Para se obter economia de energia por meio da melhoria da eficiência energética, é necessário fazer um diagnóstico que mostre o real desempenho energético e, assim, determinar os investimentos requeridos. Não obstante, a viabilidade econômica destes investimentos deve ser avaliada. Diversos autores afirmam que esta área é carente, especialmente na avaliação do risco. O payback é o critério mais utilizado, mas não é o mais conveniente. O objetivo deste trabalho é aplicar uma metodologia que envolve duas análises: a análise de engenharia e a análise de risco. A análise de engenharia é feita por meio do uso de ferramentas de diagnóstico que permitem identificar os investimentos em eficiência energética. A análise de risco permite avaliar sua viabilidade, considerando a incerteza associada às variáveis que determinam a economia de energia e seu efeito sobre estas, adaptando a metodologia EBaR® por meio da modelagem e simulação. A metodologia proposta foi aplicada em uma empresa do setor industrial brasileiro e permitiu identificar que a empresa pode diminuir o consumo não associado à produção em até 60%, e que o investimento proposto para melhorar a eficiência energética é viável, pois apresenta uma boa relação retorno-risco.