DIAGNÓSTICO PRELIMINAR SOBRE USO RACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA EM UM ABATEDOURO DE FRANGOS DE

CORTE

LEDA GOBBO DE FREITAS BUENO1, LUIZ ANTONIO ROSSI2

BÁRBARA JANET TERUEL MEDEROS3

1Médica Veterinária e Doutoranda da Faculdade de Engenharia Agrícola – Unicamp, Construções Rurais e Ambiência, Campinas-SP, email:

leda.bueno@agr.unicamp.br 2 Prof. Dr. da Faculdade de Engenharia Agrícola – Unicamp, Construções Rurais

e Ambiência, Campinas-SP, email: rossi@agr.unicamp.br 3 Pesquisadora Voluntária Dra. da Faculdade de Engenharia Agrícola – Unicamp,

Tecnologia de Processos, Campinas-SP, email: barbarat@agr.unicamp.br

Escrito para apresentação no AGRENER GD 2006

6 a 8 de Junho de 2006 – Campinas – SP Resumo: Nos abatedouros, as operações que se desencadeiam na ante mortem até o armazenamento do produto são intensamente dependentes da energia elétrica e respondem pela qualidade do produto final. O estudo das grandezas relacionadas ao uso de energia elétrica e o custo associado desta energia nas etapas do abate são importantes não só para o empreendedor, mas também para o consumidor final. Desta forma, objetivando realizar um diagnóstico preliminar em relação ao uso da energia elétrica foram medidos valores das principais grandezas elétricas dos transformadores do abatedouro para se conhecer preliminarmente o uso desta energia dentro do estabelecimento. Posteriormente, na continuação deste trabalho, serão realizados estudos detalhados e complementares nos vários processos objetivando diagnosticar, analisar e propor soluções que conduzam ao uso racional da energia elétrica, sem interferir, ou manter, a qualidade do produto final nas linhas de produção do abatedouro avícola, incluindo o processo de armazenamento que usa câmaras de resfriamento e congelamento. Abstract: In the slaughterhouses the procedures have been accomplished unchain since ante-mortem until the storage of the end are intensely dependents of the electrical energy and responsible for the final product quality. The study of the size related to the consumption of electrical energy and the associated cost of this energy in the stages of the slaughter they are important not only for the entrepreneur but also for the final consumer. This way, aiming at to accomplish a preliminary diagnosis in relation to the use of the electric power was measured values of the main electric greatness of the transformers of the slaughterhouse to know preliminary inside the use of this energy of the establishment. Later, in the continuation of this work, detailed and complemented studies will be accomplished in the several processes aiming at to diagnose, to analyze and to propose solutions to lead to the rational use of the electric power, without interfering, or to maintain, the quality of the final product in the lines of production of the poultry slaughterhouse, including the storage process that uses of chambers of cooling and freezing.

