Eficiência Energética em Instalações Elétricas Prediais e Residenciais

Este artigo trata da eficiência energética nas instalações elétricas de baixa tensão, residenciais e prediais. Esse é um assunto de grande importância na área da gestão de energia pois trata diretamente do consumo da energia elétrica, ou melhor, do modo como essa energia é consumida, ou seja, procurando promover o consumo consciente, “aproveitando a energia” da melhor maneira possível. Em projetos de instalações elétricas deve estar presente a preocupação com a eficiência da instalação, desde o correto dimensionamento dos cabos tanto de entrada quanto os de distribuição, que evita queda de tensão ou perda de energia pelo efeito joule, cálculo do baricentro para localização correta do quadro de distribuição (ou dos quadros, dependendo do tamanho da edificação), até a escolha dos equipamentos que serão utilizados na instalação, como motores, lâmpadas, entre outros que podem haver em uma instalação residencial ou predial – nesses equipamentos os maiores cuidados estão em utilizar o de potência adequada à necessidade e a atenção ao fator de potência.

1. CONCEITO E IMPORTÂNCIA DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA

A eficiência energética é o procedimento que se preocupa em reduzir ao máximo o consumo de energia para a execução de determinado trabalho. A redução do consumo de energia é importante para o consumidor final que paga pela energia utilizada, para a concessionária de energia que presta serviço ao consumidor final e que com o consumo correto por parte desse consumidor conseguirá manter a estabilidade do sistema de distribuição com mais facilidade, além de ser importante para a sociedade como um todo, pois dessa forma é possível ativar menos as fontes de geração de energia não renováveis, que são mais poluentes e mais caras.

Devido à necessidade de um consumo eficiente da energia elétrica por todos os setores da economia, principalmente no que diz respeito ao consumo por equipamentos como motores, eletrodomésticos e eletroportáteis, por exemplo, foi criado o Programa de Eficiência Energética (PEE) que é fiscalizado e regulado pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e tem como objetivo promover o consumo eficiente da energia elétrica.

2. PROJETO, EXECUÇÃO E MANUTENÇÃO DAS INSTALAÇÕES

Nesse tópico serão tratados assuntos acerca dos projetos e execução dos projetos de instalações de baixa tensão predial e residencial, bem como a manutenção. Aqui serão considerados assuntos a respeito de correto dimensionamento das instalações, emedas e efeito joule, Quedas de tensão, tendo como aliados combate a queda, o cálculo do baricentro da edificação e o correto dimensionamento dos cabos condutores e fator de potência. Outro fator que contribui para o desenvolvimento da eficiência energética, é no que diz respeito aos projetos elétricos prediais e residenciais que devem ser dimensionados de forma mais correta possível e prevendo até mesmo instalações futuras conforme prevê a ABNT NBR 5410 no item 6.5.4.7.

2.1 EFEITO JOULE

O correto dimensionamento do cabeamento, além de evitar sinistros pode ser um fator chave na economia de uma instalação, pois evita a “perda” ou dissipação de energia através do calor.

Não somente o projeto elétrico deve estar em conformidade com as normas, mas também a execução deste deve estar de acordo com o proposto em projeto, sendo observados todos os requisitos como, por exemplo, a divisão equilibrada das cargas pelas fases.

Outro ponto importante ainda se tratando da execução de uma instalação elétrica é o de evitar derivações ou emendas de cabeamento que sejam desnecessárias, pois as mesmas possuem o potencial de causar o mesmo fenômeno do efeito joule e talvez essa seja uma das principais causas do fenômeno físico nas edificações. Ainda na execução é necessário o devido cuidado desde o quadro de distribuição, pois cabeamento e barramentos de cobre mal fixados nos disjuntores podem também ser causa da perda térmica assim como o sobre carregamento de eletrodutos.

2.2 QUEDA DE TENSÃO

A queda de tensão é um dos grandes problemas nas instalações elétricas e esse fato pode ocorrer como consequência de dimensionamento incorreto de seção transversal dos cabos. O problema pode estar desde o ramal de entrada, tendo em vista uma linha muito longa com cabos de espessura errada para a carga de distribuição ou pode estar na parte interna da instalação no quadro de distribuição, por exemplo, na falta de aperto dos condutores nos componentes do QD (quadro de distribuição) ou como na entrada de energia o dimensionamento incorreto para as distâncias necessárias.

