Ficha de Trabalho 1 — UC02954

Poupança Energética e Fugas de Ar Comprimido

Duração: 90 minutos | Consulta: Tabelas de eficiência de motores, sebenta | Calculadora: Obrigatória

Grupo I — Verdadeiro / Falso (20 pontos)

Um motor de classe IE4 é menos eficiente que um motor IE3 da mesma potência. ___
A lei dos ventiladores estabelece que se a velocidade de um ventilador for reduzida para metade, a potência consumida é reduzida para 1/8 do valor original. ___
O regulamento de ecodesign da UE 2019/1781 torna os motores IE3 obrigatórios para potências ≥ 0,75 kW desde julho de 2021. ___
A norma ISO 14001 é um requisito legal obrigatório para todas as empresas industriais em Portugal. ___
O Scope 2 de emissões de carbono corresponde às emissões indirectas provenientes de energia eléctrica adquirida. ___
As fugas de ar comprimido num sistema industrial podem representar até 30% do consumo total de ar, se o sistema não for regularmente auditado. ___
Para detectar fugas de ar comprimido, o método mais preciso é o teste de pressão com espuma de sabão a toda a tubagem. ___
Segundo a REACH, antes de usar qualquer produto químico em manutenção é obrigatório consultar a Ficha de Dados de Segurança (FDS). ___
A substituição de iluminação fluorescente T8 por LED industrial reduz o consumo de energia em aproximadamente 50% mantendo o mesmo nível de iluminância. ___
Um variador de velocidade (VFD) numa bomba centrífuga que opera frequentemente a 60% da capacidade pode reduzir o consumo energético em mais de 70% comparado com controlo por válvula. ___

Grupo II — Cálculo de Poupança Energética (40 pontos)

Problema 1 — Substituição Motor IE1 → IE4

Uma empresa de produção têxtil tem um motor de 22 kW, 4 polos, IE1 (eficiência η₁ = 89,5%) a funcionar 7200 h/ano com carga média de 80%. A empresa considera substituí-lo por um motor IE4 (η₄ = 94,0%).

Tarifa eléctrica: 0,13 €/kWh

a) Calcule o consumo anual de energia eléctrica de cada motor.

b) Calcule a poupança anual em kWh e em euros.

c) O motor IE4 equivalente custa 1 850 € e o IE1 antigo ainda tem valor residual de 200 €. O custo de instalação é 300 €. Calcule o payback simples.

d) Calcule a redução anual de emissões de CO₂ (factor de emissão da rede eléctrica portuguesa: 0,255 kgCO₂/kWh, 2024).

Problema 2 — Auditoria de Fugas de Ar Comprimido

Uma fábrica tem um sistema de ar comprimido com compressor de 75 kW (6 bar, 13 NL/min por kW = 975 NL/min de capacidade). O técnico realizou um teste de estanquicidade: - Com todos os consumidores fechados, a pressão cai de 7 bar para 5 bar em 8 minutos - Volume do receptor: 500 L = 0,5 m³

a) Calcule o caudal de fuga total (NL/min).

Use a fórmula: Q_fuga = V_receptor × ΔP / (P_atm × Δt) × (conversão de unidades)

b) Calcule a percentagem de fuga em relação à capacidade do compressor.

c) Se o compressor trabalha 16 h/dia, 250 dias/ano, calcule o custo anual das fugas (0,13 €/kWh).

d) O técnico identificou 8 fugas com detector ultrassom. O maior "desperdício" é uma fuga de 3 mm Ø (caudal ≈ 8 NL/min) numa junção de tubo. Qual a prioridade desta fuga e qual o custo anual desta fuga isolada?

Grupo III — VFD e Poupança por Carga Variável (40 pontos)

Exercício — Bomba de Água de Arrefecimento com VFD

Uma bomba centrífuga de arrefecimento de 18,5 kW trabalha actualmente a 100% da velocidade 70% do tempo e a 60% da velocidade os restantes 30% do tempo (carga variável conforme temperatura exterior).

Situação actual (sem VFD): O caudal é controlado por válvula; o motor trabalha sempre a 100% da potência independentemente da necessidade.

Com VFD: O motor ajusta a velocidade conforme necessário.

a) Calcule a energia anual consumida sem VFD (6000 h/ano, composto de 4200h a 100% + 1800h a 60%).

b) Calcule a energia anual consumida com VFD (motor a 100% da potência 4200h + motor a (0,6)³×P_nominal 1800h).

c) Calcule a poupança anual e o payback (VFD custa 2 800 €, instalação 500 €).

d) Estime a redução anual de CO₂ (factor 0,255 kgCO₂/kWh).

Ficha de Trabalho 1 — UC02954 — TMIM — Aulify