Introdução

A produção de frango no Brasil passou por grandes modificações nas últimas duas décadas. Tantas foram que, em 2004, atingiu a posição de maior exportador de carne de frango do mundo. Pequenos e médios produtores enfrentam cada vez mais dificuldades para se manterem viáveis no modelo de produção industrial. O estudo do consumo e custo de energia elétrica no setor avícola é importante no momento atual em que os avicultores de todo país estão diante de um mercado altamente competitivo. É fundamental a redução dos custos de produção em que estão incluídos os gastos com energia elétrica. Segundo FERREIRA e TURCO (2000) a palavra de ordem é conservação e racionalização de energia. Assim, como em outros setores consumidores de energia, a avicultura deve buscar alternativas energéticas para reduzir o consumo de energia elétrica Os frigoríficos são unidades potencialmente consumidoras de energia elétrica e que por esta razão necessitam de medidas voltadas à eficiência energética, em virtude do tempo de uso dos equipamentos e sua idade, além de instalações elétricas deficientes e mau uso dos equipamentos (NEVES Fo., 1991). O uso da energia elétrica e de diferentes técnicas de climatização em galpões de frango de corte foram estudados por BUENO (2004). Em sua avaliação foi constatada a existência de falhas no uso da energia elétrica, para manutenção dos equipamentos elétricos, dentro dos dois galpões de frango de corte avaliados. Em relação ao consumo de energia elétrica, o galpão com climatização realizada por túnel negativo apresentou valores maiores que o galpão com ventilação e nebulização, porém com uma produção de frangos 38% maior que o respectivo galpão. Os índices de eficiência energética, como fator de carga, para ambos os galpões, foram baixos, demonstrando a urgente implantação de planos de ação para otimização e uso racional desta energia. TURCO et al. (1998) constataram existir uma grande variação no consumo de energia elétrica nos conjuntos motor-ventilador utilizados na avicultura brasileira. Estas diferenças podem variar de 0,47 kWh a 0,70 kWh e com uma diferença de consumo de até 27,12% OLIVEIRA Fo. et al. (2004) realizaram um estudo de adequação de força motriz dos equipamentos em funcionamento em uma fábrica de ração da Universidade Federal de Viçosa. Como resultado, verificaram que, se houvesse a adequação da força motriz com o uso de motores de alto rendimento mais as adequações eletromecânicas do moinho, o potencial total estimado de economia com energia elétrica anual seria de 22,60%, equivalendo em Outubro de 2002 a R$ 1.722,28. A falta de atenção, no passado, quanto ao consumo de energia em frigoríficos e abatedouros refletiu uma atitude tomada em função do baixo custo das fontes existentes. Com a elevação cada vez mais rápida deste insumo, há grandes oportunidades, tanto na conservação como na recuperação de energia (NEVES Fo., 1996). A manutenção dos equipamentos frigoríficos dentro de parâmetros adequados de operação tem uma relação direta com o consumo de energia. A capacidade frigorífica e o consumo de energia do respectivo equipamento são afetados consideravelmente pelas temperatura e pressão de evaporação e temperatura e pressão de condensação (BOLETIM TÉCNICO, FEAGRI, 2005). De acordo com ABRAVA (2001), a cadeia do frio é responsável por cerca de 70% dos custos de energia elétrica nos supermercados. A preocupação do setor com a refrigeração fica mais evidente pois foi demonstrado que 35% dos produtos comercializados dependem de áreas refrigeradas. Em um estudo feito pelo SEBRAE (2005), em uma pequena empresa denominada “Congelados da Sônia”, foram empregadas medidas de eficiência energética. Como resultado, a capacidade instalada de frio aumentou em 62kW permitindo um aumento de 40% na capacidade de congelamento dos alimentos, porém o consumo de energia elétrica reduziu cerca de 16%; como conseqüência houve uma redução do consumo específico em 10% em relação ao valor anterior. LANGNER (2004) apresenta os resultados da implementação de um programa de eficiência energética em uma das lojas da Companhia Brasileira de Distribuição (Pão de Açúcar). Foi atingida uma economia de energia de 15%. A redução da demanda registrada foi de 35kW e a de energia de aproximadamente 360MWh/ano, o que significou uma redução de custos/ano próxima a R$ 65.000,00. Neste estabelecimento, a operação dos sistemas de refrigeração são responsáveis por 60% do consumo total de energia elétrica. Com base no exposto, estão sendo realizadas análises em um abatedouro para frangos corte, localizado na cidade de Rio Claro, SP, onde existem instaladas linhas de produção para o abate

de frangos de corte e câmaras de resfriamento e congelamento. O objetivo principal é fazer uma avaliação energética do processo de abate e armazenamento de aves e na medida do possível propor alterações, visando obter um melhor uso da energia elétrica.

Material e Métodos O abatedouro obedece padronização básica com capacidade de abate diário médio de 16.000 frangos da linhagem Ross-AGROCERES®. Usa como base de funcionamento o dia de trabalho e tem uma área de aproximadamente 150 m2. O abatedouro recebe energia elétrica da distribuidora ELEKTRO, se enquadra na categoria de tarifa Horo-sazonal Verde e tem estipulado como demanda contratada 435 kW. A Figura 1 representa um fluxograma das linhas do abate e locais que utilizam energia elétrica no abatedouro.

