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Eletricidade Predial E Industrial PDF - Modulo Energias

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� Ar Comprimido A energia sem fronteiras Módulo I 1.0 Introdução Como o ar comprimido será o nosso principal assunto, vamos iniciar fazendo algumas considerações sobre energia. Se observarmos nosso planeta, encontraremos vários tipos de energia. Muitas delas já dominadas pelo homem, outras não. 2.0 Energias Solar Geotérmica Hidráulica Células de combustível Marítima Bio combustível Carvão Gás natural Bio Gás Álcool da cana de açúcar Eletricidade Raios Ventos Petróleo Magnética Atômica 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � 3.0 Mas o que é energia? Energia é um conceito muito abrangente e difícil de ser definido com poucas palavras. Ficaremos com a definição clássica da mecânica. Energia é a capacidade de realizar trabalho. A energia tem sido através da história a base do desenvolvimento das civilizações. Nos dias atuais são cada vez maiores as necessidades energéticas para a realização de qualquer tipo de trabalho e promover o desenvolvimento econômico, social e cultural. Veremos a seguir algumas destas energias: 3.1 Energia solar Não poluente e renovável, pode ser convertida em eletricidade dentro de células fotovoltáicas. Encontradas em calculadoras, aparelhos de rádio e telefones em áreas remotas, satélites espaciais, bóias de navegação, entre outros. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � 3.2 Energia dos raios Não temos ainda o domínio desta energia, mas a necessidade obrigará o homem a buscar alternativas para utilizá-la. 3.3 Energia das ondas O protótipo da primeira usina de ondas das Américas será instalado na costa do Ceará e gerará 500 KW, energia suficiente para abastecer 200 famílias. A estimativa é de que a usina entre em operação em Outubro de 2006. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � 3.4 Energia das marés A primeira grande usina movida por marés foi construída no Estuário de La Rance na Bretanha, França. Quando a maré baixa, a água é mantida em nível alto na barragem. Quando a diferença entre os dois níveis chega a três metros, a água é liberada para o mar, correndo através de 24 enormes turbinas que acionam geradores. Quando a maré sobe outra vez, a água entra pela barragem para encher o estuário, até que fique alto e o processo se inicia novamente. Pode gerar 240 milhões de watts, força suficiente para uma cidade de 300.000 habitantes. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � 3.5 Energia eólica As turbinas de vento geram eletricidade. Uma usina na Califórnia (EUA) tem 300 turbinas que fornecem energia para a área de Los Angeles. A maior usina de vento fica no Havaí: duas lâminas de 50 metros em uma torre de 20 andares. A geração de energia eólica no Brasil teve início em 1992, com a instalação de uma turbina de 75kw na ilha de Fernando de Noronha 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � Transporte de uma pá de turbina eólica 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � Hoje, nós temos instalações eólicas de grande porte nos estados do Ceará, Pernambuco, Minas Gerais e Paraná. O Brasil tinha como meta instalar 1.100mw de energia eólica no país em 2005. Esta meta foi estabelecida durante o encontro do Fórum Permanente de Energias Renováveis, realizado em Brasília. 3.7 Energia Geotérmica Nos EUA, a produção desta energia está em terceiro lugar nas fontes de energias renováveis, depois da energia hidroelétrica e da biomassa. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � 3.8 Energia nuclear Quando o núcleo do átomo é separado lentamente, a energia gerada pode ser transformada em energia elétrica. Se a fissão nuclear for brusca, dá-se uma explosão, criando-se assim a bomba atômica. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � 3.9 Energia dos ventos 3.10 Energia hidráulica Aproximadamente um quinto da energia mundial vem de hidrelétricas. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � A usina de Itaipu, tem um potencial de produção de 13 bilhões de watts, sendo 40% fornecidos ao Brasil e 60% fornecidos ao Paraguai. Construir uma hidroelétrica significa desabitar e destruir uma grande área verde, causando um indescritível impacto ambiental. A eletricidade e o petróleo são, sem dúvida, as energias mais utilizadas no mundo. Devido sua importância, faremos uma breve explanação sobre estas 2 energias. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � 3.11 Petróleo É formado a partir de decomposição de matéria orgânica. Cerca de 90% do petróleo é usado como combustível é 10% na indústria química. Economicamente, o petróleo é de grande riqueza e representa importante equilíbrio político-econômico entre países ricos e pobres. Em 1973, os árabes usaram o petróleo como arma política. Em poucas horas, os sistemas econômicos explodiram. A energia barata acabou. Posteriormente a Guerra Irã/Iraque (1979-1985) e a guerra do Golfo (1990-1991), agravaram ainda mais este problema. Quem não se lembra das longas filas que se formavam quando um novo aumento de gasolina era anunciado e os postos fechavam às sextas-feiras às 8:00h da noite para reabrirem somente às segundas-feiras. