Projetando para a sustentabilidade:Comece com o fim em mente

Hoje, as empresas enfrentam o desafio de encontrar maneiras mais eficientes de operar. Os custos de energia estão aumentando e apresentam implicações significativas de longo prazo para a viabilidade de muitas empresas. A tomada de decisões, quando se trata do custo total de propriedade, precisa de mais foco do que nunca. Projetar para a sustentabilidade requer que você preste atenção ao pensamento de Stephen Covey e "comece com o fim em mente". Para reduzir os custos associados ao consumo de energia e geração de resíduos, as empresas devem maximizar seus investimentos usando metodologias de gerenciamento de ativos de ciclo de vida.

O Life Cycle Asset Management (LCAM) é a base para a tomada de decisões acertadas, desde o design conceitual até o descarte de qualquer tipo de ativo, e é medido com base no impacto de longo prazo em seus negócios. Ele examina o menor tempo de lançamento no mercado para um projeto de melhoria de capital, ao mesmo tempo que oferece o menor custo total de propriedade para maximizar o retorno. LCAM é uma abordagem holística que deve ser implantada dentro do processo de engenharia do Front End Loading (FEL) da sua empresa.

Os dados LCAM (incluindo consumo de energia) devem ser identificados no início do processo de investimento de capital. Os dados e recursos capturados no front end devem ser usados ​​para avaliar os Custos do Ciclo de Vida (LCC) do início ao fim, a fim de minimizar o custo total de propriedade. A adoção dessa abordagem para um projeto de capital ajuda a impulsionar a sustentabilidade.

Um exemplo do mundo real
Enquanto trabalhava para uma grande empresa farmacêutica, eu estava conduzindo um workshop sobre os benefícios de projetar para confiabilidade quando um participante falou:“Aqui está um bom exemplo do que não fazer”.

Essa empresa precisava de um novo centro de visitantes para substituir um prédio mais antigo, menos funcional e menos vistoso na entrada da fábrica. Esperava-se que o novo prédio fizesse uma declaração sobre a empresa e abrigaria itens históricos e prêmios que a empresa tinha muito orgulho de exibir. Um escritório de arquitetura foi contratado para criar alternativas de design que fossem progressivas por natureza e ilustrassem os valores da empresa. Um valor particular a ser incorporado foi a sustentabilidade.

O edifício foi construído usando vidro como elemento externo e, por dentro, materiais modernos e sofisticados refletindo a posição de liderança da empresa na indústria. Projetando com a sustentabilidade em mente, o escritório de arquitetura incorporou tecnologias de HVAC de economia de energia especificamente projetadas e dimensionadas para o espaço, levando em consideração as dimensões internas do edifício (A), o coeficiente de perda de calor (U) dos materiais da janela, no interior e variação de temperatura externa (To - Ti) e o número de dias de grau por ano. Um exemplo do cálculo usado para determinar os requisitos anuais de energia para as tecnologias prescritas, expresso em Btu / hora, é:

Ht =AU (Ti - To)

Os projetos foram finalizados e as plantas contratadas para a fase de construção. Nessa fase, o processo de aquisição foi iniciado. A construtora foi até sua base de fornecedores e abordou essa compra com sua meta departamental como o principal motivador:“comprar pelo menor custo”. O grupo de compras era rotineiramente recompensado por esse tipo de desempenho e trabalhava para trazer o vidro com o menor custo, embora um pouco fora da especificação original. É aqui que uma questão significativa comprometeu a sustentabilidade futura, o LCC e a eficiência energética do edifício.

O projeto de construção avançou e o edifício foi concluído dentro do prazo e do orçamento. Sublinho abaixo do orçamento para provar um ponto. A maneira como uma organização mede o desempenho pode gerar resultados insatisfatórios e implicações de longo prazo. Nessa situação, o site farmacêutico muito rapidamente começou a ter problemas com condensação, danos por umidade e desempenho de HVAC. Por que isso estava acontecendo? Uma investigação no local confirmou que as práticas de compra, que compravam vidro fora das especificações do projeto original, eram a causa raiz do problema. O vidro de substituição tinha um fator U mais alto - classificação do coeficiente de energia em relação à perda de calor - e fator de resistência à condensação mais baixo. A carga térmica adicional, causada pela variação na especificação do vidro, significava que o sistema HVAC originalmente especificado e instalado agora estava subdimensionado. Neste ponto, muito do futuro foi lançado. O local ficaria preso com os custos adicionais do ciclo de vida, a fim de manter níveis de conforto suficientes dentro do edifício e evitar danos por umidade devido à desumidificação inadequada.

Calculando os custos do ciclo de vida com base em energia
Partindo desse objetivo, as expectativas de consumo de energia devem ser definidas em qualquer projeto de capital que requeira a instalação de novos ativos ou substituição de ativos existentes. Em relação ao exemplo descrito neste artigo, o consumo de energia dos sistemas HVAC deve ser comparado ao tamanho do espaço a ser aquecido, resfriado e desumidificado, o coeficiente de perda de calor dos materiais usados ​​para construir o espaço e as propriedades de geração de calor do espaço (por exemplo, equipamento de processamento, pessoas e computadores).

