UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO UFOP ESCOLA DE MINAS

COLEGIADO DO CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAO CECAU

MONOGRAFIA DE GRADUO EM ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAO

Daniel Felipe Amaral

- Ouro Preto

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Daniel Felipe Amaral

GERENCIAMENTO DE ENERGIA ELTRICA

Monografia apresentada ao Curso de

Engenharia de Controle e Automao da

Universidade Federal de Ouro Preto como parte

dos requisitos para obteno de Grau em

Engenheiro de Controle e Automao.

Orientador: Professor Dr. Milton Realino de Paula

Ouro Preto ESCOLA DE MINAS UFOP

OUTUBRO / 2006

ii

iii

AGRADECIMENTOS

Ao professor e orientador deste projeto, Dr. Milton Realino de Paula,

pela dedicao e pacincia.

Ao engenheiro e amigo Luciano Rebelo pela colaborao para a

realizao deste trabalho.

Aos amigos Joca e Corinto pelo apoio e incentivo para a execuo deste

projeto.

iv

...dar conselhos ... ...conhecer a si prprio...

Tales de Mileto (624 a.C. 546 a.C.), quando indagado sobre o que era fcil e o que era difcil de se fazer

v

SUMRIO

AGRADECIMENTOS ....................................................................................................... iii LISTA DE FIGURAS........................................................................................................ vii LISTA DE TABELAS ...................................................................................................... viii RESUMO............................................................................................................................. ix ABSTRACT...........................................................................................................................x CAPTULO 1 ........................................................................................................................1 1 INTRODUO..................................................................................................................1

1.1. OBJETIVOS.................................................................................................................1 1.2. METODOLOGIA ADOTADA..........................................................................................2 1.3. ESTRUTURA DO TRABALHO........................................................................................2

CAPTULO 2 ........................................................................................................................4 2 ESTRUTURA TARIFRIA .............................................................................................4

2.1 ESTRUTURA TARIFRIA EM VIGOR.............................................................................5 2.1.1. Tarifa Azul ...........................................................................................................8 2.1.2. Tarifa Verde .........................................................................................................9

CAPTULO 3 ......................................................................................................................10 3 EFICINCIA ENERGTICA NA INDSTRIA .........................................................10

3.1 CONTROLADORES DE DEMANDA..............................................................................12 3.2 CARGAS A SEREM MONITORADAS ............................................................................13

CAPTULO 4 ......................................................................................................................16 4 GERENCIAMENTO DE ENERGIA ELTRICA.......................................................16

4.1 TIPO DE PROGRAMA.................................................................................................17 4.2 MEIO DE TRANSMISSO ...........................................................................................17 4.3 MEDIDORES.............................................................................................................18 4.4 REGISTRADORES DE PULSOS ....................................................................................20 4.5 MEDIO GLOBAL DE ENERGIA ...............................................................................20 4.6 CONTROLE DE DEMANDA E CONSUMO DE ENERGIA ELTRICA..................................21 4.7 CONTROLE DO FATOR DE POTNCIA.........................................................................22 4.8 GERENCIAMENTO DE ENERGIA ELTRICA ATRAVS DE MICROCOMPUTADOR...........23 4.9 QUALIDADE DE ENERGIA .........................................................................................25 4.10 MEDIO SETORIAL DE ENERGIA.............................................................................26

CAPTULO 5 ......................................................................................................................29 5 SOLUOES DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA ...............................................29

5.1 MEDIDORES DE ENERGIA .........................................................................................29 5.2 GERENCIADORES DE ENERGIA .................................................................................30

CAPTULO 6 ......................................................................................................................34 6 ANLISE DAS CONTAS DE ENERGIA ELTRICA...............................................34

vi

6.1 ANLISE DA DEMANDA............................................................................................35 6.1.1 Tarifa Convencional ........................................................................................35 6.1.2 Faturamento com tarifas de ultrapassagem......................................................35 6.1.3 Tarifa Horo-sazonal .........................................................................................35 6.1.4 Faturamento com tarifas de ultrapassagem......................................................36

6.2 FATOR DE CARGA ....................................................................................................36 6.2.1 Clculo do fator de carga .................................................................................37

6.3 FATOR DE POTNCIA................................................................................................38 6.4 LEGISLAO DO FATOR DE POTNCIA......................................................................39

CAPTULO 7 ......................................................................................................................41 7 ANLISE ECONMICA DAS SOBRETAXAS DE EXCEDENTE REATIVO......41

