tabela 4.3 – Valores médios, mínimos e máximos de correntes das três fases.

Uma solução para este caso seria readequar as quatro resistências e o

controlador entre as três fases de modo que as correntes de cada fase se tornassem

semelhantes.

As Figuras 4.7 e 4.8 representam os gráficos de energia ativa e reativa ao

longo dos sete dias. As medições foram realizadas durante o inverno, ou seja,

estação do ano em que a região apresenta as menores temperaturas, além disso, o

período de medição coincidiu com um período de baixíssimo índice de exposição

solar, foram na maioria, dias chuvosos e/ou nublados. Devido às medições serem

feitas nesta época do ano e com as características climáticas destacadas acima, o

uso das resistências do sistema de apoio ao sistema solar é maior e mais constante,

assim os gráficos apresentam índices mais elevados proporcionando consumos de

energia maiores que em épocas mais quentes.

Com os gráficos de potência das Figuras 4.7 e 4.8 pode-se notar que há um

uso de energia razoável durante as noites para manter a água aquecida mesmo não

havendo uma demanda de água quente necessária neste horário. Isto se dá

principalmente na barreira central, onde os banhos são realizados todos no início do

dia, período no qual não houve insolação nas 12 horas anteriores e tornando assim

o sistema solar da barreira central muito mais dependente da energia auxiliar que os

50

sistemas das barreiras 1, 2, 3, 4, 5 e 6 onde os banhos são realizados durante todo

o dia. Visto isso, também poderá ser feito um estudo mais detalhado posteriormente

para checar a viabilidade do uso de timers para controlar de modo mais eficiente o

uso do sistema elétrico de apoio em períodos de menor demanda de água aquecida,

como durante as noites.

Caso esta necessidade de aquecimento de água a noite seja dispensável

como, por exemplo, de sábado para domingo onde a demanda de água quente é

muito baixa nas manhãs de domingo, pode-se usar timers para controlar de modo

mais eficiente o uso do sistema elétrico de apoio.

Figura 4.7 – Potências ativas ao longo de sete dias nas três fases.

Figura 4.8 – Potências reativas ao longo de sete dias nas três fases.

51

O consumo adotado para as análises será o consumo medido no inverno,

representando então a pior situação climática e assim o maior uso do sistema de

apoio elétrico. Nas Tabelas 4.4 e 4.5 estão descritos os dados com as demandas

máximas, consumos e fator de potência das medições.

Outro ponto importante que pode ser analisado é o fator de potência que se

encontra fora dos padrões da Copel de 0,92. Esta adequação pode ser feita

facilmente com a instalação de capacitores devidamente dimensionados, e assim

gerando mais um ponto de economia nas contas de energia evitando as multas com

o excedente de energia reativa.

Tabela 4.4 – Consumos e fatores de potência totais nas três fases.

Tabela 4.5 – Demandas máximas de potência ativa e reativa.

52

Tomando como base os valores apresentados de consumo durante os sete

dias, foram estipulados os valores para um mês. Foi multiplicado o consumo

semanal por quatro e assim estimado valores de consumo mensal.

Os consumos medidos foram 775,14 kWh no horário fora de ponta e 32,674

kWh no horário de ponta vistos na Tabela 4.4. Assim, para os consumos mensais

serão usados os valores de 3100,56 kWh no horário de ponta e 130,696 kWh no

horário de ponta. O horário de ponta é das 18h00min e se estende até as 21h00min

deixando todos os horários restantes como horários fora de ponta, segundo a

concessionária Copel.

Para estipular o consumo mensal dos seis núcleos foi tomada como base

uma média do número total de banhos na Granja Araucária (112 banhos) e uma

média com o número total de banhos na barreira central da granja (50 banhos).

Assim os 50 banhos da barreira central representam 44,65% do total de banhos da

Granja Araucária.

Com a estimativa de consumo da barreira central pode-se calcular o

consumo mensal total da Granja Araucária. Aplicando uma regra de três simples se

obtém o consumo mensal total na ponta e fora de ponta.

