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João
Carlos dos Santos Fagundes, engenheiro eletricista, doutor
em Engenharia Elétrica, pesquisador do Instituto de
Eletrônica de Potência do Departamento de Engenharia
Elétrica (UFSC)
Os
assuntos são Eletrônica de Potência, Eficiência
energética, Grupo de Novas Tecnologias do PRUEN - Programa
de Racionalização do Uso de Energia da UFSC.
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O
Sr. é pesquisador de um laboratório de Eletrônica
de Potência. Com que trabalha esta área?
A eletrônica de potência trabalha com o tratamento da
energia para que você possa utilizar a forma de energia elétrica
disponibilizada pelas concessionárias na rede em outras formas.
Por exemplo, se você precisa recarregar uma bateria, utilizando
um dispositivo que é um carregador, você não
pode ligar esse carregador diretamente na rede. Precisa interpor
entre a rede de alimentação comercial e a bateria,
um dispositivo que é um conversor, um dispositivo da área
de eletrônica de potência. Outro exemplo: se você
quiser variar a velocidade de um motor... Se ligar na rede, ele
vai ter uma velocidade fixa. Se quiser variar, vai ter que interpor
um dispositivo - o conversor - para que, na saída desse conversor,
se possa ter parâmetros variáveis que, ao alimentar
o motor, façam que ele varie a velocidade. O mesmo vale para
fontes de alimentação de microcomputadores. Um exemplo
bem simples: controlar manualmente a luminosidade de uma lâmpada
incandescente. Coloca-se um dimmer. Ele é um
conversor que, na saída, disponibiliza um valor de tensão
eficaz que é variável. Conforme você mexe, varia
a potência de luminosidade da lâmpada.
A
Eletrônica de Potência ajuda a promover um aproveitamento
melhor da energia elétrica?
Isso é uma decorrência. A finalidade da eletrônica
de potência é pegar essa energia que está numa
forma fixa (tem uma freqüência de 60 Hz e 220 Volts)
na rede e modificar à medida do necessário para alimentar
um motor, um sistema de iluminação. A eletrônica
de potência modifica isso, adequando melhor a energia ao equipamento.
Como conseqüência disso, você pode ter, em vários
casos, economia de energia ou otimização do uso de
energia. Por exemplo: um condicionador de ar. Como ele funciona?
Ele tem um termostato. Ele refrigera, refrigera... quando chega
a um nível de temperatura baixa, dentro dos parâmetros
que se quer, ele desliga. Quando chega aos 18 graus, ele desliga,
por exemplo. Mas o ambiente começa a aquecer novamente, por
causa das perdas, etc. Digamos, quando volta a 22 graus, ele liga
de novo. Então, o aparelho fica trabalhando numa coisa que
se chama "histerese", um intervalo, que pode ser 18 e 22 graus.
Só que quando ele liga ou desliga, ele está funcionando
com potência plena, normalmente. Então fica uma situação
desconfortável... Ou está meio frio ou então
não está suficientemente refrigerado o ambiente. Digamos
que ele deveria trabalhar com 20 graus. Mas ele não fica
nos 20, ele fica entre 18 e 22 graus... Ele fica trabalhando com
um valor médio. Se você tiver um controle de velocidade,
feito através de um conversor, você refrigera o ambiente
até o nível que gostaria e daí para diante,
mantém o aparelho funcionando numa velocidade baixa só
para suprir as perdas. Conseqüentemente, está trabalhando
com menos energia da rede. É o mesmo caso das lâmpadas.
Se você não precisa estar com plena iluminação,
você vai lá no dimmer e diminui a intensidade.
Ao fazer isso, você está consumindo menos energia.
O que é eficiência energética em motores
e máquinas elétricas?
Eficiência energética significa aproveitar a energia
num percentual maior. Na verdade, quando você consome energia
da rede, uma parcela dessa energia é transformada em trabalho
útil e uma parcela são de perdas. Todo sistema tem
perdas. Um motor girando, por exemplo, tem atrito com o ar, atrito
nos mancais com os rolamentos, tem perdas nos próprios condutores
que transportam a corrente. Vamos supor: você consome um tanto
de energia da rede, mas desse percentual, digamos, você aproveita
90% para trabalho útil e 10% perde. Essa relação
entre potência que você consome e potência transformada
em trabalho útil dá a eficiência, o rendimento
do motor. Pode ser 90%, 80%, 40%... depende do tipo de equipamento.
