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Prof. Paulo Seixas
Eficiência Energética
Aula 5
Conversa Inicial
Nesta aula, serão abordadas as últimas 
melhorias energéticas do curso, o dos 
sistemas de aquecimento, dos sistemas 
de ar comprimido, de refrigeração e de 
bombeamento
Também trataremos da arquitetura 
bioclimática, uma abordagem sobre as 
melhorias em projetos para que possamos 
utilizar os recursos naturais com aumento 
da eficiência de residências, comércios, 
entre outros
Melhoria de Eficiência Energética em 
Sistemas de Aquecimento
Gás combustível
Solar
Elétrica
Combustíveis líquidos
Principais fontes de energia utilizadas para 
aquecimento de água
Tanto o gás liquefeito de petróleo (GLP) 
quanto o gás natural (GN) podem ser 
utilizados em aquecedores para produção de 
água quente
Existem basicamente duas classificações 
para esses equipamentos
De passagem
De acumulação
Sistemas a gás
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Nesse sistema, temos um coletor solar, o qual é 
responsável pela transferência da radiação 
recebida pelo sol para o aquecimento do 
fluido circulante no seu interior 
Componentes
Coletor solar, reservatório térmico, sistema 
auxiliar de aquecimento, válvulas, termostatos 
e outros dispositivos de controle e segurança e 
mangueiras hidráulicas
Sistemas de aquecimento solar
Os aquecedores elétricos podem ser 
divididos em três tipos 
De passagem
De acumulação
Bomba de calor
Sistemas elétricos
Os aquecedores de passagem ou 
instantâneos são instalados diretamente no 
ponto de uso, sendo compostos basicamente 
por uma resistência elétrica e um diafragma 
de borracha
O tipo mais comum utilizado no Brasil é o 
chuveiro elétrico
A produção de água quente a partir dos 
combustíveis líquidos, como óleo combustível, 
óleo diesel ou outros derivados do petróleo, é 
possível por meio da utilização de caldeiras
Nelas, a queima do combustível é realizada em 
um queimador, que eleva a temperatura da água 
até o ponto necessário. A utilização dessas 
caldeiras é mais comum na indústria ou no 
comércio onde tenha altas demandas de água 
quente, como é o caso de hotéis e hospitais
Sistemas a combustíveis líquidos
Para evidenciarmos a eficiência de um sistema, 
utilizamos a Etiqueta Nacional de Conservação 
da Energia (Ence). Ela informa o atendimento a 
requisitos mínimos de desempenho (em alguns 
casos, também fornece os de segurança), 
estabelecidos em normas e regulamentos 
técnicos. A Ence classifica os equipamentos, 
veículos e edifícios em faixas coloridas, que, de 
modo geral, são de “A” (mais eficiente) a “E” 
(menos eficiente)
Avaliação da eficiência do aquecimento de 
água a gás
Na prática, as edificações multifamiliares
dificilmente terão condições mínimas para 
que os sistemas atendam 100% da demanda, 
o que faz com o sistema solar e a bomba de 
calor não obtenham o Nível A. Nesses casos, 
o uso do gás combustível como complemento 
permite a obtenção do Nível A
O GLP, devido à sua portabilidade, permite 
ao consumidor dimensionar o complemento 
adequado, eliminando o risco de interrupção 
no consumo energético
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Melhoria de Eficiência Energética em 
Sistemas de Iluminação
O ar comprimido é utilizado na indústria, em 
aeroportos, hospitais, obras de engenharia, 
portos marítimos, postos de combustível, 
mineradoras, para climatização, e em 
diversas outras aplicações. Ele é empregado 
em máquinas operatrizes, pórticos (para 
transporte e movimentação de materiais), 
motores pneumáticos, ferramentas manuais, 
instrumentação, automação industrial e 
outras tantas utilidades que possam utilizar 
o ar comprimido para movimentação de 
motores, peças etc.
