Upload
vuongdiep
View
215
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
InovEnergy – Caraterização Energética de Unidades Industriais
do Setor Agroindustrial Utilizadoras de Frio
L. Pinto de Andrade, J. Nunes, L. Neto, C. D. Soare s, C. Domingues
Refrigeração: Impacto na Atividade AgroalimentarRefrigeração: Impacto na Atividade Agroalimentar
InovEnergy - Objetivos
Desenvolver soluções que promovam a eficiência energética dessasunidades e, consequentemente, a qualidade do ambiente e oaumento da competitividade do setor.
Caraterizar em termos energéticos unidades industriais do SetorAgroindustrial utilizadoras de frio;
� Consumos energéticos elevados no setor;
� Utilização de tecnologias de frio pouco
eficientes;
Margem elevada de progresso e de
ganhos potenciais
Principais Motivações
� Equipa constituída por 8
instituições: 5 instituições de ensino
superior, 2 entidades de I&DT e 1
Associação;
� Oito instituições com ligações aos
domínios de conhecimento e às
fileiras do projeto e distribuídas pelas
NUTS II do Norte, Centro e Alentejo;
� Equipa multidisciplinar que
permite assegurar uma abordagem
holística à problemática da eficiência
energética no setor das indústrias
agroalimentares.
Rede de Parceiros
Empresas de 6 Fileiras da Indústria Agroalimentar
Abrangência Territorial
Regiões de Convergência:NUTS IINorte, Centro e Alentejo
Projeto de Abrangência multi-regional
Caraterização das fileiras e dos sistemas de transporte de produtos
perecíveis;
Construção, implementação e validação de um algoritmo de
análise;
Avaliação do impacto da utilização de tecnologias de frio emergentes;
Análise dos efeitos induzidos no ambiente;
Avaliação, análise e projeção do impacto do projeto nas diferentes
fileiras;
Divulgação e disseminação dos resultados.
Levantamento de informação através de inquéritos presenciais:
� Caraterísticas gerais das empresas;
� Quantidades e custos energéticos;
� Quantidades de matérias primas e produção;
� Caraterísticas dos sistemas de frio.
Amostra constituída por 252 unidades industriais – 42 por
fileira.
Realização de auditorias energéticas
Amostra: 84 unidades industriais – 14 por fileira.
Tarefas a Desenvolver
� Realização de workshops setoriais;
� Vídeo promocional dos resultados do projeto;
� Disponibilização de uma ferramenta de apoio à tomada de
decisões estratégicas, a nível empresarial;
� Publicação do documento “Manual de Boas Práticas para
melhoria da eficiência energética das empresas do setor
agroindustrial” e outras publicações técnico-científicas.
Principais Outputs
Resultados preliminares do projetoInovEnergy
A Importância da Refrigeração no setor Agroalimentar
� Retarda o desenvolvimento de microorganismos;
� Controla as reações enzimáticas dos produtos e a obtenção decaraterísticas organolépticas dos mesmos (ex. cor, sabor, aroma);
� Inibe as reações de respiração dos produtos vivos (frutas elegumes) proporcionando o aumento de vida útil e qualidade;
� Aumenta o período de conservação dos produtosproporcionando uma melhoria de economia dos produtores e umaredução de perdas.
Verificou-se um aumento do consumo de 17,1% entre 2 000 e 2009;
Em Portugal existe legislação para incentivar a redução doconsumo de energia: Sistema de Gestão de ConsumosIntensivos de Energia (SGCIE);
Em 2009, o consumo de eletricidade em alimentos e bebidastraduziu-se em 157,555 Tep (13% do total da energia elétricagasta na indústria de transformação);
Consumo de Energia no Setor Agroalimentar
SGCIE engloba consumidores intensivos de energia, comconsumo anual de mais de 500 Tep (obrigação de apresentaçãode planos de racionalização de energia à autoridadecompetente);
As indústrias Agroalimentares são normalmente pequenas emicro empresas e apenas uma pequena percentagem (cerca de10%) estão abrangidas pelo referido regulamento;
As restantes 90% de indústrias Agroalimentares, não aplica mqualquer regulamentação para incentivar a eficiência ener gética,e não se sabe como usam a energia consumida.
Consumo de Energia no Setor Agroalimentar
� Inexistência de dados estatísticos e indicadores gerais e energéticospara estas fileiras;
� Grande concentração das indústrias agroalimentares na RegiãoCentro;
� Necessidade de construir indicadores de referência (benchmarking)para desenvolver ferramentas indispensáveis para o desenvolvimentodas empresas e melhorar a sua competitividade;
� O presente estudo baseou-se na informação obtida junto de 36empresas agroalimentares de 6 fileiras distintas, referen te aoperíodo de 1 ano (2010).