7.1 FATOR DE POTNCIA 0,92 E DEMANDA ATIVA DEMANDA CONTRATADA.........41 7.2 FATOR DE POTNCIA 0,92 E DEMANDA ATIVA DEMANDA CONTRATADA.........42

CAPTULO 8 ......................................................................................................................46 8 SIMULAES E RESULTADOS.................................................................................46

8.1 CASO 1 DEMANDA CONTRATADA DE 40000 KW, FATOR DE POTNCIA NORMAL E DEMANDA INSTANTNEA MXIMA ....................................................................................46 8.2 CASO 2 DEMANDA CONTRATADA DE 40000 KW, FATOR DE POTNCIA ABAIXO DA

REFERNCIA.......................................................................................................................47

CAPTULO 9 ......................................................................................................................49 9 CONCLUSES E SUGESTES ...................................................................................49 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS..............................................................................50

vii

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 2.1 Energia eltrica aparente...............................................................................4

FIGURA 2.2 Fator de carga................................................................................................4

FIGURA 2.3 Fator de potncia...........................................................................................5

FIGURA 2.4 Classificao dos consumidores ...................................................................6

FIGURA 4.1 Tomada tica..............................................................................................21

FIGURA 4.2 Demanda diria de energia eltrica e fator de potncia ..............................24

FIGURA 4.3 - Anlise do perfil de demanda contratada ....................................................25

FIGURA 4.4 - Registro do nvel de corrente segundo a segundo .......................................27

FIGURA 4.5 - Rateio do consumo de energia por centro de custo .....................................27

FIGURA 5.1 Modelo painel do medidor CCK 4500........................................................29

FIGURA 5.2 Modelo fundo de painel do medidor CCK 4500.........................................29

FIGURA 5.3 Modelo medidor SAGA 2500.....................................................................30

FIGURA 5.4 Controlador CCK 6700 ...............................................................................31

FIGURA 5.5 Controlador HX 6000 .................................................................................32

FIGURA 7.1 Entrada de parmetros.................................................................................41

FIGURA 7.2 Resultados das sobretaxas e potncia sugerida...........................................42

FIGURA 7.3 Entrada de parmetros.................................................................................42

FIGURA 7.4 Resultado do clculo das sobretaxas e potncia sugerida...........................43

FIGURA 7.5 Resultados do clculo das sobretaxas e potncia sugerida .........................44

FIGURA 7.6 Entrada de parmetros.................................................................................44

FIGURA 7.7 Resultados do clculo das sobretaxas e potncia sugerida .........................44

FIGURA 7.8 Entrada de parmetros.................................................................................45

FIGURA 7.9 Resultados do clculo das sobretaxas e potncia sugerida .........................45

FIGURA 8.1 Interface do simulador ................................................................................46

FIGURA 8.2 Atuao do controlador com a gerao de histrico...................................47

viii

LISTA DE TABELAS TABELA 4.1 Controle de demanda .................................................................................22

TABELA 4.2 Controle do fator de potncia.....................................................................23

TABELA 5.1 Estrutura tarifria para grupo A .................................................................34

TABELA 8.1 Resultado das simulaes...........................................................................48

ix

RESUMO

Este projeto tem como objetivo estudar o gerenciamento da energia eltrica,

demonstrando porque este procedimento vem se tornando uma necessidade para as

empresas interessadas em reduzir custos. So enfocados neste projeto as principais

caractersticas dos sistemas tarifrios, importantes para a anlise das contas de energia.

Aborda-se tambm os principais aspectos que devem ser considerados na avaliao de

sistemas de gerenciamento. Os principais pontos de preocupao por parte das diversas

unidades consumidoras, e que ocasionam a procura pelo estudo aqui descrito so: o

aumento das multas e ajustes de tarifas cobrados pelas concessionrias, necessidade de

aumento da produtividade atravs da diminuio de interrupes e acrscimo da vida

til dos equipamentos instalados nas subestaes. Realiza-se uma anlise das sobretaxas

baseada na cobrana pelo excedente reativo gerado pelas instalaes eltricas devido ao

baixo fator de potncia. Finalmente proposta uma soluo para que no se pague por

este excedente de reativo atravs da simulao da atuao de um controlador, utilizando

um software desenvolvido em linguagem de programao Delphi.