Nesse ponto entra a importância do cálculo do baricentro da instalação para a alocação do quadro de distribuição em local mais apropriado, ou seja, localizado preferencialmente mais perto das maiores cargas, como chuveiros, torneiras elétricas e fornos. Alguns programas computacionais calculam o baricentro em três dimensões, apresentando o local apropriado para instalação na edificação até mesmo na altura, no entanto esse aspecto pode ser inviável para as futuras manutenções. Enfim, uma queda de tensão fora dos parâmetros aceitáveis pode ser prejudicial para a instalação e para os equipamentos, reduzindo a vida útil dos mesmos.

2.3 FATOR DE POTÊNCIA

Uma das grandes preocupações está no baixo fator de potência que é causado pelo consumo de energia reativa. Os principais consumidores de reativos são os consumidores industriais e comerciais, mas os residenciais também têm sua parcela significativa de participação.

Segundo CREDER, Hélio (2016), o baixo fator de potência pode ocasionar sobrecarga em cabos e transformadores, queda de tensão e desgaste em dispositivo de proteção e manobra. As principais causas de baixo fator de potência são:

✘ Nível de tensão acima do nominal;

✘ Motores operando em vazio ou superdimensionados;

✘ Transformadores operando a vazio ou com pequenas cargas. Já entre os equipamentos, os mais responsáveis pelo baixo fator de potência citados são:

✘ Motores de indução;

✘ Transformadores de potência;

✘ Reatores eletromagnéticos de lâmpadas fluorescentes;

✘ Retificadores; equipamentos eletrônicos.

Todo equipamento que possua enrolamento, como motores e transformadores, é um consumidor de energia reativa, pois necessita de energia elétrica para magnetizar.

A intervenção mais comum para a correção do fator de potência é a instalação de bancos de capacitores em paralelo com a rede elétrica. A ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), em sua Resolução no 414/2010 – Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica, de 9 de setembro de 2010, Artigos 95, 96 e 97, estabelece que o limite mínimo do fator de potência é de 0,92. Sendo assim, o consumidor com fator de potência inferior a 0,92 sofrerá cobrança pela energia reativa excedente.

3. PROGRAMAS DO GOVERNO E CUIDADOS DO CONSUMIDOR

3.1 SELO PROCEL

Um recurso para o consumidor saber se está contribuindo com o programa de eficiência energética é o Selo Procel (Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica). O selo auxilia na escolha de equipamento que possui maior eficácia se comparado a produto semelhante de consumo maior de energia. O selo estará presente nos equipamentos que contribuem com o programa de conservação de energia.

3.2 ETIQUETA DO INMETRO

Além do selo do programa nacional de conservação de energia existe etiqueta do Inmetro que informa a classificação do produto quanto à economia de energia. Diferente do selo Procel a etiqueta poderá estar presente em qualquer equipamento para informar a sua eficiência que no caso da figura 02 varia de A até G.

Na etiqueta do Inmetro, das informações que constam, os importantes para a análise energética são as seguintes:

✘ Tensão de alimentação do equipamento (em Volts);

✘ Letra de indicação de eficiência energética do equipamento (no equipamento da figura 02 de “A” até “G”);

✘ Indicação de consumo mensal de energia (em kW/mês)

As informações presentes na etiqueta auxiliam o consumidor na escolha do equipamento, tendo em vista serem todas as informações importantes. Na tensão de alimentação deverá ser verificado se é compatível com o nível de tensão disponível na residência. Porém, para o assunto em questão a informação mais crucial é a letra de indicação de eficiência energética que conforme citado anteriormente irá indicar se o equipamento é eficiente em seu desempenho.

A letra “A” indica que o equipamento tem bom desempenho e é capaz de executar a mesma tarefa que equipamentos semelhantes, porém, consumindo menor energia. Conforme a letra indicada for se afastando da letra “A” é porque o equipamento é menos eficiente e consome mais energia elétrica para o desempenho de sua função.

Abaixo, segue a imagem da etiqueta do Inmetro com as informações citadas anteriormente:

3.3 BOAS PRÁTICAS DO CONSUMIDOR

Aliada aos cuidados na hora da aquisição de equipamentos como eletrodomésticos, principalmente para o consumidor residencial, está a atenção no dia a dia dentro da instalação.