Legendas

Linhas do processo do abate que utilizam energia elétrica

Figura 1 – Fluxograma das linhas do abatedouro

O abatedouro possuí para o armazenamento de produtos 4 câmaras frias e um túnel de congelamento. Para a caracterização inicial do uso da energia elétrica foram registrados dados das principais grandezas elétricas dos transformadores do abatedouro no período mínimo de 7 dias. A Tabela 1 mostra a corrente máxima das chaves de seccionamento com as respectivas cargas dos motores de cada transformador e o período de aquisição de dados. A chave 2 não foi medida tendo em vista tratar-se de circuitos que alimentam parte administrativa do frigorífico. Tabela 1 – Motores dos Transformadores

Transfor-mador (kVA)

N° Chaves Seccio-nadoras

Corrente Máxima

(A) Motores

Período Aquisição

Produção Frangos Abatidos

(T)

10 375

Oficina, Iluminação Transporte nas linhas, Linha pendura, Sala de tempero, câmaras resfriamento 1 a 3, cortinas de ar, Chiller e Escaldagem

30/10 a 06/11/2004

153

3 85 Caldeiras, Poço artesiano, Bombas de recalque para tratamento de água

10 a 22/11/2004

204

1 13,5 Torre de resfriamento, caixa Edra

22 a 29/11/2004

119

4 90

Plataforma de recepção dos frangos vivos, Sala de reunião, Almoxarifado, Lavador, Filtro osmose, Bomba de cloro, Bomba geral

29/11 a 06/12/2004.

119

5 150 Compressor de amônia n° 2 06 a 13/12/2004

119

500

6 180

Compressor amônia n°5, Bomba do ventilador de torre pequena, Ventiladores e redutor túnel resfriamento, Iluminação do túnel e câmara 4, duas máquinas de recorte

23/02 a 02/03/2005.

119

7 210

Quadros de escaldagem, Caixa de gordura, Recalques do reator, da peneira grande, do gelo, Pré-chiller, Portaria

02 a 09/03/2005

119

300

9 154 Máquina de corte, Injetora de salmoura, Compressores amônia 3 e 4

09 a 16/03/2005

119

Total (T)

1071 Para coleta dos dados foi usado o equipamento SAGA 4000, que é um analisador portátil de grandezas elétricas. Nele, a medição de corrente é feita através de três sensores tipo alicate, o que permite a instalação do equipamento sem interrupção da carga. Os alicates são de 1000 A, com saída em tensão (1V-AC), o que permite a operação sem riscos. O conjunto medidor mais alicates de corrente tem classe de exatidão de 1% . Além disto, os medidores apresentam os vinte últimos registros de faltas de energia, com duração mínima de dois segundos; com identificação de data e hora do início e fim dos períodos. O intervalo entre um registro e outro foi programado para 15 minutos.

Resultados Preliminares e Discussão Variáveis de Energia Elétrica Apresenta-se o resultado preliminar da investigação inicial da distribuição das instalações elétricas e do uso da energia elétrica nos processos inerentes ao frigorífico de abate de frangos, como meio de se conhecer e detectar problemas no consumo dos equipamentos elétricos envolvidos neste processo. As Figuras 2 a 8 apresentam alguns indicadores que podem apontar para um uso eficiente ou não da energia elétrica e o comportamento das principais grandezas elétricas medidas. Os dados referem-se a cada transformador e às suas respectivas chaves.

Fator de Carga

0,42

0,52

0,01

0,52

0,70

0,34

0,09

0,22

Chaves

103145679

Figura 2 – Fator de Carga por chaves

Fator de Carga

0,16

0,42

Transformador (kVA)

300500

Figura 3 – Fator de Carga por transformadores

Transformador 500 kVA

Transformador 300 kVA

Através das Figuras 2 e 3 ressaltam-se que o fator de carga em ambos os transformadores estão baixos. Quando se analisa o fator de carga por chaves individualmente em cada transformador pode se notar que, com exceção da chave 5, todos os restantes estão com valores significantemente abaixo de 1. e quanto maior o fator de carga menor o custo de energia usada. A chave 5 é responsável pelo motor do compressor de amônia número 2 e neste diagnóstico preliminar aponta que sua energia está sendo usada, em relação aos outros circuitos, de forma mais racional. Mesmo assim, o fator de carga para ambos os transformadores analisados ainda é baixo, indicando que há espaço para racionalização de uso da energia, pois este fator pode atingir valores melhores, desde que adotadas algumas soluções de operação de carga. Isto não é, de imediato, possível de se implantar pois isto depende de ajustes que devem de ser feitos no manejo da produção.