Análise dos dados recolhidos
Localização das Empresas
7%
81%
4%4% 4%
Distribuição das empresas por Distrito
Aveiro
Castelo Branco
Coimbra
Guarda
Portalegre
7%
52%
3%4%
7%
4%4%
4% 4% 4%7%
Distribuição das empresas por Concelho Anadia
Castelo Branco
Coimbra
Covilhã
Fundão
Idanha-a-Nova
Mação
Monforte
Sabugal
Vila de Rei
Vila Velha de Ródão
Localização das Empresas
Número de Trabalhadores
De acordo com o Manual de Frascati (OCDE, 2002), foram consideradas 5 classes pararegistar o número de trabalhadores:
Classes do número de trabalhadores
1-9 10-49 50-99 100-249 250-499
A maioria das empresas analisadas tem ao seu serviço entre 10 e 49 trabalhadores.
A amostra considerada apresenta em média 15 trabalhadores por empresa num totalde 410.
39%
57%
4%Número de trabalhadores por
classe[1;9][10;49][50;99][100;249][250;499]
Número de Trabalhadores
Dimensão das Empresas
As pequenas empresas surgem em maior número, seguindo-se dasmicroempresas e por último, as médias empresas.
41%
55%
4%
Micro
Pequena
Média
Consumos
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos
Méd
ia k
Wh/
ano
Fileira
Consumo médio de kWh / ano por fileira
Material de construção das câmaras de refrigeração
A fileira dos vinhos não se enquadra neste âmbito uma vez que o vinho érefrigerado em cubas de inox.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Horto. Latic. Distrib. Carnes
Alvenariacomrevestimentode cortiça
PainelSandwichcomisolamentoempoliuretano
Temperaturas das câmaras de refrigeração
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
Horto. Latic. Distrib. Carnes
Tem
pera
tura
[ºC
]
Fileira
Média dasTemperaturas(+)
Média dasTemperaturas(-)
Média das Temperaturas e respetivo Desvio Padrão
Humidades das câmaras de refrigeração
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Horto. Latic. Distrib Carnes
Hum
idad
e
Fileira
Média deHumidades
Média das Humidades e respetivo Desvio Padrão
Caraterísticas dos sistemas de frio
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos
Arrefecimento porCircuito Indireto
Unidades Compactas
Grupo de Condensação
Central Frigorífica porExpansão Direta
Unidades Individuaispor Expansão Direta
Volume do espaço refrigerado [m 3]
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos
[750;900[
[600,750[
[450,600[
[300,450[
[150,300[
[0,150[
Consumos médios anuais de energia
€
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos
kWh
kWh
Euros
Consumo médio anual de energia por volume médio de espaço refrigerado
0
50
100
150
200
250
300
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos
Méd
ia k
Wh/
ano
kWh / ano
m3
m3
Consumo médio de energia por quantidade de produto vendido, por ano
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos
Méd
ia k
Wh/
ano
kWh / ano
Ton / ano(m3/vinhos)
Tipos de Compressores utilizados por fileira
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos
Alternativos Semi-herméticos
AlternativosAbertos
AlternativosHerméticos
Tipos de Fluidos Refrigerantes utilizados por fileira
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Horto. Latic. Distrib. Carnes Vinhos
R404A
R22
Água +Glicol
Água
Caso particular no setor das Carnes
Fluxograma de um Processo Produtivo
Sistemas de Refrigeração Utilizados
Sistemas convencionais:• Câmara de congelação /armazenamento,• Descongelação; • Salga;• Estabilização Final;• Conservação do produto final.
Unidades de tratamento do ar:
• Pós Salga;• Secagem;• Estufagem.
Unidades de Tratamento do Ar
↘ Compressor;
↘ Evaporador (1 ou 2 unidades);
↘ Condensador;
↘ Resistência Elétrica;
↘ Ventilador Centrífugo;
↘ Entradas de ar e condutas de
saída;
↘ Sistemas de Controlo.
Amostra
Teve como base 9 indústrias que se dedicam ao fabrico depresuntos, localizadas no interior da região centro;
Foram consideradas indústrias que têm como principalatividade o fabrico de presuntos, seja na forma de pernasinteiras ou presunto cortado.
Localização Geográfica das Indústrias da Amostra
Parâmetros MedidosConstrução de indicadores específicos de consumo de energia
Consumo de Energia
(kWh/ano)
Matérias primas e produção (tonMP)
Consumo Específico de Energia - CE (kWh/tonMP)
Volume da Câmaras
(m3)
Potência do Compressores
(kW)
Indicador do consumo de
energia por m 3
(kWh/m 3)
Potência Instalada
(kW)
% da Potência dos
Compressores (%)
Equipamentos e Técnicas de Medição� Para medir a temperatura do ar e a humidade, utilizou-se um equipamento demedição digital multi-funções (Testo), e para medir a temperatura das superfíciesutilizou-se uma sonda termopar tipo K;
� Recorreu-se ao uso de uma pinça amperimétrica para medir a intensidade dacorrente de entrada e tensão eléctrica do motor do compressor, para posterioravaliação da potência eléctrica;
� Efetuou-se uma análise do perfil de consumo de electricidade com recurso aum analisador de energia (Elcontrol);
� As dimensões físicas do espaço refrigerado (câmaras de refrigeração econgelação) foram calculadas usando um medidor de distância de infra-vermelhos;
� Por forma a medir as diferenças de temperatura nas superfícies, utilizou-seuma câmara de termografia (testo 880-2).