O ar comprimido possui a vantagem de poder 
ser armazenado e conduzido até o local de 
utilização, sem a necessidade de utilizar 
isolamento térmico. Ele não oferece risco de 
incêndio ou de explosão. Por isso, o seu uso 
vem crescendo em escala. Tem como 
principal desvantagem o consumo de energia 
maior que o da energia elétrica na produção 
de determinado trabalho, o que não impede 
seu uso em determinadas situações. Deve-se 
observar se não existem vazamentos ou 
perdas na distribuição do sistema
O rendimento global dos compressores 
pode ser determinado por meio de cálculos 
simples. Basta expressar a potência útil em 
termos da vazão e da pressão disponível e 
depois fazer uma comparação entre essa e a 
potência que está sendo utilizada pelo motor 
elétrico
Rendimento dos compressores
Os rendimentos são limitados pelos 
processos termodinâmicos que ocorrem 
no sistema, rejeitando calor e perdendo 
energia para o meio
Diante disso, se houver uma tecnologia 
melhor que o substitua, será melhor, se 
formos considerar a sua eficiência. Somente 
deverá ser usado onde ele seja insubstituível
Diminuição da massa de ar
O consumo de energia é diretamente 
proporcional à vazão de ar; diminuindo-se 
essa vazão, haverá uma redução de 
consumo. No caso de vazamentos de ar, o 
valor máximo aceitável é de 5% da vazão 
total. Os maiores vilões em vazamentos 
são os engates rápidos, as válvulas e as 
mangueiras
Melhoria da eficiência em sistemas de ar 
comprimido
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Redução da temperatura de aspiração
A temperatura de aspiração do ar afeta o 
consumo de energia e a compressão. O 
trabalho específico é calculado em função 
dessa temperatura
Para a melhoria, pode-se usar alguns metros 
de dutos e retirar o ar quente para fora da sala 
de compressores. Por exemplo, ao passarmos 
da temperatura de aspiração de 35ºC para uma 
temperatura de 25ºC, com a implantação 
citada, teremos uma economia 3,2% no 
consumo de energia
Redução da pressão de operação
Efeito da pressão de descarga do 
compressor: calculando-se o trabalho 
específico para condições constantes, 
modificando-se somente a pressão de 
descarga. Por exemplo para uma pressão, 
P1, de 1 bar e temperatura, T1, de 30º C, 
com um expoente da politrópica, n, igual a 
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Redução da pressão de operação
A redução da pressão de trabalho contribui 
para a diminuição dos vazamentos. Isso 
pode proporcionar uma economia anual 
excelente e um ótimo retorno econômico
Diminuição das perdas de carga
As perdas de carga trazem como consequência 
maior consumo de energia, devido ao sistema 
trabalhar com uma pressão superior à de 
trabalho. O atrito do ar passando pelas 
rugosidades das tubulações e suas conexões 
causa perdas de carga, assim como nos 
aumentos de vazão. Fixando-se uma perda 
máxima nos cálculos de dimensionamento da 
rede, podemos minimizar esses problemas. 