Palavras Chaves: Gerenciamento, fator de potncia, reativo, controlado

x

ABSTRACT

This project has as objective to study the management of the electric energy,

demonstrating the reason for this procedure becoming a necessity for the companies that

are interested in reducing costs. In this project are focused the main characteristics of

the taxes systems, important for the analysis of the energy accounts. One also

approaches the main aspects that must be considered in the evaluation of management

systems. The main points that concern the multiple units consumers, and cause the

research for described study are: the increase of the fines and adjustments of taxes

charged by the energy supplier companies, necessity of the productivity increase

through the reduction of interruptions and addition of the equipments useful life

installed in the substation. An analysis of the over-percentages based in the collection

for the reactive excess generated by the electric installations due to the low power

factor. Finally, a solution is proposed for the purpose to not pay for this reagent excess

through the simulation of a controller performance, using a software developed in

programming language known as Delphi.

Keys words: Management, factor of power, reactive, controlled.

1

CAPTULO 1 1 INTRODUO

Assuntos referentes reduo de consumo de energia no pas sempre

foram objetos de pesquisas e nos ltimos anos a energia tornou-se um fator preocupante

pela maioria da populao.

A conscientizao da populao brasileira a respeito da necessidade de

reduzir o consumo de energia eltrica proveniente de usinas hidreltricas foi adquirida

emergencialmente no ano de 2001, quando a escassez de recursos hdricos aliada com a

falta de investimentos nos setores de gerao, transmisso e distribuio de energia

proporcionaram o que h tempos havia sido alertado porm nunca esperado pela maioria

da populao: a falta de energia eltrica no Brasil.

Alm da necessidade de se adquirir novos hbitos que reduzissem o

consumo de energia, houve um interesse em adquirir tecnologias que auxiliassem ainda

mais essa reduo.

E no apenas o interesse dos consumidores brasileiros em reduzir

desperdcios no consumo aumentou a procura por produtos eficientemente energticos,

o resultado financeiro obtido com a implantao de medidas de reduo do consumo de

energia aumentou ainda mais essa procura.

A rea de automao encontrou, portanto, possibilidades de se

desenvolver ainda mais.

Este projeto consiste em reunir alguns conceitos relacionados aos

sistemas de gerenciamento e controle de energia eltrica atualmente no mercado e que

contribuam com a reduo do consumo.

1.1. Objetivos

Realizar um estudo respeito do gerenciamento de energia, apresentando

as vantagens de um sistema de controle do consumo da energia. Pretende-se tambm

demonstrar as principais razes para se fazer o gerenciamento de energia. Demonstrar

atravs de uma anlise das contas de energia eltrica que o pagamento de sobretaxas

pelo excesso de gerao de reativos pode ser uma oportunidade de negcios. Finalmente

2

pretende-se propor um sistema o qual simule, atravs de um controlador inteligente, o

no pagamento de multa pelo excesso de demanda de potncia reativa.

1.2. Metodologia adotada

Para alcanar os objetivos, ditos anteriormente, faz-se inicialmente uma

abordagem terica dos principais tpicos que devem ser considerados para a

implantao de um sistema de gerenciamento de energia o qual pode auxiliar no

controle do consumo de energia. Com o auxlio de um software desenvolvido em Visual

Basic, procura-se fazer anlise econmica proposta. Finalmente, atravs de um

simulador, desenvolvido em Delphi, demonstra-se como pode-se ser feito o controle da

demanda de potncia reativa de modo a minimizar a sobretaxa pelo excesso da mesma.

1.3. Estrutura do trabalho

No captulo 1 apresenta-se uma introduo ao tema do trabalho, alm

disso descreve-se os objetivos e a metodologia a dotada para a composio desta

monografia.

No captulo 2 so definidos alguns conceitos relacionados tarifao de

energia eltrica.

No captulo 3 apresenta-se uma abordagem a respeito dos controladores

de consumo de energia e como melhor maneira de se eleger as cargas a serem

controladas para que consiga minimizar o desperdcio de energia eltrica.

O captulo 4 descreve sobre o gerenciamento de energia eltrica, o qual

pode auxiliar no controle e consumo de energia. So descritos os equipamentos

necessrios para tal controle e respectivos princpios de funcionamento.

No captulo 5 apresenta se algumas solues disponveis para o

gerenciamento da energia eltrica.

O captulo 6 descreve aspectos fundamentais na anlise das contas de

energia alm da implicao desta anlise na reduo de despesas com eletricidade.

3

O captulo 7 trata das sobretaxas pelo excesso de energia e demanda de

potncia reativas. Neste captulo chama-se a ateno para oportunidade de negcios que

surge devido cobrana destas multas.

No captulo 8 atravs da simulao da atuao de um controlador a

proposta uma soluo, para que de maneira racional e segura, no se pague pelo excesso

de demanda de potncia de reativa.