Para um consumo mensal de 3100,56 kWh na barreira central no horário

fora de ponta se obteve um consumo total mensal de 6944,143 kWh e para um

consumo mensal de 130,696 kWh na ponta obteve-se 292,712 kWh de consumo

total na granja.

A Granja Araucária se encontra no sistema tarifário Horo-sazonal VERDE

A3a, alimentado com tensão que varia de 30 kV a 40 kV. Segundo a resolução Nº

839 da ANEEL, de 23 de junho de 2009, as tarifas de consumo de energia para este

sistema tarifário são as descritas na Tabela 4.6 a seguir, possuindo ainda um

desconto de 10%.

Tabela 4.6 – Tarifas da Copel para o Sistema horo-sazonal VERDE do grupo A3a.

Período Consumo (R$/kWh)

Ponta Seca 0,69053

Ponta Úmida 0,67396

Fora de Ponta Seca 0,10804

53

Fora de Ponta Úmida 0,09842

O período Seco do ano corresponde aos meses de maio a novembro (7

meses) e o período Úmido corresponde aos meses de dezembro a abril do ano

seguinte (5 meses).

Para as análises, será usada a divisão entre período seco e úmido, porém

com o mesmo consumo estipulado mensalmente. Na Tabela 4.7 se tem o valor real

pago para cada consumo mensal estipulado.

Tabela 4.7 – Valores dos consumos totais em cada período.

Período Valor do Consumo (R$)

Ponta Seca 212,12

Ponta Úmida 197,27

Fora de Ponta Seca 750,24

Fora de Ponta Úmida 683,44

Somando-se os valores de consumo entre cada período, no período seco se

tem R$ 962,40 e no período úmido R$ 880,71.

Para os valores de consumo de gás será usada uma média apenas dos três

primeiros meses de 2010, visto que no ano de 2009 o quadro de funcionários era

diferente do atual. Com base na Tabela 3.1 do estudo de caso, a média de consumo

de gás nos três primeiros meses de 2010 é de 682,667 kg, com uma tarifa média de

2,60 (R$/kg). Com isto, o valor do consumo mensal médio é de R$1.774,93.

Para os cálculos dos benefícios entre os diferentes sistemas, são subtraídos

do valor do consumo médio mensal do sistema a gás, os valores do consumo médio

mensal do sistema solar. Nos meses de período seco o benefício com o novo

sistema solar é de R$812,52 mensais e para os meses de período úmido o benefício

mensal passa a ser de R$894,21. Visto que o período seco é de 7 meses, durante

este período há um benefício total de R$5.687,68 e no período úmido que dura 5

meses o benefício total é de R$4.471,08, totalizando num benefício anual de R$

10.158,769 durante 10 anos como visto no fluxo de caixa da Figura 4.9.

54

Figura 4.9 – Gráfico do fluxo de caixa durante 10 anos.

Na análise do investimento foram usados três métodos diferentes, todos se

baseando no fluxo de caixa da Figura 4.9. O método do Payback, o método do Valor

Presente Líquido (VPL) e o método da Taxa Interna de Retorno (TIR).

O método do payback consiste apenas em quantificar o período de retorno

do investimento não levando em conta as taxas de juros. Para este método basta

apenas dividir o valor total do investimento (R$78.500,00) pelo valor de benefício

anual atingido com o novo sistema de aquecimento (R$10.158,76). Assim obtém-se

um valor aproximado de 7,7 anos para recuperar todo capital investido na data

inicial. Visto que a vida útil do sistema de aquecimento em questão é dada como 10

anos pelo fabricante, por este método o investimento passa a ser atrativo.

