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.