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � Foi imperativo buscar novas alternativas. O Brasil desenvolveu o carro a álcool produzido a partir da cana de açúcar. O mundo passou a investir em novas tecnologias com o objetivo de minimizar a dependência do petróleo, porém a economia mundial continua dependente do petróleo. Os riscos de uma nova crise petrolífera ainda provocam ameaças em toda a economia mundial. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � Frente a uma nova crise do petróleo, a qual se encontra sempre em iminência, o Brasil se sairá muito melhor que das vezes anteriores. Hoje, o Brasil já é auto-suficiente na produção de petróleo, temos a nosso favor o álcool e o gás natural, porém mais uma vez, a falta de planejamento de nosso governo, não nos dá a certeza da utilização destas energias. 3.12 Eletricidade Sem dúvida, a energia mais consumida na indústria é a eletricidade e isto nos obriga a tomar medidas inteligentes quanto ao seu consumo, pois é um fator determinante no custo final do produto, fazendo com que a empresa seja ”mais” ou “menos” competitiva. 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � Como podemos observar, temos muita energia à nossa disposição, algumas delas inesgotáveis. No entanto, está cada vez mais caro obtê-la e utilizá-la racionalmente, principalmente sem agredir e destruir o meio em que vivemos. 3.14 Ar comprimido O ar comprimido é a segunda energia mais consumida na indústria, porém a mais cara de todas e a mais deficientemente tratada. Para sua obtenção, temos que trocar eletricidade por pressão, mas a grande maioria das pessoas desconhece quanto custa produzir 1m³ de ar a pressão de 7bar. Os geradores de ar comprimido são máquinas “pouco eficientes”, pois da eletricidade consumida, apenas 4 a 5%, são energia útil. A energia restante é perdida sob a forma de calor. Fugas de ar comprimido e seu custo Pressão de 6bar Diâmetro do furo (milímetro) Vazão de ar (m³/min) Energia necessária (kw) 1 0,06 0,3 3 0,6 3,1 5 1,62 8,3 10 6,3 33,0 Fuga em um furo de 1mm = = 300 watts 100w 100w 100w 24h x 365 dias = 8760h x 0,3kw = 2628kw/h x R$ 0,25 = R$ 657,00/ano 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � Fuga em um furo de 3mm = = 3100 watts 8760h x 3,1kw = 27156kw/h x R$ 0,25 = R$ 6.789,00/ano Simulando uma situação Se nós inspecionarmos toda uma linha de ar desde sua geração, inclusive os equipamentos que utilizam o ar comprimido, vamos nos surpreender com a quantidade de vazamentos existente. Suponha que detectamos os seguintes vazamentos: 2 furos de 5mm = 16,6kw 3 furos de 3mm = 9,3kw = 30,70kw = 40cv 16 furos de 1mm = 4,8kw 8760h x 30,7kw = 268.932kw/ano x R$ 0,25 = R$ 67.233,00 Como calcular as fugas na linha de distribuição Temos duas formas de calcular as fugas, porém nenhum equipamento deverá estar consumindo ar, ou seja, não pode existir consumo na planta. Através do reservatório - Medindo o tempo de queda de pressão no manômetro Através do compressor - Medindo os tempos de carga e alívio num dado período 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � Exemplo 1: Um reservatório com volume de 2000 litros (2m³), inicialmente a pressão de 7,5bar, foram necessários 40 segundos para baixar 0,5bar, ou seja, de 7,5 para 7bar. Qf = Vr x (Pa – Pe)/t Qf = O valor das fugas Vr = Volume do reservatório Pa = Pressão máxima Pe = Pressão mínima t = Tempo de queda do diferencial Qf = 2000 x (7,5 – 7) / 40 = 1500 l/min = 1,5 m³/min Exemplo 2: Um compressor com capacidade de 12 m³/min, num período de 600 seg. Entrou em carga cinco vezes, com tempos iguais de 24s. Qf = Qc x t/T Qf = Valor das fugas em m³/min Qc = Capacidade do compressor em m³/min t = Unidade de tempo, durante as quais o compressor trabalhou em carga T = Tempo total (carga + alívio) t = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 = 25 x 5 = 120s T = 600s Qf = 12 x 120/600 = 2,4 m³/min = 20% 4.0 Boas práticas com o uso da energia do ar comprimido Para otimizar o consumo de energia em sistemas de ar comprimido, sugerimos os seguintes procedimentos: 1 – Desligar o compressor em todos os períodos de inatividade 2 – Produzir o ar comprimido à pressão mínima necessária 3 – Utilizar um compressor de ar corretamente dimensionado 4 – Garantir que o ar aspirado pelo compressor seja limpo e frio 5 – Recuperar o calor do sistema de refrigeração do compressor 6 – Efetuar a manutenção regular dos equipamentos da central 7 – Eliminar regularmente as fugas de ar da instalação 8 – Efetuar uma análise crítica da rede de distribuição de ar 9 – Utilizar o ar comprimido de forma racional 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br � O que mais nos interessa neste momento e o mais importante, é ter ciência que o AC é uma energia extremamente cara e todos os esforços para racionalizar seu uso são fundamentais para a redução de custos nos processos produtivos. Créditos: Eng. Gilson Macedo Santana - Ar Brasil Compressores Ltda 11 3904-8882 • www.arbrasilcompressores.com.br
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