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O Processo De Uso Final Da Energia

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Apresentação em tema: "O Processo De Uso Final Da Energia"— Transcrição da apresentação:

1 Novos Instrumentos de Planejamento Energético Regional visando o Desenvolvimento Sustentável

2 O Processo De Uso Final Da Energia
O propósito fundamental do uso da energia é assistir na satisfação das necessidades, ensejos e desejos do ser humano. A energia elétrica pode ser usada diretamente para este fim como, por exemplo, na provisão do aquecimento, iluminação, cocção e transporte, ou indiretamente, para produzir bens e serviços para o consumo. O que se deseja são os serviços energéticos que as tecnologias de manejo da energia possam oferecer, e não a energia em si. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

3 Luiz Henrique Alves Pazzini
Cadeia Energética Das Tecnologias Envolvidas No Processo De Transformação Fontes de energia primária (carvão, petróleo, solar, hidro, etc.) que são transformadas (usinas, refinarias, minas de carvão, etc.), para se ter em seguida: Energia secundária (eletricidade, óleo combustível, etc.) usadas com as tecnologias de uso final (lâmpadas, fogões, ônibus, casas, etc.) até obter-se: Serviços energéticos (iluminação, refrigeração, condicionamento de ar, cocção de alimentos, etc.) que contribuem diretamente para o bem-estar humano. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

4 Cadeia da Indústria Energética
Fonte: WEA Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

5 Intensidade Energética
Intensidade Energética Final É a quantidade de energia final por unidade de produção econômica (expressa em termos do PIB). É usada para medir a eficiência do uso de energia e o modelo de consumo das diferentes economias Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

6 Evolução Do Consumo Final Total Do Mundo Por Combustível 1972 a 2000
Fonte: IEA: International Energy Agency, World Energy Outlook 2000 (Paris, France, November 2000) Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

7 Proporção Do Consumo Final Total de Combustíveis No Mundo 1973 a 2000
Fonte: IEA: International Energy Agency, World Energy Outlook 2000 (Paris, France, November 2000) Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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USO MÓVEL DA ENERGIA Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Uso Móvel Da Energia A principal forma de uso móvel de energia consiste no uso de combustíveis para o transporte. O transporte é um segmento em que o desenvolvimento histórico do uso de energia tem tido profundo impacto sobre o mundo. A capacidade de transporte é profundamente influenciada pela disponibilidade de energia, desde a utilização de animais de tração até os ônibus espaciais Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

10 USO ESTACIONÁRIO DA ENERGIA
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11 Uso Estacionário Da Energia
O uso estacionário da energia pode ser entendido, em principio, como toda forma de uso da energia em termos da geração de eletricidade ou calor para a indústria, para o comércio, as residências, a agricultura e todos os setores que determinam a atividade socioeconômica de forma estacionaria. As principais categorias de uso estacionário de energia aqui analisadas estão diretamente relacionadas à energia elétrica, e são a iluminação, a força motriz, o aquecimento e a refrigeração. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

12 O Processo De Uso Final Da Energia
uso indireto uso direto eletricidade lâmpada energia radiante (luz) sistema iluminador iluminação predial motor mecânica (força motriz) máquina seladora formatar chapa de metal produção de carro entrada de tecnologia uso final útil serviço energético processamento de materiais necessidades humanas Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

13 Para a Análise De Uso Final Da Energia É Necessário:
Estimativa da quantidade de energia consumida em cada uso final; Avaliação das tecnologias dos equipamentos de uso final; Conhecimento dos custos e desempenho de equipamentos alternativos de uso final; Conhecimento dos custos e desempenho de tecnologias alternativas de geração de energia; Previsões da demanda futura por serviço energético para cada categoria de uso final; Uma ferramenta que permita chegar a um conjunto de tecnologias e técnicas de suprimento, consumo e conservação com o menor custo total. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Os Usos Finais Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

15 Distribuição Do Consumo Elétrico Por Setor
Fonte: PDE 2001 Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

16 Distribuição Do Consumo Residencial Por Uso Final De Eletricidade
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17 Distribuição Do Consumo Comercial Por Uso Final De Eletricidade
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18 Distribuição Do Consumo Industrial Por Uso Final De Eletricidade
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19 USOS FINAIS - ILUMINAÇÃO
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Desempenho Visual Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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1 - Incandescente Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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2 – De Descarga Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Lâmpada x Eficiência Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Luminárias Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Reatores Função Sua função básica é a de limitar a corrente na lâmpada além de aumentar a tensão de operação para seu funcionamento. Também podem possuir ignitores para ionização das lâmpadas. Tipos Eletromagnético Eletrônico Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