4

CAPTULO 2 2 ESTRUTURA TARIFRIA

Antes de se apresentar a estrutura tarifria em vigor atualmente

conceitua-se alguns termos que sero fundamentais para o entendimento do presente

trabalho.

a) Energia eltrica ativa: o uso da potncia durante qualquer intervalo de tempo, sua

unidade usual o quilowatts-hora (kWh). Uma outra definio energia eltrica que

pode ser convertida em outra forma de energia.

b) Energia eltrica reativa: a energia que circula continuamente entre os diversos

campos eltricos e magnticos de um sistema de corrente alternada, sem produzir

trabalho, expressa em quilovolt-hora (kVARh). Na Figura 2.1 representa-se a energia

eltrica ativa, como uma componente que realiza trabalho til, e a energia reativa que

a componente da energia aparente que deve ser minimizada.

FIGURA 2.1 Energia eltrica aparente

FONTE: FENGPUCRS, 2006

c) Fator de carga: um ndice que permite verificar o quanto que a energia eltrica

utilizada de forma racional. a razo entre a demanda mdia, durante um determinado

intervalo de tempo, e a demanda mxima registrada no mesmo perodo. A Figura 2.1

permite entender melhor esta relao.

FIGURA 2.2 Fator de carga FONTE: ELETROPAULO, 2006

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d) Fator de potncia: o fator de potncia a razo entre a energia eltrica ativa e a raiz

quadrada da soma dos quadrados das energias eltricas ativa e reativa, consumidas num

mesmo perodo especificado.

Para melhor compreender a ocorrncia de energia reativa em um sistema,

visualize a Figura 2.2, onde um vago tracionado para se deslocar sobre trilhos por

aes de uma fora em direo a diferente a do deslocamento.

FIGURA 2.3 Fator de potncia FONTE: ELETROPAULO, 2006

O esforo de trao representa a potncia aparente do sistema (KVA). A

componente de fora paralela aos trilhos a que realiza trabalho til representando a

potncia ativa do sistema. A componente perpendicular a esta ltima no realiza

trabalho, causando um aumento da potncia aparente para se obter a mesma potncia

ativa que seria necessrio locomoo do vago caso a fora de trao fosse aplicada

no mesmo sentido e direo dos trilhos aos trilhos. Esta representa a potncia reativa.

Em suma a relao entre a potncia ativa e a potncia aparente denominada fator de

potncia.

2.1 Estrutura tarifria em vigor

Para um melhor entendimento quanto aos passos para a implantao de

um sistema de gerenciamento de energia eltrica, apresentamos a seguir os conceitos

relacionados estrutura tarifria do consumo de energia eltrica atualmente em vigor no

Brasil. De acordo com a tenso de fornecimento os consumidores so divididos em:

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a) Consumidores do grupo A (Alta Tenso): Consiste dos consumidores ligados em

tenses iguais ou superiores a 2,3KV, subdivididos em:

Subgrupo A1: 230KV ou mais Subgrupo A2: 88KV a 138KV Subgrupo A3: 69KV Subgrupo A3a: 30KV a 44KV Subgrupo A4: 2,3KV a 25KV Subgrupo AS: Subterrneo (Redes eltricas subterrneas)

b) Consumidores do grupo B (Baixa Tenso): Consiste dos consumidores ligados em

tenso inferior a 2,3KV (110V, 220V e 440V), subdivididos em:

Subgrupo B1: Residencial e Residencial de Baixa Renda Subgrupo B2: Rural, Cooperativa de Eletrificao Rural e Servio Pblico de

Irrigao

Subgrupo B3: Demais Classes Subgrupo B4: Iluminao Pblica

A Figura 2.3 permite a visualizao da classificao dos consumidores de acordo com

as respectivas tenses de recebimento.

FIGURA 2.4 Classificao dos consumidores

FONTE: CCK, 2006

7

Este trabalho direcionado para os consumidores do Grupo A, que esto

sujeitos a modalidades tarifrias horo-sazonal. Esta modalidade tarifria caracteriza-se

pela aplicao de tarifas diferenciadas considerando consumo de energia eltrica e

demanda de potncia de acordo com o horrio de utilizao e dos perodos do ano. Esta

modalidade compreende as tarifas convencional, verde e azul.