No artigo sobre boas práticas para economia energia elétrica da Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP,2018) estão listadas diversas práticas do cotidiano, como:

✘ Redução do tempo de banho (não por acaso este item está no topo da lista. O chuveiro elétrico pode ser considerado o “grande vilão” quando o assunto é consumo de eletricidade);

✘ Manter as lâmpadas desligadas quando não houver pessoas no ambiente ou o mesmo estiver claro (aproveitar ao máximo a luz natural);

✘ Evitar abrir a geladeira sem necessidade e não pôr alimentos quentes, mas esperar o mesmo ficar com ou próximo da temperatura ambiente (afinal esse equipamento provavelmente estará conectado a uma fonte de energia durante as 24 horas do dia);

✘ Manter equipamentos como TV, Computador, notebook e outros desligados quando não estiverem em uso (O lede aceso enquanto o equipamento está em modo stand-by representa uma parcela significativa no consumo de energia residencial e comercial).

✘ Em garagens ou pontos de passagem utilizar sensores de presença, evitando que a iluminação fique ligada desnecessariamente.

4. ESTUDO DE CASO

Nesse tópico serão apresentados os resultados da substituição de lâmpadas fluorescentes por lâmpadas de LED (light diode emiting) em uma edificação residencial de 6 cômodos. No total a residência contava com 11 lâmpadas fluorescentes compacta de 20 W de potência.

Após a verificação in loco da situação, foi constado que a lâmpada utilizada na substituição seria de LED, base E-27 tipo bulbo de 9 W, com fluxo luminoso de 810 Lumens, eficiência luminosa de 90 lm/W e vida útil de 25.000 horas.

Abaixo segue o resultado de economia de energia elétrica apresentado ao cliente:

✘ Considerando o mês com 30 dias

✘ Tempo médio de uso de todas as lâmpadas sendo calculado pela média aritmética, tendo em vista todas as lâmpadas serem de mesma potência

✘ Valor do KW = R$ 0,94

✘ Lançando uma perspectiva de 5 anos

A economia de energia com a substituição das lâmpadas mensalmente será de R$ 13,65 aproximadamente e em cinco anos a economia será de R$ 818,93 na conta de energia. Essa ação de substituição das lâmpadas junto às demais práticas já citadas anteriormente apresentará um resultado ainda melhor de economia, minimizando o consumo de energia elétrica.

Essa consultoria de eficiência energética pode ser muito mais ampla. Em edificações residenciais e comerciais podem existir muitos outros equipamentos em que sua substituição produz economia a médio e longo prazo. Nas edificações residenciais um exemplo são os usos de motores, motores para piscinas, pressurizadores. Os motores antigos apresentam um fator de potência muito mais baixo. A substituição dos mesmos e revisão de sua fiação de alimentação e/ou comando apresentarão bons resultados. Ainda em uso residencial está presente o chuveiro elétrico que é um grande consumidor de energia, esse sistema pode ser substituído por um sistema de aquecimento solar ou por gás.

No uso comercial as opções de redução de consumo são muito mais amplas. Os ares-condicionados centrais estarão presentes. Em sua estrutura, em geral, estão presentes dois motores, um na unidade evaporadora e um na condensadora, terá um ou mais compressores, além das fiações de alimentação e de comando, que é composto por contatores, relés, disjuntor motor, componentes em que pode ser revisado o aperto das conexões. A substituição de lâmpadas também é importante e apresentará resultado surpreendente. A escolha correta de um gerador de energia com capacidade de carga compatível com a necessidade. A manutenção preventiva em todos os equipamentos e quadros de distribuição e elevadores, mantém o sistema funcionando de forma correta e qualquer anormalidade será constatada com grande precisão. De fato, ainda existem muitos outros recursos que podem ser explorados, como a avaliação de viabilidade de instalação de um sistema de geração própria de energia, através da energia eólica e fotovoltaica e muito mais.

AUTORES

Ravel Alexandre Gottschalk – Técnico em Mecatrônica pela UBRA CCR, formando em Engenharia Elétrica pelo Centro Universitário UNINTER.

José Airton Gonçalves de Lima – Especialista em Novas Tecnologias no Ensino de Matemática pela UNICESUMAR, Especialista em Engenharia de Produção pelo Centro Universitário UNINTER, Bacharel em Engenharia Elétrica pela Faculdade Estácio de Curitiba, Orientador de TCC no Centro Universitário UNINTER, Professor na rede pública de ensino, Professor corretor de provas discursivas EAD e presencial no Centro Universitário UNINTER.