Melhorar a eficiência significa aproveitar mais a energia
que você consome. Fazendo uma analogia: é como você
se alimentar e absorver todo o alimento que ingeriu. Mas não
existe a máquina perfeita. Nem o corpo humano é uma
máquina perfeita, nesse sentido.
Além
da eficiência, ainda se pode trabalhar com esse nível
de potência que cada equipamento tem para economizar...
Claro. Pode-se também fazer o que se chama correção
do fator de potência. Pode acontecer o seguinte: consumir
da rede e ficar a energia dentro do sistema sem fazer trabalho útil.Tem
o fator de potência que as concessionárias de energia
cobra. Se for abaixo de 0,92, ou seja 92%... Se essa energia que
você está consumindo não se transformar em trabalho
ou potência ativa, como se diz, mais que 92%, você vai
pagar um excedente de consumo. Os dispositivos de eletrônica
de potência - os conversores - podem corrigir isso.
Quais
são as máquinas mais ineficientes que o Sr. conhece?
Olha, motores em geral são ineficientes. Chuveiro elétrico
é um negócio ineficiente. Lâmpada incandescente
é extremamente ineficiente.
A
maior parte dos chuveiros é ineficiente? Eles não
funcionam direito, então?
Não é que não funcione direito. O princípio
de funcionamento deles é baseado em aproveitar as perdas.
Só as perdas. (risos) Como é que funciona o
chuveiro elétrico? Passa uma corrente que circula pela resistência.
Essa resistência, pela passagem da corrente, se aquece e água
retira o calor. Agora... você está pegando o que se
chama "efeito joule" (o efeito de aquecimento da resistência)
para aquecer água...
Então
é mais ou menos como um pesquisador disse: usar energia elétrica
para aquecer água é o mesmo que comer goiabada com
colher de prata?
De certa forma, é... Não sei como é essa analogia.
Pode ser que a goiabada lá na Europa também seja nobre...
(risos)
Na
verdade, ele diz que essa energia é muito nobre para esse
uso...
É! É como a lâmpada incandescente. Uma "boa"
lâmpada incandescente transforma em energia luminosa só
7%... Olha, sete por cento! Eu já estou chutando alto...
Sete por cento de tudo o que ela consome. Então, ela não
aproveita 93%.. É um rendimento baixo para xuxu! Não
é um dispositivo eficiente.
Então, uma boa parte da tecnologia que está no
mercado é ineficiente.
São dispositivos que tendem a reduzir sua participação
no mercado e ficarem restritos a aplicações onde é
interessante aproveitar o que eles perdem. Uma lâmpada incandescente
transforma 7% em energia luminosa, o restante é calor. Mas
eu quero iluminar, não quero aquecer. Numa chocadeira de
pintos, eu coloco lâmpada incandescente para aquecer o ambiente.
Funciona como uma estufinha. Então, esse tipo de dispositivos
ou vão sofrer melhorias, ou vão desaparecer ou, ainda,
ficar restritos a aplicações muito específicas.
É o caso dessa lâmpada. Há trinta anos, era
o que se tinha. Não se falava em lâmpada compacta fluorescente.
Isso é coisa de dez anos para cá. Mesmo assim, no
começo, não se usava em casa. Usava em instalações
industriais e comerciais. Esse panorama foi mudando ao longo do
tempo e vai mudar mais ainda. Claro que não é assim:
não se usa mais lâmpada incandescente! Não é
dessa maneira. Até porque tem características dessas
lâmpadas que são importantes. Esteticamente, por exemplo.
Ela tem um excelente índice de reprodução das
cores, é uma lâmpada quente, como a gente chama. Fizeram
a experiência em um corredor de hospital, todo pintado de
branco. Colocaram uma lâmpada fluorescente, de cor fria. Parecia
que as pessoas estavam pálidas, morrendo... Naquele mesmo
ambiente, pintado numa cor rósea, com lâmpada incandescente,
parece que as pessoas estão vendendo saúde. De repente,
num hospital o que é mais importante? A iluminação
ou o que o ambiente transmite, a pessoa se enxergar ou enxergar
o outro doente mais corado, mais bonito? De repente, isso faz muito
mais efeito na saúde deles do que estar com iluminação
eficiente. Então, aplicações específicas
vão continuar existindo, mas a participação
ou a parcela de mercado de certos equipamentos vai diminuir. Geladeira
eficiente... Por que não entrou no mercado nacional ainda
geladeiras com controle de velocidade ou velocidade variável
com o mesmo sistema que já expliquei? Porque o interesse
comercial ainda não viabilizou...