31 1 - Reatores Eletromagnéticos
Os reatores eletromagnéticos podem ser classificados em : Reatores de alto fator de potência (compensados); Reatores de baixo fator de potência; Reatores de partida rápida; Reatores de partida convencional (com starter). Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

32 1.1 - Reatores de Partida Rápida
Não necessitam de starters, possibilitam um acendimento praticamente instantâneo, e mantém as lâmpadas livre de cintilamento. Porém consomem uma potência final maior e ainda utilizam uma parcela desta potência para manter o filamento da lâmpada aquecido, mesmo quando desligada. Atualmente existem no mercado lâmpadas que desligam os filamentos após a partida permitindo o mesmo consumo que reatores de partida convencional. O esforço de melhoria da qualidade dos reatores levou ao desenvolvimento de tecnologias para reatores de partida eletrônica. São iguais aos convencionais exceto pelo dispositivo de partida. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

33 2 - Reatores Eletrônicos
Permitem operar lâmpadas fluorescentes com potência nominal menor, emitindo a mesma quantidade de luz. P. ex. uma lâmpada de 58W pode operar com 55W de potência - potência luminosa final de 57W . O reator eletrônico apresenta grandes vantagens, dentre as quais destacam-se: Aumento da vida útil de até 50%, por operarem em altas freqüências; Evita o efeito estroboscópico e flicker em monitores de vídeo; Não produz ruído, pois sua freqüência está acima da faixa de audição humana; Reduz o aquecimento do ambiente, pois possuem menos perdas; Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Alto fator de potência - 0,95; Possibilidade de dimmerização; Economia de até 30% de energia consumida. Distorção harmônica de 5%, nos de boa qualidade Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Circuitos Grandes áreas servidas por apenas um circuito; Dividir os circuitos por área ou conforme os tipos das tarefas desenvolvidas. Separação daqueles que servem áreas de circulação e áreas de trabalho. Reduzir o consumo de energia no horário da limpeza, período em que não é exigido um alto nível de iluminamento. Luminárias próximas às janelas possam ser desligadas, quando houver luz natural suficiente. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

36 Superfícies Internas e Mobiliário
A decoração dos ambientes e os revestimentos de teto, piso e paredes têm uma grande interferência no resultado da iluminação de um determinado ambiente Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

37 Dispositivos de Controle
Detetor de Presença: infra vermelho, ultra som; Scheduling Controls: Horários programados, desligamento parcial ou total; Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

38 DICAS PARA O USO EFICENTE DA ILUMINAÇÃO
Adote interruptores independentes que são uma alternativa inteligente quando há grandes áreas iluminadas. Eles tornam possível o desligamento de lâmpadas em determinados locais, mantendo outros iluminados. Desligue as lâmpadas ao se ausentar da sala ou local de trabalho. O uso de cores claras (branco, gelo ou bege) nas paredes e tetos permite reduzir a quantidade de lâmpadas. Verifique a possibilidade de instalação de sensores de presença em ambientes como halls, banheiros, corredores, etc. Verifique a possibilidade de instalação de interruptores temporizados para controle de iluminação externa, terreiros, vitrines etc. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

39 USOS FINAIS – FORÇA MOTRIZ
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Força Motriz Aproximadamente 71% dos motores operam com carga inferior à nominal, e 25% operam com apenas 50% da carga nominal. Além disso, as práticas de manutenção, operação e instalação não são sempre as mais corretas. O rendimento de um motor varia de acordo com a potência fornecida, apresentando maiores valores quando opera acima de 70% de sua potência nominal (de placa), caindo muito quando aciona cargas menores. Por outro lado, a operação a plena carga em regime permanente limita a vida útil pelo aquecimento que isso provoca. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

41 Classificação e Caracterização Genéricas dos Motores Elétricos
BASE Motores Elétricos CC Universal CA Campo Bobinado Separado Serie Paralelo Compound Imã Permanente Não-Excitado Relutância Hysteresis Monofasico / Trifásico Síncrono Indução Excitado CC Slipring Sem Escova Gaiola de Esquilo Rotor Bobinado rotor compole escova bobina do rotor face do polo bobina do estator entreferro eixo nucleo de aço do estator enrolamento do estator núcleo do rotor barra rotora (gaiola de esquilo) Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