Índice Médio (kA)

19,18

123,70

Transformador (kVA)

300500

Figura 4 – Índice Médio por transformadores Este índice relativo indica o possível carregamento dos transformadores de 300 e 500 kVA como sendo de 19,18% e 123,70%, respectivamente. Os valores encontrados estão baixos para ambos os transformadores, indicando haver um desperdício de energia elétrica. Já em relação ao consumo específico, que é relativo à quantidade de kWh consumidos para produção de 1 tonelada de carne de frango, o valor encontrado no frigorífico em estudo foi de 29,39 kWh/T. Neste diagnóstico preliminar, pode-se já observar falhas na manutenção dos motores e uso da energia elétrica. Este valor de consumo de energia elétrica pode ser diminuído, se forem implantadas medidas de eficientização do uso da energia elétrica no local. Desta forma traria um custo-benefício melhor ao produtor que teria uma diminuição do consumo de energia elétrica e consequentemente um menor custo, além de melhorar a qualidade final de seu produto. Como este é apenas o início do diagnóstico que está sendo realizado neste frigorífico, outras mais informações em relação ao uso da energia elétrica, armazenamento de produtos e custo final ainda serão analisadas e elucidarão várias questões que ainda não tem como ser discutidas. Na Figura 5, é apresentada a corrente média registrada e nominal com seu respectivo índice de carregamento da chave, por transformadores com suas respectivas chaves.

Transformador 500 kVA

Transformador 300 kVA

375

85 90 150 180 210 15454

98178

39 90

1467

221

1

10 3 1 4 5 6 7 9

Chaves

Co

rren

te (A

)Nominal (A) Registrada (A)

Figura 5 - Corrente média registrada e nominal Na Figura 5 pode-se observar que quando se compara a corrente registrada com a corrente nominal há um sub-aproveitamento em relação à energia elétrica. Com exceção da chave 6 que apresenta quase 100% de aproveitamento da corrente, o restante das chaves, de ambos os transformadores poderiam ser melhorados com medidas de eficientização energética implantadas. O transformador 300 apresenta uma porcentagem de aproveitamento menor em relação ao transformador 500. isto deve ocorrer por utilizarem motores com uma alta capacidade em locais onde não são necessários valores altos de corrente. Porém, como ambos os transformadores apresentam um baixo aproveitamento da corrente, em virtude, possivelmente a utilizarem motores antigos e sem manutenção adequada, é urgente a implantação, visto neste diagnóstico preliminar, de medidas que efetuem um melhor uso da energia elétrica. Com relação ao consumo de energia elétrica, fator de potência e demanda, registrados nos períodos respectivos apresentados na Tabela 1, em cada chave de cada transformador, as Figuras 7 a 9 ilustram seus comportamentos.

Consumo (kWh)

8969,50

5985,01

52,86

2336,96

4863,255016,72

1025,01

3230,93

Chaves

103

14

56

79

Figura 7 – Consumo (kWh) A Figura 7 mostra que o transformador 500 tem um consumo aproximadamente 85% maior que o transformador 300. Isto se torna claro, ao visualizar, suas respectivas chaves, onde, além do transformador 500 possuir 4 circuitos a mais que o transformador 300, suas chaves, individualmente, com exceção das chaves 1 e 4, possuem um consumo maior que as chaves do transformador 300. Este maior consumo, do transformador 500, ocorre devido a ter motores com maior potência e que consequentemente tem um maior consumo de energia elétrica.

Transformador 300 kVA

Transformador 500 kVA

59%

79% 8% 60%

66%

99%

19% 56% % = índice de carregamento da chave

Transformador 500 kVA

Transformador 300 kVA

? = 27.224,30 kWh ? = 4.255,94 kWh

Fator de Potência

0,75

0,94 0,98

0,69

0,86 0,86

0,55

0,97

Chaves

103145679

Legenda à * = Legislação ANEEL Figura 8 - Fator de Potência O fator de potência indica quanto da potência aparente está sendo transformado em potência ativa e reativa. Quanto maior o fator de potência, maior a quantidade de potência ativa transformada, sendo assim mais eficiente. Como as empresas de fornecimento de energia cobram por potência ativa, para não sobrecarregar sua rede, o fator de potência do consumidor deve ser maior ou igual 0,92, de acordo com a legislação vigente. Observam-se que apenas três circuitos (3, 1e 9), com motores ou não, estão acima do valor mínimo estipulado pela ANEEL. As chaves que estão com o fator de potência abaixo de 0,92 possuem pequenos motores ou motores de potência elevada porém muito antigos, comprometendo seu fator de potência. Este problema pode ser solucionado pela instalação de baixos capacitores próximos a carga. Entretanto, esta não é uma solução muito econômica e, desta forma, a solução adotada é a instalação deste banco junto a entrada de energia elétrica. Na Figura 9, é apresentada a Demanda média.

