Conservação de Energia

Conservação de Energia

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Conservaçãode EnergiaConservação de Energia

Eficiência Energética de Equipamentos e Instalações

3a Edição

Eletrobrás / PROCEL EDUCAÇÃO

Universidade Federal de Itajubá FUPAI

Itajubá, 2006

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA Eficiência Energética de Equipamentos e Instalações

Coordenação

Milton César Silva Marques (Eletrobrás/PROCEL) Jamil Haddad (Universidade Federal de Itajubá) André Ramon Silva Martins (Universidade Federal de Itajubá)

Autores*

Afonso Henriques Moreira Santos Alexandre Augusto Simões André Ramon Silva Martins Augusto Nelson Carvalho Viana Cláudio Ferreira Edson da Costa Bortoni Eduardo Crestana Guardia Electo Eduardo Silva Lora Fábio José Horta Nogueira Flávio Neves Teixeira Jamil Haddad José Antônio Cortez Luiz Augusto Horta Nogueira Manuel da Silva Valente de Almeida Marcelo José Pirani Marcos Vinícius Xavier Dias Milton César Silva Marques** Osvaldo Venturini Paulo Henrique Ramalho Pereira Gama Pedro Paulo de Carvalho Mendes Roberto Akira Yamachita Valberto Ferreira da Silva

* Professores e Pesquisadores da Universidade Federal de Itajubá ** Eletrobrás / PROCEL

Equipe de diagramação e criação de capa:

Marcos Vinícius Xavier Dias Mariângela Dieb Farah

Revisão de texto: Patrícia Machado Silva

A publicação do livro “Conservação de Energia: Eficiência Energética de Equipamentos e Instalações” só foi possível graças ao apoio do PROCEL EDUCAÇÃO, subprograma do PROCEL - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica, cuja secretaria executiva encontra-se na Eletrobrás, empresa do Ministério de Minas e Energia.

A reprodução parcial ou total desta obra só é permitida com a devida autorização dos autores. As opiniões mencionadas na presente publicação são de responsabilidade dos autores e não representam necessáriamente o ponto de vista da Eletrobrás / PROCEL.

Ministro Silas Rondeau Cavalcante Silva

DEpARTAMENTO NACIONAl DE DESENVOlVIMENTO ENERGÉTICO

Diretora Laura Cristina da Fonseca Porto

Ministro Fernando Haddad

CENTRAIS ElÉTRICAS BRASIlEIRAS S. A. - Eletrobrás presidente Aloísio Vasconcelos pROGRAMA NACIONAl DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ElÉTRICA- pROCEl

Secretário Executivo João Ruy Castelo Branco de Castro

Supervisão Luiz Eduardo Menandro de Vasconcellos Hamilton Pollis

Coordenação Geral Milton César Silva Marques

UNIVERSIDADE FEDERAl DE ITAJUBÁ

Reitor Renato de Aquino Faria Nunes

FUpAI presidente Djalma Brighenti

Ficha Técnica

PrefácioXV
ApresentaçãoXVII

Capítulo 1 – O pROCEl EDUCAÇÃO Milton César Silva Marques

1.1. PROCEL na educação básica2
1.2. PROCEL EDUCAÇÃO nas instituições de ensino superior (IESS)7
1.3. PROCEL EDUCAÇÃO nas escolas técnicas de nível médio8

Capítulo 2 – ENERGIA: CONCEITOS E FUNDAMENTOS Luiz Augusto Horta Nogueira

2.1. Definições13
2.2. As formas de energia15
2.3. As leis das conversões energéticas21
2.4. Recursos energéticos29
2.5. Terminologia energética31
2.6. Referências bibliográficas37

Capítulo 3 – ENERGIA E MEIO AMBIENTE Electo Eduardo Silva Lora e Flávio Neves Teixeira

3.1. Introdução43
3.2. Consumo e reservas de energia no mundo45
3.3. Consumo e reservas de energia no Brasil5
3.4. A energia e o efeito estufa59
3.5. O protocolo de Kyoto69

Índice

3.6. A energia e a chuva ácida7
3.7. A poluição do ar nas megacidades79
3.8. A geração termelétrica e a poluição do ar80
3.9. Padrões de qualidade do ar e de emissão89
3.10. Controle de emissões de poluentes durante a conversão energética95
conservação e eficiência......................................................................................... 110
3.12. Referências bibliográficas123

3.1. A prevenção da poluição durante a conversão de energia:

Capítulo 4 – AUDITORIA ENERGÉTICA Luiz Augusto Horta Nogueira

4.1. Introdução129
4.2. Uma questão de terminologia130
4.3. A auditoria energética e a eficiência dos sistemas energéticos131
4.4. A auditoria energética na prática134
4.5. Comentários e sofismas finais144
4.6. Referências bibliográficas146

Capítulo 5 – TARIFAÇÃO DE ENERGIA ElÉTRICA Jamil Haddad, Paulo Henrique Ramalho Pereira Gama e Eduardo Crestana Guardia

