Enunciado

O ar comprimido e um dos itens mais utilizados em instalações industriais, e a potência total instalada dos sistemas de ar comprimido nos Estados Unidos e estimada em aproximadamente 20   m i l h o e s   d e   h p . Considerando que os compressores operem a plena carga durante um terço do tempo (em média) e que a eficiência média dos motores seja de 85 % , determine as quantidades de energia e dinheiro que serão economizadas por ano se a energia consumida pelos compressores for reduzida em 5 % como consequência da implementação de algumas medidas de economia. O custo unitário da eletricidade pode ser considerado U S $   0,07 / k W h .

Passo 1

Vamos lá! A questão nos afirma que a potência total instalada dos sistemas de ar comprimido nos EUA está estimada em cerca de 20   m i l h õ e s   d e   c a v a l o s   d e   p o t ê n c i a . É necessário determinar a quantidade de energia e dinheiro que será economizada por ano se a energia consumida pelos compressores for reduzida em 5   p o r   c e n t o .

Podemos representar como,

Assumindo que:

  1. Os compressores funcionam a plena carga durante uma das vezes.
  2. A eficiência média do motor é de 85   p o r   c e n t o .

Passo 2

Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. Desse modo temos que a energia elétrica consumida pelos compressores por ano é

E n e r g i a   c o n s u m i d a =   ( P o t ê n c i a   n o m i n a l ) ( F a t o r   d e   c a r g a ) ( H o r a s   a n u a i s   d e   o p e r a ç ã o ) / e f i c i ê n c i a   d o   m o t o r

= ( 20 × 10 6 h p ) ( 0.746   k W / h p ) ( 1 / 3 ) ( 365 × 24   h o r a s / a n o ) / 0.85  

= 5.125 × 10 10   k W h / a n o

Passo 3

Então a economia de energia e custos correspondente a uma redução de 5% no uso de energia para ar comprimido torna-se

E c o n o m i a   d e   E n e r g i a   =   ( E n e r g i a   c o n s u m i d a ) ( F r a ç ã o   e c o n o m i z a d a )

=   ( 5 . 125 × 10 10   k W h ) ( 0 . 05 )

=   2 . 563 × 10 9   k W h / a n o

P o u p a n ç a   d e   c u s t o s   =   P o u p a n ç a   d e   e n e r g i a C u s t o   u n i t á r i o   d a   e n e r g i a

=   ( 2.563 × 10 9   k W h / a n o ) ( $ 0.07 / k W h )

=   $ 0.179 × 10 9   / a n o

Portanto, a redução do consumo de energia dos compressores em 5 % economizará 179   m i l h õ e s   d e   d ó l a r e s   p o r   a n o .

Resposta

5 %

179   m i l h õ e s   d e   d ó l a r e s   p o r   a n o

Ver Outros Exercícios desse livro