No método do VPL se leva em conta a taxa mínima de atratividade (TMA)

que é dado pelo investidor como 12%. O VPL retorna o valor líquido atual do

investimento, com base em uma taxa de desconto (TMA = 12%) e uma série de

pagamentos futuros (valores negativos, neste caso o investimento total) e renda

(valores positivos, neste caso benefícios anuais) durante os 10 anos de vida útil do

equipamento. Com um valor de investimento de R$78.500,00 (valor negativo) e 10

parcelas de benefícios de R$10.158,76 (valores positivos), o valor presente líquido é

de –R$18.839,90 (valor negativo), ou seja, neste método mais complexo em que se

leva em conta a taxa de juros (TMA) o investimento passa a não ser mais atrativo

para o investidor, pois o VPL necessitaria ser maior que zero.

O método do TIR está relacionado com o método do VPL. A taxa de retorno

que é calculada pelo método TIR é a taxa de juros correspondente a um VPL igual a

-R$ 90.000,00

-R$ 80.000,00

-R$ 70.000,00

-R$ 60.000,00

-R$ 50.000,00

-R$ 40.000,00

-R$ 30.000,00

-R$ 20.000,00

-R$ 10.000,00

R$ -

R$ 10.000,00

R$ 20.000,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fluxo de Caixa

Ano

55

zero. Tomando como base o valor negativo do investimento e os 10 valores positivos

dos benefícios anuais o cálculo do TIR apresentará uma taxa de 5% para se atingir

um VPL próximo de zero. Visto que a taxa mínima de atratividade é de 12% (dada

pelo investidor), tendo um TIR menor que a TMA significa que o investimento não é

atrativo neste método de análise.

Se for levado em consideração apenas o mês de junho de 2009, e

estimando o consumo de gás para o número de funcionários presentes em 2010, o

consumo de gás passa a ser de 689,14 kg e representa um gasto de R$1.791,76 por

mês. Assim, refazendo todos os cálculos anteriores com estes novos valores, o

benefício anual passa a ser R$10.361,05, valor este que não difere muito do valor

encontrado anteriormente, e resultando novamente em um investimento não atrativo

no método do VPL e do TIR.

4.3 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste capítulo, pode-se comprovar a qualidade de energia que abastece o

sistema de apoio dos coletores solares. As exigências da ANEEL para uma

qualidade de energia de nível adequada foram todas verificadas através das

medições feitas com o MARH-21 e analisadas no ANAWIN.

Entretanto, o sistema de aquecimento solar em questão, analisando

simplesmente o lado econômico, não se mostrou um investimento atrativo para a

Granja Araucária. A análise dos investimentos foi feita em cima de três métodos

largamente utilizados pela engenharia econômica, o VPL, o TIR e o Payback.

Apesar de o resultado ter sido favorável no método do payback, este é um método

muito simples e errôneo, visto que não leva em consideração as taxas de juros ao

longo do tempo de análise. Os métodos de VPL e TIR, que possuem resultados

mais reais e semelhantes com o comportamento econômico, comprovaram pelas

análises realizadas que este sistema de aquecimento solar não foi um investimento

adequado com a taxa mínima de atratividade imposta pelo proprietário da granja e

assim gerando uma perda de capital ao longo dos 10 anos de vida útil do

equipamento.

56

Segundo Vieira (2001), há algumas possibilidades para o dimensionamento

correto e a programação do funcionamento destes aquecedores. O autor apresenta

várias possibilidades para se conseguir economia de energia, como o

dimensionamento correto do volume de água do reservatório térmico, o

dimensionamento correto do valor das resistências de apoio e os controles de

temperatura dos termostatos, a altura da instalação destas resistências no

reservatório térmico e o uso de um controlador horário para acionar e desligar o

sistema de apoio em horários desnecessários. Todas estas ações em conjunto

poderiam gerar economias de até 79% segundo o estudo do autor.

Este estudo pode vir a ser utilizado futuramente para tentar reverter parte do

desperdício de energia elétrica causado pelo mau dimensionamento do sistema

instalado, e assim aumentar a eficiência energética do mesmo, tornando-o um

melhor investimento para o capital do investidor.

57

5 CONCLUSÃO

A utilização da água quente é essencial ao conforto e higiene do homem, em

particular para o público-alvo deste trabalho.