Já
existem geladeiras e freezers com selo Procel de eficiência...
Isso é outra coisa. Aí é geladeira com sistema
convencional que melhoraram o sistema de refrigeração,
motorização, usando dispositivos mais eficientes.
Então
o Sr. está falando de uma outra tecnologia.
É uma outra tecnologia. Essa geladeira convencional não
tem nenhum conversor estático, nenhuma eletrônica de
potência no meio. Se colocar um conversor, vai controlar a
velocidade da mesma forma que um condicionador de ar. Ela vai ficar
funcionando numa velocidade mais baixa, controlando as perdas: abriu
a porta, etc...
É
uma maneira mais inteligente de consumir energia.
Mas é! É uma maneira mais inteligente de usar a energia.
Só que uma geladeira dessas, provavelmente, vai custar mais
caro que uma geladeira convencional, tem mais dispositivos, mais
tecnologia.
Mas
tão mais caro?
Não sei. É uma questão de escala de produção
e quantidade de vendas. É como o computador. Quando apareceu,
era um absurdo de caro. Hoje é mais viável.
Esse
critério de eficiência poderia ser uma norma da própria
legislação?
O pessoal tem falado muito nisso, mas é difícil impor
uma legislação dizendo tem que ser tanto eficiente...
O
problema seria fiscalizar?
Não diria isso. Poderia fiscalizar na produção.
Mas e no uso? Você vai comprar um coisa e vai usar indevidamente...
A ineficiência pode estar no uso, não só no
equipamento. Você compra, por exemplo, uma lâmpada extremamente
eficente do ponto de vista de fluxo luminoso e tudo mais. Aí
você coloca numa sala bem iluminada durante o dia e deixa
ligada durante o tempo todo. A lâmpada é eficiente
enquanto está funcionando, mas está ligada desnecessariamente
durante um período de 10 horas, sei lá... A tendência
que existe no Brasil é tentar indicar ao consumidor o equipamento
eficiente que tem no mercado. O selo Procel é um exemplo.
Eles estão pensando na obrigação de os equipamentos
conterem o selo Procel, mas isso vai muito tempo. Agora, obrigar
o sujeito... Não pode ter essa ingerência administrativa:
você tem que produzir isso. É complicado. Podem estabelecer
normas de eficiência mínima para serem atingidas em
função da questão do mercado de energia, etc.
Podem até pensar nisso, mas não é uma coisa
que vai estar aí daqui um ano, dois. Eu acho que melhor
é classificar: tais equipamentos são mais eficientes
e divulgar para o consumidor.
O
consumidor vai ajudar a regular isso.
Claro. Ele vai comprar o mais eficiente. Vai gastar menos. Talvez
gaste um pouco mais na hora do investimento, mas uma coisa ele tem
que entender, tem que botar isso na cabeça do consumidor
- é uma das coisas mais difíceis - ele não
tem que comprar preço, tem que comprar qualidade. No Brasil,
você tem duas coisas que fazem a mesma função.
Uma é melhor, mais robusta, mas você vê a diferença
e compra a mais barata.
Mas
tem gente que não tem opção...
Isso é outro problema. O que eu digo é que o pessoal
brasileiro, em geral, compra preço, não qualidade.
É cultura. (...) Ele pode comprar um equipamento que custa
metade do preço de outro, mas aquele dura um ano, este dura
cinco. Mas não é esse raciocínio que se faz.
"Custou mais barato, eu vou comprar esse aqui. Se quebrar, eu compro
outro. Igual a esse". Só que vai comprar dois equipamentos
em dois anos. O brasileiro é muito imediatista, nessas coisas.
Que
alternativa teria para o chuveiro elétrico, por exemplo?
Tem outros tipos de aquecimento: aquecimento a gás, aquecimento
solar por coletores. Hoje isso já está bem mais eficiente,
mais barato do que há 15 anos. Em países da Europa,
basicamente, é usado aquecimento a gás. Realmente,
chuveiro elétrico é um equipamento pouco eficiente
e mau utilizado, muitas vezes. É aquele negócio: você
usa água fria, morna ou quente. Talvez fosse bom usar água
meio norma ou meio quente... Às vezes, a água é
quente demais ou fria demais. Os chuveiros tem três ou quatro
posições só. Talvez uma coisa que possa ajudar
mesmo para os chuveiros elétricos seja o controle eletrônico
de temperatura. Por exemplo: eu quero água a 32 graus. Já
existe tecnologia para isso.