Normalmente, arbitra-se o valor de 0,5 bar de 
perda para a rede mais distante
Diminuição das perdas de carga
Pequenos aumentos de diâmetro 
reduzem a perda drasticamente
Os elementos filtrantes, trocadores de 
calor e secadores também são pontos 
onde podem ocorrer perdas e que 
merecem nossa atenção para monitorar e 
garantir a sua operação eficiente
Aproveitamento do calor rejeitado
Na compressão, grande parte da energia é 
transformada em calor, que pode ser utilizado 
como uma fonte de energia para baixas 
temperaturas
Por exemplo, aquecimento de água (cerca 
de 90º C) ou de ar quente para estufas de 
secagem. Com isso, o rendimento global de 
nosso sistema pode chegar a um patamar de 
70%. A empresa pode montar um sistema para 
utilizar o calor rejeitado para o aquecimento de 
água usada em banhos dos funcionários, o que 
pode aumentar ainda mais a economia anual 
da empresa
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Melhoria de Eficiência Energética em 
Sistemas de Refrigeração
O processo básico de refrigeração pode ser 
explicado da seguinte forma: o compressor 
aspira os vapores do fluido frigorífico 
formado no evaporador, elevando sua 
pressão e temperatura
Assim, o fluido passa para o condensador 
(trocador de calor) que, sob pressão 
constante, sofre uma mudança de estado, 
condensando-se com a dissipação de parte 
de seu calor para o exterior. Isso pode ser 
feito pelo resfriamento direto do ar externo 
ou por água
Uma vez liquefeito e em temperatura 
próxima à do ambiente externo, o fluido é 
admitido na válvula de expansão. Lá sofre 
uma redução brusca de pressão,provocando 
uma queda acentuada de temperatura
Assim, fecha-se o ciclo, sendo o fluido 
admitido no evaporador, no qual absorve 
calor do ambiente ou do meio que se deseja 
resfriar (da parte interna da geladeira 
doméstica, no mesmo exemplo anterior)
Caracteriza-se pela faixa de temperatura de 
operação. A temperatura varia de -60ºC a 
+15ºC
A indústria da criogenia utiliza temperaturas 
menores que o limite inferior apresentado. 
Nestas, há a produção e utilização de 
oxigênio e nitrogênio líquidos e de gás 
natural liquefeito
Refrigeração industrial
A refrigeração industrial é muito utilizada 
nas indústrias químicas, de alimentos e de 
processos, sendo responsáveis por 66% de 
toda utilização. As indústrias manufatureira 
e de laboratórios também a utilizam, pois 
efetuam um controle ambiental a baixas 
temperaturas
Níveis de temperatura adotados em câmaras 
frigoríficas, balcões e ilhas
Tipo e nível de iluminação adotados
Exame da forma e condições de armazenagem 
de produtos nos espaços refrigerados
Local de instalação do espaço refrigerado, 
verificando se a instalação ficou próxima a 
fontes de calor e ou em locais sujeitos à 
incidência de raios solares
Medidas de eficiência energética
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Vedação das portas e cortinas
Existência de termostatos
Existência de forçador de ar
Inexistência de controle manual (interruptor) 
ou automatizado (batente da porta) da 
iluminação interna
Fechamento de ilhas e balcões
Automação do forçador de ar
Formação de gelo junto ao evaporador e nas 
tubulações
Falta de forçador de ar
Condensador próximo a fontes de calor
Presença de impurezas (óleo e/ou poeira) 
nas aletas e nos tubos dos trocadores
Falta de colarinho de proteção em torno da 
hélice do ventilador do condensador
Descentralização da hélice em relação à 
superfície de troca de calor
Condensador instalado que dificulte a 
circulação de ar
Conjunto motor/compressor não alinhado 
e/ou mal fixado à base
Vazamento de óleo na ponta do eixo, juntas 
do cabeçote e conexões das tubulações de 
refrigerante
Compressor ou central de refrigeração 
instalado em nível superior ao dos 
evaporadores
Falta de separador de óleo
O isolamento é o fator mais importante no 
consumo energético de uma instalação de 
conservação pelo frio, tanto pela sua influência 
em relação à entrada de calor no ambiente 
refrigerado como pela dificuldade que existe em 
modificá-lo após construído ou colocado
Quanto maior a altura da câmara, maior a 
relação entre o volume interno e a superfície 
isolada. Esta altura está limitada pela 
possibilidade de empilhamento, que, para 
paletes normais, é de 8 metros
Recomendações gerais
Em câmaras de baixa temperatura, torna-se 
necessária a utilização de portas adicionais 
de tiras ou flexíveis (vai e vem), que 
reduzem a entrada de ar em torno de 70%. 