Ao longo do presente trabalho, pode-se observar que o Sol é a maior fonte

de energia do planeta, além do fato de ser responsável direto ou indireto por todas

as outras fontes de energia existentes. Entretanto, o aproveitamento eficiente desta

fonte imensa de energia ainda está longe do ideal.

Hoje, com a preocupação que o planeta vem passando, em face às

questões ambientais e a possível escassez de combustíveis fósseis, fica cada vez

mais clara a necessidade de se desenvolver e difundir tecnologias para o

aproveitamento de energias renováveis e limpas como o Sol. A energia solar deve

ser explorada ao máximo e cabe a nós uma melhor divulgação e sensibilização

daqueles que não foram atingidos.

Um dos mais importantes modos de aproveitamento da energia solar é para

o aquecimento de água. Apesar de ainda possuir valores elevados de investimento

para a população, esta alternativa é viável quando analisada em relação a um maior

intervalo de tempo e levando em consideração a preservação do meio ambiente.

A utilização desta tecnologia tende a crescer muito nos anos que estão por

vir. E com a preocupação da população mundial com a sustentabilidade sócio-

ambiental, que hoje está tanto em pauta, muito será estudado e grandes avanços

irão surgir, reduzindo assim os custos de investimento com este tipo de sistema de

aquecimento de água. O que proporcionará à população uma excelente alternativa

para os sistemas de aquecimento atuais.

Além dos benefícios sócio-ambientais, o uso do aquecimento solar traz aos

consumidores finais, uma grande redução nas contas de energia se comparado com

os sistemas usuais de aquecimento. Este sistema contribui também para aliviar a

demanda de energia solicitada e promover a eficiência energética, permitindo uma

maior margem para um crescimento seguro e sustentável no sistema energético.

Com o objetivo de avaliar as implantações de ações de eficiência energética

através da substituição do aquecimento a queima de gás pelo aquecimento de água

solar, este trabalho conclui que apesar de todos os benefícios que o sistema de

58

aquecimento solar possui, neste caso em específico não se enquadra como um

investimento atrativo para a Granja Araucária. Através da análise econômica pode-

se observar que mesmo o sistema sendo pago antes do término da sua vida útil,

comprovado pelo método do payback, este investimento não é qualificado como

atrativo quando se leva em conta as taxas de juros do mercado através dos métodos

do valor presente líquido e da taxa interna de retorno.

Vale ressaltar novamente, que o estudo foi feito nas piores condições

climáticas do ano e que este sistema de aquecimento solar não possui o selo do

PROCEL de melhores níveis de eficiência energética. Porém, através de um

dimensionamento e controle mais eficiente deste sistema, podem-se atingir valores

melhores que possam vir a comprovar a atratividade do investimento e os seus

benefícios econômicos para a Granja Araucária.

Deixando o lado econômico de fora, o sistema de aquecimento solar

atendeu aos principais objetivos da Granja Araucária. Com este novo sistema se

reduziu o acesso de caminhões e outras pessoas, vindos de áreas com risco de

contaminação, para o abastecimento de gás, o que gerou uma melhoria na

biossegurança. Este sistema de aquecimento solar também contribuiu para a granja

entrar no grupo de empresas que contribui com o meio ambiente usando energias

renováveis e processos de maior eficiência energética, que ajudam na diminuição da

demanda de energia na matriz energética, na redução dos custos de produção e

diminuição das emissões de gases do efeito estufa.

Fica evidente, portanto, o quanto o uso da energia solar para aquecimento

de água é uma excelente alternativa para contribuir com o meio ambiente e em

alguns casos até se torna economicamente viável quando dimensionada

adequadamente. Esta tecnologia contribui não só com a população, como também

com o governo e acima de tudo com o planeta. Espera-se que o presente trabalho

sirva como fonte de pesquisa para trabalhos futuros e também se torne base para

tomadas de decisões, tanto do lado de quem busca conhecer esta alternativa de

aquecimento de água quanto do lado de quem incentive o seu uso.

59

6 REFERÊNCIAS

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