Resultados para o fabrico de presunto
Unidade Industrial
Matéria Prima [kg]
Volume total das câmaras
[m3]
Consumo Energia [kWh]
CE [kWh/tonMP]
1 268331 2852 406038 1513,2
2 1968547 6958 1618824 822,3
3 1753731 4555 543042 310
4 2116000 10394 2565613 1212,5
5 152623 3016 336121 2202,3
6 585898 2676 515812 880,4
7 1139006 5174 1409073 1237,1
8 889354 6938 1505991 1693,5
9 404500 1699 405074 1001,4
Consumo de Energia Elétrica vs. Matéria Prima Processada
� Verifica-se um aumento do consumo de energia eléctrica com o aumento da matéria-prima processada;
� O consumo de energia eléctrica não apresenta um comportamento uniforme, o que podeindicar diferentes utilizações da energia pelas indústrias.
Relação entre o Volume Total das câmaras e a Matéria Prima Processada
� Existe uma ampla variação na taxa de ocupação do volume das câmaras;
� A utilização de câmaras com carga parcial pode indicar um sobredimensionamento dasmesmas ou uma inadequada gestão de negócios.
Relação entre a Potência Instalada e a Matéria Prima Processada
� A potência instalada nas Indústrias que compõem a amostra varia entre 116 kW e 465 kW,e a potência total de compressores de refrigeração de cada unidade situa-se entre 101 kW e346 kW;� Os compressores usados nos sistemas de refrigeração representam uma parcelasignificativa da capacidade instalada nessas unidades, atingindo um valor entre 60-87% dapotência instalada.
Consumo Específico de Energia das Indústrias Transformadoras de Carne
0
500
1000
1500
2000
2500P
lan
t- 1
Pla
nt-
2
Pla
nt-
3
Pla
nt-
4
Pla
nt-
5
Pla
nt-
6
Pla
nt-
7
Pla
nt-
8
Pla
nt-
9
SE
C (
kW
h/t
on
)
SEC Plant (kWh/ton)
SEC average=1208
(kWh/ton)
SEC Ref=480 (kWh/ton)
� A média do Consumo Específico das indústrias da amostra é de 1208 kWh / tonMP;� A média do Consumo Específico de referência (Espanha) é de 480 kWh/tonMP (utilizandoas condições ambientais naturais (câmara de secagem) nas etapas de secagem eestufagem).
Poupança de Energia
� Nas indústrias que compõem a amostra, foram observados valoresvariáveis para o Consumo Específico de Energia;
� A poupança de energia em relação ao Consumo Específico médio éde 16,7% (valor alcançado se as indústrias consumidoras de energiaacima do valor médio do Consumo Específico pretenderem chegar aesse valor);
� Relativamente ao valor de referência (Espanha) a poupança deenergia é ainda maior, embora neste país seja comum utilizar ascondições ambientais naturais para realizar a secagem e a estufagem.
Principais deficiências encontradas que contribuem para a redução da eficiência
energética das indústrias Agroalimentares
� Grupos condensadores instalados em espaços fechados e em sótãos muitoquentes;
� Cobertura da infra-estrutura inadequada (metal e cimento);
� Unidades de Tratamento de Ar instaladas ao ar livre e expostas ao sol, e comcondutas de insuflação de ar com isolamento deficiente;
� Condutas de aspiração do fluido com isolamento deficiente ou inexistente(sobreaquecimento elevado);
� Manutenção insuficiente na área da refrigeração;
� Utilização de câmaras com carga parcial.
Isolamento deficiente nas condutas de insuflação de uma unidade de secagem
Considerações Finais
� Existe um potencial para a poupança de energia de 16,7%, que podeser alcançado otimizando a gestão energética;
� Dentro da fileira das carnes, as indústrias que se dedicam ao fabrico depresuntos são as que têm um maior consumo específico de energia edevem ser estas a requerer maior atenção relativamente à eficiênciaenergética;
� Com intuito de melhorar a eficiência energética, a atenção deve estardirecionada para o processo produtivo de fabricação dos presuntos,manutenção e substituição de equipamentos de refrigeração obsoletos,assim como para o bom isolamento das condutas de ar e infra-estruturas.