A utilização de portas automáticas reduz 
ainda mais a entrada de ar. Com a entrada 
de ar na câmara, juntamente com o calor, é 
introduzida a umidade, que provoca a 
formação de gelo nos evaporadores, 
aumentando o consumo de energia, pela 
redução da transmissão de calor e pela 
necessidade de degelo frequente
É importante acondicionar as antecâmaras 
existentes na entrada das câmaras de 
conservação. A entrada de calor e umidade 
com o ar exterior depende das condições no 
ambiente externo à porta. Ao acondicionar a 
antecâmara, a entrada de calor se reduz à 
metade, e a entrada de umidade se reduz a 
um terço em câmaras a -30ºC
Em câmaras de conservação a baixa 
temperatura, além das portas normais, 
devem ser instaladas portas flexíveis
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Deve-se dar preferência a instalações de 
equipamentos centralizados. Existe uma 
vantagem geral a favor dos equipamentos 
centralizados, principalmente em sistemas 
que, em determinadas épocas do ano, 
apresentam reduções na quantidade de 
produtos a refrigerar. Equipamentos 
centralizados podem trabalhar a cargas 
parciais com rendimentos superiores 
quando comparados aos equipamentos 
não centralizados
Melhoria de Eficiência Energética em 
Sistemas de Bombeamento
Ao se planejar uma medida de eficientização em 
uma parte do sistema, os impactos nas demais 
partes devem ser avaliados, além de suas 
consequências: utilização de mão de obra, 
insumos químicos e custos com manutenção, 
que devem ser quantificados e considerados 
para avaliar economicamente essas alterações
Quaisquer que sejam as alterações a serem 
feitas, as áreas financeira, comercial, de 
engenharia, manutenção, produção, devem 
ser consultadas ou estar representadas
Oportunidades para melhorar a eficiência
Antes de atuar em um sistema de 
bombeamento, onde temos um consumo de 
energia, devemos priorizar ações de melhoria 
na utilização final da água além da atuação 
nos sistemas de distribuição
Os ganhos nesses locais serão incrementados 
quando no sistema de bombeamento
Identificação das oportunidades no uso final 
da água
Redução de perdas por vazamento
A redução da perda de água traduz-se em 
reduzir o consumo de energia elétrica. O 
cruzamento das informações do volume 
disponibilizado para a rede de distribuição 
com a somatória dos volumes apurados nos 
medidores dos clientes permite, de forma 
sistemática, conhecer o valor dessa perda
Áreas de oportunidade para melhorar a 
eficiência no uso final da água
Nem toda perda é física, isto é, pode ser 
traduzida como vazamento ou consumo próprio. 
Uma parte importante deve-se à imprecisão dos 
próprios medidores taquimétricos (as normas 
NBR 8.194 e 8.009 da Associação Brasileira de 
Normas Técnicas regulam esse tipo de medidor); 
outra parte deve-se aos consumidores 
clandestinos; e outra parte deve-se àqueles que 
“violam” o medidor, de várias formas. Assim, 
parte da perda, se corrigida ou minimizada, não 
representará redução de consumo de energia 
elétrica, mas redução ou aumento de 
faturamento do serviço de água considerado
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Reduzir a pressão da rede pelo uso de válvulas 
redutoras de pressão
Promover a setorização da rede de distribuição 
conforme faixa de HMT (altura manométrica 
total)
Fazer a automação e o controle da rede, visando 
detectar mais rapidamente as perdas e 
providenciar sua correção
Realizar pesquisas de vazamentos de forma 
planejada e frequente
Medidas para reduzir as perdas físicas
Promover campanha de aferição de 
medidores
Realizar instalação de macromedição para 
setorizar as perdas e identificar áreas críticas
Fazer o monitoramento e o cadastramento de 
consumidores em regiões de maiores perdas 
(favelas) e de consumidores desativados