Vamos supor que a empresa farmacêutica mencionada esteja construindo um centro de visitantes de 5.000 pés quadrados e que o material da janela originalmente especificado tenha um fator U (perda de calor) de 0,35, que está na extremidade inferior do espectro derivado do Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar Condicionado (ASHRAE). Para calcular a taxa estimada de consumo de energia por ano, devemos também determinar o diferencial médio de temperatura externa e interna. Neste exemplo, assumiremos que a temperatura externa do projeto para a região é 27 graus Fahrenheit e a temperatura interna esperada é 70 graus F. Usando a equação Ht =AU (Ti - To), o sistema HVAC deve manter 75.250 Btu / hora para aquecer e desumidificar o espaço.

Ht =(5000 x 0,35) X (70 - 27)

Agora, precisamos determinar o custo do ciclo de vida baseado em energia do sistema HVAC no espaço. Usando a regra de dimensionamento HVAC para iniciar nossa análise, uma tonelada (12.000 Btu) por cada 800 pés quadrados, podemos determinar que precisaremos de uma unidade de 6-7 toneladas para o centro de visitantes de 5000 SF usando os materiais de janela originalmente especificados. Por causa deste exemplo, vamos supor que o custo da eletricidade é de $ 19 por milhão de Btu (unidades térmicas britânicas). O custo de aquecimento, gás natural, combustíveis fósseis e eletricidade é circunstancial com base nas flutuações no preço de mercado por região, mas $ 19 é um valor justo de mercado para os Estados Unidos. Precisamos de mais um ponto de dados e estamos prontos para calcular o custo de energia, que é graus-dias - o número de dias por ano em que o aquecimento é necessário. Para calcular os graus-dia, subtraia a temperatura externa da temperatura interna desejada. Se o valor for menor ou igual a zero, esse dia terá zero grau dia. Mas se o valor for positivo, o número resultante representa o número de graus-dias. Em muitas regiões do mundo, o aquecimento (ou resfriamento) graus-dia são predeterminados para fins de projeto de engenharia, então usaremos 8.000 graus-dias por ano para este exemplo.

Multiplicando 75.250 Btu / hora por 24 (um dia) e, em seguida, multiplicando esse resultado pelo número de graus-dias por ano (8.000), podemos estimar a taxa de consumo de energia em 14,4 bilhões de Btu por ano. A $ 19 por mBtu, o sistema HVAC especificado dimensionado para os materiais de construção especificados custará à empresa farmacêutica aproximadamente $ 275.000 por ano.

Se usarmos ainda este modelo de custeio do ciclo de vida para avaliar as decisões ao longo da construção do edifício, podemos verificar o impacto financeiro que o vidro de substituição teve na sustentabilidade. A diferença mais significativa entre o vidro originalmente especificado e aqueles comprados como alternativa é o coeficiente de perda de calor (fator U). O vidro de substituição tinha um fator U de 0,54, 55 por cento maior do que o do vidro original. Quando se trata de perda de calor, quanto menor o número, melhor. Se você complementar nossos cálculos acima usando o novo valor do fator U, percebemos que essa decisão acaba custando à empresa farmacêutica pouco mais de US $ 150.000 a mais por ano em energia adicional. Se avaliarmos esse impacto ao longo de um período de ciclo de vida de 10 anos para o sistema HVAC, isso equivale a mais de $ 1,5 milhão de despesas perdidas.

Como isso poderia ter sido evitado? Simplesmente respondido, seguindo um processo LCAM claramente definido que estabelece “pedágios” para avaliar o custo do ciclo de vida como resultado das decisões tomadas ao longo da construção do edifício. Aqui estão algumas etapas em direção à sustentabilidade a serem seguidas ao iniciar seu FEL ou processo de engenharia de capital:

1. 
   Defina as características de sustentabilidade do projeto, incluindo a taxa geral de consumo de energia e a geração máxima de resíduos permitida.
   
2. 
   Determine as categorias de custo de sustentabilidade que devem ser consideradas dentro da análise de custo do ciclo de vida (por exemplo, custo por milhão de Btus)
   
3. 
   Selecione para revisão apenas as alternativas de design que suportam as características de sustentabilidade.
   
4. 
   Selecione o menor custo total de design de propriedade para a execução do projeto.
   
5. 
   Estabeleça barreiras de pedágio antes de cada transição funcional dentro do processo. Por exemplo, antes de a aquisição passar o projeto para o planejamento da construção, eles devem executar novamente a análise de custo do ciclo de vida para validar se as seleções de materiais não aumentaram o custo de propriedade durante o período de ciclo de vida predefinido.
   

Sobre o autor:
Bruce Wesner traz mais de 24 anos de experiência em manutenção, engenharia e gerenciamento para sua função como diretor gerente de Engenharia de Ciclo de Vida (LCE). Sua experiência de gerenciamento sênior com empresas de classe mundial inclui trabalho em uma série de indústrias:HVAC (produtos OEM), fabricação de aço pesado (fornecedor Tier 1), fabricação de aço tubular (produção OEM de alto volume), usinagem de alta tolerância, produtos farmacêuticos e construção produtos. A força de Bruce é impulsionar melhorias por meio de iniciativas enxutas e baseadas na confiabilidade. Bruce pode ser contatado em [email protected]. Para obter mais informações sobre a Engenharia de Ciclo de Vida, visite www.LCE.com ou ligue para 843-744-7110.