5.1. Introdução149
5.2. Sistema elétrico153
5.3. Definições e conceitos154
5.4. Tensão de fornecimento160
5.5. Estrutura tarifária162
5.7. ETST – Energia temporária para substituição170
5.8. ICMS: cobrança e sua aplicação171
5.9. Cobrança de multa e seu percentual171
5.10. Fator de potência ou energia reativa excedente171
5.1. Análise do perfil de utilização de energia elétrica177
5.12. A importância dos indicadores de eficiência energética186
5.13. Comercialização de energia189
5.14. Referências bibliográficas193

Capítulo 6 – ANÁlISE ECONOMICA EM CONSERVAÇÃO DE ENERGIA Edson da Costa Bortoni e Afonso Henriques Moreira Santos

6.1. Introdução195
6.2. O fluxo de caixa195
6.3. Critérios para tomada de decisão198
6.4. Tópicos avançados209

Capítulo 7 - IlUMINAÇÃO Roberto Akira Yamachita, Jamil Haddad e Marcos Vinícius Xavier Dias

7.1. Introdução213
7.2. Definições213
7.3. Lâmpadas incandescentes225
7.4. Lâmpadas de descarga227
7.5. Cálculo de iluminação238

Capítulo 8 – BOMBAS DE FlUXO E VENTIlADORES Augusto Nelson Carvalho Viana

8.1. Introdução249
8.2. Conceitos e definições250
8.3. Comportamento das bombas de fluxo e ventiladores267
8.4. Análise da bomba operando com rotação constante e variável273
8.5. Balanço de energia no conjunto moto-bomba ou moto-ventilador274
8.6. Laboratórios de ensaios de bombas276
8.7. Considerações e comentários287
8.8. Referências bibliográficas290

Capítulo 9 – REFRIGERAÇÃO E AR CONDICIONADO

Marcelo José Pirani, Osvaldo Venturini, Alexandre Augusto Simões e Manuel da Silva Valente de Almeida

9.1. Introdução293
9.2. Conceitos importantes294
9.3. Refrigeração por compressão de vapor300
9.4. Refrigeração por absorção de vapor313
9.5. Bombas de calor315
9.6. Ar condicionado320
9.7. Fluidos refrigerantes330
9.8. Termoacumulação340
9.9. Conservação de energia em sistemas de refrigeração344

Capítulo 10 – CAlDEIRAS E FORNOS André Ramon Silva Martins e Fábio José Horta Nogueira

10.1. Introdução349
10.2. Conceitos basicos349
10.3. Combustíveis356
10.4. Combustão363
10.5. Fornos e caldeiras371
10.6. Isolantes térmicos e refratários384
10.7. Eficiência térmica388
10.8. Referências bibliográficas394

Capítulo 1 – ACIONAMENTOS COM MOTORES DE INDUÇÃO TRIFÁSICOS Edson da Costa Bortoni e Afonso Henriques Moreira Santos

1.1. Introdução397
1.2. A maquina “Motor de Indução”398
1.3. Motor de alto rendimento402
1.4. Partida de motores414
1.5. Análise térmica420
1.6. Aplicação eficiente424
1.7. Fatores de influência no desempenho de motores427
1.8. Análise econômica430
1.9. Economia de energia com o uso de controles de velocidade432

Capítulo 12 – COMpRESSORES E AR COMpRIMIDO Fábio José Horta Nogueira

12.1. Introdução439
12.2. Histórico439
12.3. Importância do ar comprimido441
12.4. Compressores442
12.5. Tópicos básicos sobre termodinâmica449
12.6. Instalações de ar comprimido461
12.7. Aumento da eficiência energética467
12.8. Referências bibliográficas473

Capítulo 13 – TRANSFORMADORES

Edson da Costa Bortoni, Pedro Paulo de Carvalho Mendes, Cláudio Ferreira e Roberto Akira Yamachita

13.1. Características construtivas477
13.2. Perdas elétricas em transformadores481
13.3. Cálculo das perdas em um transformador485
13.4. Cálculo da eficiência de um transformador487
13.5. Operação de transformadores em paralelo489
13.6. Novas tecnologias490
13.7. Operação otimizada494

Capítulo 14 – INVERSORES DE FREQUÊNCIA Valberto Ferreira da Silva e José Antônio Cortez

14.1. Introdução503
14.2. Diagrama em blocos503
14.3. Sentido do fluxo de potência504
14.4. A técnica de geração das tensões505
14.5. Outras técnicas505
14.6. Funcionamento interno509
14.7. Inversor trifásico510
14.8. Características do MIT514
14.9. Aplicações515
14.10. Inversores microprocessados518
14.1. Tendências521
14.12. Referências bibliográficas523

Capítulo 15 - QUAlIDADE DA ENERGIA ElÉTRICA Paulo Henrique Ramalho Pereira Gama

15.1 Introdução525
sobre a qualidade da energia elétrica ............................................................... 563

15.2. Os programas de conservação de energia elétrica e seus impactos

por algumas medidas de conservação ............................................................. 572
15.4. Quantificação e contabilização das perdas devido aos harmônicos582

15.3. Exemplos de medidas de distorções harmônicas causadas 15.5. Referências bibliográficas ....................................................................................... 589

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