42 Curva Característica Típica De Rendimento E COSø De Motores Trifásicos
Abaixo de 60% de carregamento, os motores consomem mais energia para realizar um dado trabalho Desta forma torna-se mais econômico funcionar os motores com carregamento da ordem de 60% a 90%. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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EXEMPLO Uma indústria possui uma bomba hidráulica cujo motor apresenta as seguintes características: Potência Nominal: 75 CV Tensão de Operação: 380 V 1) Corrente medida no motor durante seu funcionamento: 37 A 2) Consultando-se a curva característica desse motor, verifica-se que, para esta corrente, o rendimento é igual a 81% e o FP é de 0,80. 3) A potência ativa do motor é: Pa = W = 26,4 CV Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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4) A potência útil do motor será: Pu = 21,5 CV 5) Ainda pela análise da curva característica do motor, verifica-se que o motor dessa bomba opera com 36% de sua carga nominal. 6) Para esta bomba pode-se utilizar um motor de 25 CV que, nestas condições operará com carregamento aproximado de 86%. 7) Para esta condição de carregamento o motor de 25 CV apresenta corrente de 30 A e FP = 0,83 (dados de sua curva característica). 8) A potência ativa do motor de 25 CV será: Pt = W Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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9) Portanto, a substituição dos motores poderá proporcionar uma redução na potência ativa igual a: Pa- Pt = Pa-Pt = 3.093W 10) Como a bomba hidráulica opera 450 horas por mês, a sua substituição proporcionará uma economia de energia igual a: E = (Pa—Pt)xh 1.000 E = kWh/mês Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

46 Técnicas para Reduzir o Consumo de Eletricidade
A busca de motores elétricos mais eficientes está relacionada com o custo crescente de energia, e a necessidade de procurar um sistema energético globalmente mais eficiente. As tecnologias usadas para isso são: aplicação de condutores com alta condutividade e de seção maior no rotor e no estator, para reduzir as perdas por aquecimento resistivo; utilização de laminações mais finas e de melhores materiais magnéticos para reduzir as perdas no núcleo; Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

47 Técnicas para Reduzir o Consumo de Eletricidade
diminuição do entreferro, reduzindo assim, a força magnetomotriz requerida, bem como as correntes induzidas. No caso dos motores monofásicos, a simples otimização no dimensionamento do motor pode elevar a sua eficiência em até 4,5% acima dos motores comuns atuais, sem custo adicional. operação e o controle dos motores elétricos através da manipulação da velocidade por meio da Eletrônica de Potência. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

48 Variação de Velocidade para Reduzir o Consumo de Eletricidade
Aplicações onde a adoção da velocidade variável proporciona economias: bombas, ventiladores, insufladores, compressores, e outros. Estas máquinas requerem, de fato, uma regulagem contínua do ponto de funcionamento em função de parâmetros do processo. Equipamentos utilizados para variação de velocidade: Acoplamentos hidráulicos, Acoplamentos magnéticos, Motores de corrente contínua e conversores estáticos, Motores de indução com rotores e resistor variáveis, Motores de indução e inversores de freqüência eletrônicos As três últimas tecnologias são as mais eficientes, porém também as mais caras. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Os inversores estáticos são equipamentos que permitem variar a velocidade de motores trifásicos de indução a partir da variação da sua freqüência e tensão de operação. A tensão e a freqüência são modificadas proporcionalmente para que o torque seja mantido constante em toda a faixa de variação de velocidade. Vantagens (tipo PWM): Boa eficiência (superior a 90%), bom fator de potência, by-pass, evita sobrecargas por aceleração inercial, opera mais de um motor (dentro dos limites de corrente). Desvantagem: alto custo inicial, Para motores de grande potência com utilização intensa, a economia de energia pode amortizar o investimento em prazos atraentes. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

50 Motores Mais Eficientes
Nestes motores aumentou-se a massa de material ativo (cobre e chapas metálicas) de forma a reduzir as perdas no cobre e no ferro. Neste sentido são utilizadas chapas magnéticas com baixas perdas e entalhes especiais em determinados casos. A parte mecânica foi revisada, com ênfase à ventilação, de forma a reduzir perdas por atrito e diminuir os níveis de ruído. Como conseqüência, os motores mais eficientes apresentam peso da ordem de 15% superior e seu custo aumentou da ordem de 20 a 25% chegando à 40%. A melhoria de rendimento e do FP é da ordem de 2 a 5%. Dependendo da potência e do regime de uso pode-se amortizar rapidamente seu custo adicional. Hoje, no Brasil, os motores eficientes correspondem à apenas 2% das vendas deste segmento. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