O
Sr. está coordenando um Grupo de Novas Tecnologias dentro
do Programa de Uso Racional de Energia da UFSC. O que foi feito
até agora?
O que estamos fazendo, nesse momento, é o estudo para reprojeto
das instalações da Universidade. Nós determinamos
algumas ações mais emergenciais, em função
da crise energética, que estão sendo executadas como
a retirada de equipamentos desnecessários, melhoria dos comandos
ou separação dos comandos de acionamento de lâmpadas.
Só
na Biblioteca Central foram retiradas 900 lâmpadas, é
isso?
Mais de 900 lâmpadas. Desnecessárias.
Isso
é comum?
É freqüente acontecer. Isso só na biblioteca.
Devem ter sido retiradas... vou chutar, acho que umas 4.000 ou 5.000
lâmpadas. Aqui no Campus da Trindade. Isso é erro de
projeto. Na verdade, o papel desse Grupo de Novas Tecnologias é
estabelecer diretrizes de como fazer projetos, como fazer licitação
para compra de equipamentos e comprar equipamentos eficientes e
corretos.... Fazer projetos considerando o sistema de uma forma
integrada, ou seja, considerando a parte arquitetônica, a
parte mecânica, a parte civil, a parte elétrica. Não
dá para separar essas coisas. Tem que considerar a iluminação
natural, tem que considerar o conforto ambiental...
Mesmo
os prédios mais novos da UFSC tem alguns equívocos
de construção...
Muitos. Alguns, não. Muitos. Mas esses prédios não
estão usando a tecnologia atual.
O
problema vai ser adaptar o que já existe...
Na verdade, esse projeto de fazer projetos integrados ainda vai
levar uns cinco anos para produzir resultados. Daqui uns 10 anos,
talvez se vá falar: não se constrói mais um
prédio sem considerar todos esses aspectos. Não é
para o ano que vem. Os profissionais que estão no mercado
foram formados segundo uma outra cultura. Os novos que estão
se formando é que a gente vai colocando essas idéias
na cabeça. Nos prédios, a a gente está fazendo
o reprojeto da seguinte maneira: onde a gente vai mexer? em que
aspectos a gente vai poder mexer? Por exemplo, um aspecto: eu posso
mandar pintar todas as paredes internas, onde tem iluminação
artificial, com cores claras, porque reflete melhor a luz e vou
precisar de menos quantidade de iluminação. Eu posso
dotar as aberturas de algum esquema de ventilação
para usar a ventilação natural quando possível.
Eu posso dotar as aberturas para que aproveitem melhor a iluminação
natural. (...) Outro exemplo: as luminárias. Na maioria dos
prédios da universidade, elas estão dispostas numa
posição completamente errada: entre vigas, etc. Elas
já perdem muito da capacidade pela posição
em que estão colocadas. Elas poderiam ser rebaixadas e distribuídas
de uma outra maneira. As calhas (das luminárias) só
servem para suporte mecânico. Só para segurar a lâmpada,
enquanto você poderia colocar uma luminária com formato
diferente, com a calha já voltada para onde se quer iluminar
e com interior reflexivo (espelhado). Aproveitaria muito mais. Isso
daria para fazer mesmo nos prédios antigos, substituir...
É isso que o Grupo está propondo para fazer o reprojeto:
fazer a aquisição dos equipamentos adequados, que
tipo de lâmpada usar. Tem lâmpada fluorescente de 40
watts que é menos eficiente que a lâmpada, de outra
família, de 32 watts. Então: 8 watts a menos e dá
mais luminosidade... Imagina, em cada lâmpada 8 watts, em
1.000 lâmpadas que já tiraram, são 8.000 watts
a menos.
Mas
a UFSC tem casos bem específicos, como o Hospital e a Biblioteca.
Na biblioteca, há alguns exageros. Ela consome muita iluminação.
Quando se faz projeto elétrico, em função da
atividade, vai se dizer o nível de iluminamento. Evidentemente,
aqui na universidade, o único lugar que vai ter um nível
de iluminamento maior é a biblioteca. Ler exige uma boa iluminação.
Por conta disso, se comete alguns exageros. Além disso, a
biblioteca é toda envidraçada, o que é muito
interessante. Poderia aproveitar bem a iluminação
natural. Só que quem fez o projeto elétrico, olhou
a planta baixa - isso é o problema: não há
integração - e não considerou se tem sol pela
manhã por aqui, à tarde por lá... Ele pensou:
eu tenho essa área aqui para iluminar, eu vou considerar
quanto eu preciso de iluminação, vou dividir por tantas
lâmpadas e vou distribuir isso, segundo um certo critério.