Demanda (kVA)

87,88

39,50

2,43

20,39

43,81

63,40

27,3234,64

Chaves

10

3

1

4

5

6

7

9

Figura 9 – Demanda (kW) média Como pode ser observado na Figura 9, o transformador 300 requer uma média de demanda cerca de 75% menor em relação ao transformador 500. Quando se observa, as chaves individualmente no transformador 500, notam-se que as chaves 10, 3, 5 e 6 tem maior demanda em relação as duas chaves do transformador 300. Este fato pode ser explicado, não só pela maior quantidade de circuitos do transformador 500, mas também pela maior potência dos motores instalados. O

Transformador 300 kVA

Transformador 500 kVA

0,92*

Transformador 500 kVA

Transformador 300 kVA

? = 61,97 kVA ? = 257,41 kVA

mesmo comportamento também foi observado com o consumo de energia elétrica dos transformadores nas análises feitas anteriormente.

Conclusões Em se tratando de uma investigação preliminar, efetuada em um frigorífico de abate de frangos de corte, pode-se averiguar que existem inúmeras falhas em relação ao uso da energia elétrica. Em se tratando das variáveis de energia elétrica, os índices de eficiência energética estão baixos em ambos os transformadores. O consumo de energia elétrica no sistema de produção analisado é elevado, mas imprescindível, quando comparado a alguns outros sistemas de produção animal ou vegetal. Isto confirma e da consistência à tendência de implantação de melhores tecnologias, dependentes de energia elétrica, no setor de avicultura. Com a evolução deste trabalho e a finalização do diagnóstico completo dos equipamentos que utilizam energia elétrica neste frigorífico, poderá se conhecer melhor seus problemas e sugerir à implementação neste sistema frigorificado de técnicas de utilização racional e de conservação de energia elétrica, como a instalação de bancos capacitores para correção do fator de potência, redimensionamento de vários cabos alimentadores, estabelecimento e implantação de um programa de manutenção preventiva e treinamento de pessoal para operar adequadamente as cargas elétricas lá existentes. Logo, torna-se de suma importância a elaboração adequada de projetos de instalações elétricas para estes tipos de instalações produtivas, a operação e manutenção bem realizadas e o acompanhamento, através de diagnósticos periódicos, de comportamento das principais variáveis que refletem o bom e eficiente uso de energia elétrica. Palavras Chave: avicultura, uso de energia elétrica, racionalização de energia elétrica, abatedouro de frango.

Agradecimentos CNPq e Feagri-Unicamp.

Referências

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NEVES FO, L. C. Conservação e recuperação de energia em sistema frigoríficos. In: RESFRIAMENTO E CONGELAMENTO NA INDÚSTRIA DA CARNE, Campinas, 1996. CTC/ITAL-Centro de Pesquisa de carnes, 75p. NEVES Fo, L. C. Resfriamento, congelamento e estocagem de alimentos. São Paulo: Instituto Brasileiro do Frio, ABRAVA-SINDRATA, 1991. 200p. OLIVEIRA Fo., D.; TEIXEIRA, C. A.; LACERDA Fo., A. F.; MARTINS, J. H. Metodologia para racionalização do uso de energia elétrica para obtenção de força motriz em fábrica de ração: estudo de caso. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 8, n. 1, p. 144-152, 2004. SEBRAE. Programa SEBRAE de eficiência energética-Congelados da Sônia. Disponível em http://www.sebrae.com.br/br/programaseprojetos/programaseprojetos_1965.asp . Acesso em 10 de Agosto de 2005. TURCO, J.E.P., MILANI, A.P., FURLAN, R.L., GUERREIRO, J.R., SECATO, E.R., MACARI, M. Análise do consumo de energia elétrica e eficiência de conjuntos motor-ventilador utilizados na avicultura brasileira; Engenharia Agrícola; Vol.18; n.°1; 1998.