51 MANUTENÇÃO DOS MOTORES
Adote sistemas de partidas compensadas para motores acima de 7,5 cv Instale motores adequados ao regime de trabalho Faça a adequação do motor ao ambiente de trabalho Evite motores trabalhando em vazio Ajuste os condutores à tensão e à corrente Reexamine o regime de trabalho (tempo de funcionamento) Instale sistema de proteção adequado Ajuste os sistemas de acionamento de cargas aos motores Verifique alinhamento de polias Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Evite deslizamento com diâmetro mínimo de polias Execute balanceamento de polias (para evitar vibrações) Evite rebobinamento de motores antigos (vida útil: 10 anos) Evite variações de tensão ou voltagem Programe corretamente o número de partidas/hora Evite partidas com carga Verifique os ruídos e as vibrações, eliminando-os imediatamente (folgas nos mancais) Efetue, periodicamente, manutenção preventiva e corretiva Evite liga ao mesmo tempo motores de grande potência Utilize motores de alto rendimento energético Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

53 USOS FINAIS – REFRIGERAÇÃO
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Refrigeração A refrigeração é um dos usos finais de importância significativa no mercado de energia elétrica, principalmente em alguns ramos industriais e de serviços. Um sistema de refrigeração constitui-se basicamente de um ciclo fechado para um fluído refrigerante, o qual percorre um circuito passando por um compressor, condensador, válvula de expansão termostática e evaporador. Percorrendo tal circuito, o fluído retira calor do meio (ou ambiente) que se quer resfriar através do evaporador e o transfere ou dissipa ao ambiente exterior através do condensador. Também existe o processo de refrigeração pelo chamado ciclo de absorção (Co-geração). Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Refrigeração Setor Residencial 86% dos modelos têm uma porta com congelador interno, de degelo manual. 14% têm duas portas com congelador acoplado, degelo parcialmente automático. Os refrigeradores de duas portas, consomem em média duas vezes mais eletricidade do que os refrigeradores de uma porta, (estão aumentando sua parcela relativa no mercado). A eficiência de alguns modelos foi melhorada por meio de uma ou mais medidas como: Uso de um melhor isolamento e moto-compressores mais eficientes, Modificação do modelo do sistema de refrigeração, atuando-se nas tecnologias dos dispositivos de expansão, evaporadores e condensadores. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Refrigeração Setor Residencial Diferença de até 70 % no consumo Em 90 24% mais no consumo médio que em 2000 2000: 294 | 438 | ~ 350 Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Refrigeração Setor Comercial A refrigeração de alimentos responde por cerca da metade do uso de eletricidade em supermercados e restaurantes, e quase 17% da demanda total de eletricidade em edifícios comerciais em São Paulo. Resultado de equipamentos ineficientes e má operação e manutenção. Uma tecnologia desenvolvida no Brasil para supermercados envolve o uso de vários compressores de diferentes tamanhos em um sistema centralizado de refrigeração. Variando o número de compressores em uso, capacidades de refrigeração diferentes são obtidas. Essa prática elimina a maior parte das perdas de consumo experimentadas com compressores únicos para sistemas de refrigeração. Essa tecnologia também traz um sistema inovador de lubrificação. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Refrigeração Setor Comercial Aproximadamente 40 instalações haviam sido feitas até 1989 e os supermercados confirmaram uma economia de eletricidade da ordem de 30-40%. Nos Estados Unidos, existem motores e compressores de alta eficiência para equipamentos de refrigeração comercial que aumentam a eficiência em %. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

59 Para Otimização Do Sistema De Refrigeração
Evite que fontes frias fiquem perto das quentes. Mantenha fechadas as portas dos equipamentos de frio. Evite obstruir a saída de ar frio dos equipamentos (barreiras térmicas). Execute isolamento térmico em toda a rede de frio. Ajuste a temperatura dos equipamentos às necessidades de conservação dos alimentos. Evite a formação de gelo no equipamento; (regule o termostato. Evite iluminação direta entre os produtos congelados e/ou refrigerados. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Evite colocar em equipamento de refrigeração produtos ainda quentes ou em embalagens de transporte. Mantenha cobertos os balcões e as ilhas de produtos congelados durante a noite, para maior conservação do frio. Execute manutenção periódica verificando o estado das ventilações em portas e tampas dos balcões refrigerados. Execute manutenção em torres de refrigeração e tratamento da água de refrigeração para evitar incrustação na tubulação. Execute o intertravamento elétrico de motor da torre de resfriamento com o compressor de frio na função “degelo”. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Aproveite as câmaras frias, que funcionam ininterruptamente, para fazer o pré- congelamento dos produtos, que serão colocados posteriormente nos balcões frigoríficos. Assim, você pode manter os balcões desligados enquanto os produtos estiverem sendo pré-congelados nas câmaras frias. Ao armazenar os produtos, evite a formação de barreiras que impeçam a circulação de ar. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