Aí o que acontece? Não precisa, durante uma grande
parte do dia, nem metade daquela iluminação. Não
precisa por causa do sol. Ah, mas o sol ofusca... Então pode
pôr defletores para evitar o ofuscamento ou cortinas controláveis
para não precisar de iluminação artificial.
Bom, ao mesmo tempo que tem essa quantidade exagerada de iluminação,
que seria desnecessária, ela provoca um aquecimento e cria
a necessidade de uma maior climatização do ambiente,
necessidade de uma quantidade maior de aparelhos de ar condicionado.
Aquela
área verde interna, no centro da construção,
não poderia ser adaptada para aproveitar melhor as correntes
de vento?
Poderia ser. Para ventilação, para fosso de luz, uma
série de coisas. Mas os projetos de construção
na Universidade, mesmo os que estão sendo executados hoje
ainda, ou a maioria deles, não foram feitos seguindo esses
padrões. Os que estão sendo executados hoje são
emendas, ampliações, são projetos antigos,
meio adaptados. Por quê? Às vezes, é a pressa
de ter que fazer logo. Às vezes, para manter um certo padrão
estético, embora não seja mais o adequado. O novo
prédio da Engenharia Civil já foi feito segundo esses
padrões. Não sei se atendeu a todos os padrões,
mas eu sei que houve essa preocupação com iluminação
natural, conforto ambiental, com sistema de climatização
de ambientes. Agora, é UM prédio. Pode ver que ele
tem um padrão diferente, não se assemelha ou mantém
um certo padrão estético com os demais. O que, aliás,
tem que ser assim. Não vamos fazer a coisa errada durante
mais 20 anos só para manter o mesmo padrão visual.
E
o Hospital Universitário (HU)?
O HU é por uma questão das características
operacionais... É iluminação 24 horas por dia,
muito equipamento, caldeiras, lavanderia, restaurante, laboratórios,
equipamentos que precisam de esterilização, então
usam muita água quente... As características operacionais
são diferentes. Lá o consumo de energia sempre vai
ser mais alto. Claro que dá para melhorar algumas coisas,
mas nunca o HU vai ser um prédio de baixo consumo.
E
o Centro de Desportos, com os ginásios e a piscina coberta?
Os ginásios não são locais de grande consumo.
É só iluminação. Não tem climatização.
A piscina, sim, é um lugar que consome bastante porque tem
que aquecer aquela água toda, tem muitas perdas, mas a discussão
que se faz é se se poderia usar um outro tipo de aquecimento.
Quando foi feito o projeto, foi estudado isso, tem projeto pronto
de aquecimento usando outras alternativas como aquecimento solar
parcialmente, aquecimento a gás. Agora, isso é uma
coisa que tem que ser bem estudada: a relação custo-benefício.
Porque, às vezes, é um investimento inicial muito
grande que a universidade pode não dispor. Parece que esse
foi o caso. O projeto alternativo era interessante, mas a universidade
não tinha como bancar tudo. Hoje está se pensando
em fazer uma coisa híbrida. Fazer aquecimento solar para
a piscina toda é complicado. Levaria um tempo muito grande
para aquecer, é muita água. Então se pensa
em fazer um aquecimento de base elétrica, depois manter o
aquecimento por energia solar.
Esse
projeto de readaptação das instalações.
Dá para calcular quanto se economizará de energia?
Dá para estimar. Eu diria que se substituísse todos
os equipamentos obsoletos por outros mais eficientes, se redimensionar,
ou reconstruir de certa forma, essas instalações de
iluminação, também fazendo o mesmo com os sistemas
de climatização... Fazendo esse trabalho todo, eu
acho que dá para fazer economia de mais de 30%. Claro, isso
não é uma coisa rápida, nem tão barata.
Tem que pegar por setores... Vai fazendo gradualmente. Ao longo
de cinco anos, vamos conseguir fazer em toda a universidade. Isso
exige recursos. O nosso grupo de trabalho está encarregado
de fazer, o mais rápido possível, o projeto de substituição
de equipamentos para conseguir financiamento e acelerar o processo.
São instalações que, uma vez refeitas, se pagariam
ao longo de, digamos, três anos. A partir desse prazo, elas
começariam a dar retorno. Isso em relação ao
convencional. Então, é um projeto razoável.
Tem, é claro, instalações que poderiam dar
retorno em seis meses. Depende.
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