Medidas para reduzir as perdas não físicas
A água é usada para diversos fins (limpeza, 
alimentação, diluição). O questionamento da 
real necessidade daquela utilização ou daquele 
montante deve ser a fonte de inspiração para 
promover seu uso adequado e eficiente
Empresas éticas e com responsabilidade social e 
ambiental devem apoiar e incentivar o uso 
racional desse recurso natural precioso, a água, 
principalmente se ela tiver sido tratada ou 
beneficiada, mesmo que isso signifique uma 
perda momentânea e de curto prazo de receita
Redução do desperdício de água
Arquitetura Bioclimática
Os edifícios em que vivemos e trabalhamos 
são responsáveis por uma porcentagem 
muito alta do consumo de energia do país
Esse consumo, seja na forma de calor ou de 
eletricidade, além de aumentar os custos, 
contribui significativamente para a poluição 
do ar
Em resposta a isso, nasce a arquitetura 
bioclimática, uma nova maneira de 
entender o design e a construção
A arquitetura bioclimática consiste, então, 
em desenhos de edifícios levando em 
consideração as condições climáticas e 
utilizando os recursos disponíveis na 
natureza (sol, vegetação, chuva, vento) 
para minimizar os impactos ambientais e 
reduzir o consumo energético
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O consumo de energia nos edifícios 
representa cerca de um quarto da despesa 
total em todo o país. Sua redução pode ser 
alcançada com algumas técnicas possíveis, 
dentro de um projeto estudado da 
infraestrutura: isso pode ser chamado de 
arquiteturabioclimática, um termo que, 
embora pareça novo, já indica, há alguns 
anos, o caminho a seguir em relação às 
nossas casas e edifícios
A adaptação à temperatura dos edifícios é o 
ponto onde é mais comum referir-se à influência 
da arquitetura bioclimática. Tradicionalmente, 
aproveita-se o calor do sol quando o tempo está 
mais frio, para aquecimento do ambiente e para 
as águas quentes sanitárias, aproveitando, por 
exemplo, o calor do efeito de estufa dos jardins 
de inverno. Se houver necessidades de 
aquecimento, minimizam-se as perdas de calor 
com um bom isolamento térmico, envolvendo o 
exterior do edifício (fachadas, pavimentos e 
cobertura)
Adaptação à temperatura
Em um clima frio, como em regiões mais 
altas, o interessante é aplicar materiais 
isolantes que assegurem conforto térmico. 
O objetivo é ter construções frescas no 
verão e aconchegantes no inverno
Isolamento As fachadas, a cobertura, os pisos e as 
paredes podem ser revestidos para a 
diminuição da dissipação de calor. Os 
materiais mais usados são os de origem 
natural ou reciclados, como fibras de papel, 
lã de PET e de vidro, que vão no interior da 
estrutura da parede. Essas alternativas têm 
boa eficiência nos isolamentos acústico 
e térmico, além de serem feitas com 
substâncias não tóxicas, inofensivas 
para o meio ambiente
Quanto mais transparente for o vidro, mais 
radiação solar entra na estrutura. Os vidros 
duplos também são ótimas opções para 
aumentar os confortos térmico e acústico, 
e normalmente são utilizados em regiões de 
clima frio
Em áreas quentes, a iluminação solar necessita 
ser controlada para que a temperatura interna 
não suba demais. Nesses locais, adotam-se 
vidros menos transparentes (escuros), que, 
tratados, podem ser a solução, aliados a outras 
técnicas que deixam o ambiente fresco
Janelas e vidrarias
Em regiões quentes, a incidência do sol tende 
a ser mais forte. Por isso, investir em painéis 
solares fotovoltaicos é outra opção muito 
interessante e com resultados rápidos
Outra boa e simples aplicação é a iluminação 
natural, que diminui o gasto energético e o 
uso de lâmpadas. Essa estratégia é ótima 
pois serve tanto para regiões quentes 
quanto para as temperadas e frias
Aproveitamento da radiação solar