62 USOS FINAIS – AQUECIMENTO
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Aquecimento Elétrico Aquecimento resistivo é a geração de calor pelo efeito Joule numa resistência. Aquecimento indutivo consiste na geração de calor utilizando-se do efeito Joule através das correntes de Eddy induzidas (aquecimento indutivo sem núcleo de ferro) ou das correntes circulares, com núcleo de ferro. Aquecimento dielétrico nos materiais dielétricos é quando a geração de calor acontece pela agitação das moléculas polarizadas devido a um campo eletromagnético oscilante de alta freqüência. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Aquecimento Elétrico Aquecimento por arco. Nesse caso o fenômeno que permite a geração de calor acontece quando uma corrente circula em um canal de gás ionizado – descarga de arco – e a transferência é de forma indireta desde o arco ao elemento alvo. Aquecimento por emissão de plasma consiste na geração de uma emissão muito quente de plasma ionizado por meio de uma descarga de arco ou também por conexão energética indutiva. Aquecimento por emissão de elétrons é a geração de calor ocasionada devido ao fenômeno em que elétrons livres acelerados atingem o elemento a ser aquecido. Aquecimento por emissão laser é a geração de uma luz monocromática e/ou radiação infravermelha através da emissão discreta e coesa excitada eletricamente. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

65 Para Melhorar O Desempenho Dos Fornos E Estufas
Opere o equipamento com a carga máxima, ou seja, com o máximo admissível de produtos. Mantenha o forno (padaria) operando a 210oC para massa de sal e a 170oC para massas amarela e biscoitos. No espaço de tempo entre as fornadas, aproveite para assar massa amarela, biscoito e outros produtos. Assim, você aproveita o calor de forma mais eficiente. Mantenha as portas frontais dos compartimentos do forno sempre vedadas e fechadas durante as fornadas. Efetue manutenção periódica nos dispositivos de combustão, controle e exaustão dos gases. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

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Mantenha as portas frontais dos compartimentos do forno sempre vedadas e fechadas durante as fornadas. Efetue manutenção periódica nos dispositivos de combustão, controle e exaustão dos gases. Mantenha em bom estado o isolamento térmico da estrutura, piso e teto dos fornos. Estude a viabilidade econômica de substituir fornos elétricos por fornos a gás. Evite a vaporização excessiva de água dentro dos fornos. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

67 Para Melhorar O Desempenho Das Fritadeiras e Assadeiras
Não use balcões térmicos sobre balcões frigoríficos, pois o calor terá que ser retirado e implicará gasto adicional em refrigeração. Use equipamentos a gás sempre que for economicamente viável. Verifique sempre se o uso de exaustores é necessário e se existe controle adequado de sua utilização. Mantenha em bom estado de conservação o isolamento e o dispositivo de controle de temperatura dos equipamentos, utilizando a temperatura adequada para cada produto. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

68 Luiz Henrique Alves Pazzini
Aproveite o retorno de condensado para aumentar temperatura da água de alimentação da caldeira de cada oC de aumento da temperatura, há redução de 1% no consumo do combustível óleo, lenha, etc. Isole termicamente os tubos que transportam vapor, para evitar perdas térmicas. Instale equipamentos misturadores capazes de promover a regulagem de temperatura das fontes consumidoras de calor. Utilize calor residual para fazer pré-aquecimento de água ou combustível. Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

69 USOS FINAIS – OUTROS USOS
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Outros Usos Finais A eletrônica de escritório ainda não comporta uma definição simples ou amplamente aceita. Parece lógico, entretanto, que os serviços prestados nesse setor sejam considerados em sua variedade tais como: Microcomputadores, Fax, Fotocopiadoras, Periféricos de computadores para armazenamento de dados, comunicação intra e inter escritório. Estima-se o consumo deste uso como sendo de até 20W/m2 Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini

71 Luiz Henrique Alves Pazzini
Obrigado! 11 – Usos da Energia Luiz Henrique Alves Pazzini


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