As tarifas verde e azul contemplam a utilizao dos conceitos

apresentados a seguir:

a) Horrio de ponta: corresponde ao intervalo de 3 (trs) horas dirias consecutivas,

definido pela concessionria, de segunda sexta feira.

b) Horrio fora de ponta: corresponde s horas complementares ao horrio de ponta,

acrescido do total de horas dos sbados e domingos e feriados nacionais. Este horrio

est dividido entre o perodo indutivo, quando o consumidor de energia no pode ter o

fator de potncia capacitivo e perodo capacitivo, quando o consumidor no pode ter o

fator de potncia indutivo.

c) Demanda medida: a mdia das potncias eltricas ativas ou reativas, solicitadas ao

sistema eltrico pela parcela da carga instalada em operao na unidade consumidora,

durante um intervalo de tempo especificado. Assim, esta potncia mdia, expressa em

quilowatts (kW), pode ser calculada dividindo-se a energia eltrica absorvida pela

carga, num determinado intervalo de tempo, por este intervalo de tempo. Os medidores

instalados no Brasil operam com intervalo de tempo igual 15 minutos.

d) Demanda contratada: valor de demanda a ser obrigatria e continuamente

disponibilizada pela concessionria, continuamente, sendo o valor e perodo de vigncia

estabelecido em contrato. Este valor, que contratado pelo consumidor, dever ser pago

concessionria, independentemente de sua utilizao.

e) Tolerncia da Demanda Medida: trata-se de um porcentual sobre a demanda

contratada que varia de acordo com o a tenso de fornecimento. Uma vez superado este

valor, o consumidor paga a tarifa de ultrapassagem em toda a parcela que exceder a

demanda contratada.

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f) Perodo Seco: compreende o intervalo de 7 meses consecutivos, correspondentes aos

fornecimentos determinados pelas leituras dos meses de Maio a Novembro de cada ano.

g) Perodo mido: compreende o intervalo de 5 meses consecutivos, correspondente

aos fornecimentos determinados pelas leituras dos meses de Dezembro de um ano a

Abril do ano seguinte.

2.1.1. Tarifa Azul

Esta modalidade tarifria tem aplicao compulsria para as unidades

consumidoras atendidas em tenso igual ou superior a 69KV (A1, A2 e A3), sendo

opcional para demais consumidores. Exige um contrato especfico entre a distribuidora

de energia e o consumidor onde, destacam-se as seguintes clusulas:

Dois valores de demanda contratada (KW), um para o segmento de ponta e o outro para o segmento fora de ponta;

Para cada posto horrio, aplicado uma tarifa diferente, sendo a tarifa de ponta da ordem de 3 vezes o valor da tarifa fora de ponta;

Dentro do perodo de faturamento, a demanda faturvel ser o maior dentre a demanda contratada e a demanda medida em cada posto horrio;

So aplicadas tarifas diferentes para o perodo de ponta e fora de ponta em caso de ultrapassagem da demanda contratada;

Embora no seja explcita, a Resoluo 456 da ANEEL permite que sejam contratados dois valores diferentes de demanda, um para o perodo seco e outro

para o perodo mido;

Para o consumo de energia (kWh), existem tarifas com preos diferentes para os

perodos de:

Perodo de ponta mida (PU) Perodo fora de ponta mida (FPU) Perodo de ponta seca (PS) Perodo fora de ponta seca (FPS)

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2.1.2. Tarifa Verde

Esta modalidade tarifria s pode ser aplicada a unidades consumidoras

atendidas em tenso inferior a 69KV (A3a, A4 e AS), sendo necessrio um contrato

especfico, com as seguintes caractersticas:

Um nico valor de demanda contratada (KW), independente do posto horrio (ponta ou fora de ponta), sendo aplicada uma nica tarifa para esta demanda;

Dentro do perodo de faturamento, a demanda faturvel ser o maior valor dentre a demanda contratada e a demanda medida;

Um nico valor de tarifa para o caso de ultrapassagem de demanda; Embora no seja explcita, a Resoluo 456 da ANEEL permite que sejam

contratados dois valores diferentes de demanda, um para o perodo seco e outro

para o perodo mido;

Para o consumo de energia (kWh), existem tarifas com preos diferentes para os perodos de:

Perodo de ponta mida (PU) Perodo fora de ponta mida (FPU) Perodo ponta seca (PS) Perodo fora de ponta seca (FPS)

importante considerar que ser aplicada de maneira compulsria a

estrutura tarifria horo-sazonal, com aplicao da Tarifa Azul ou Verde se houver opo

do consumidor, para as unidades consumidoras atendidas pelo sistema eltrico

interligado e com tenso de fornecimento inferior a 69 kV, quando a unidade

consumidora faturada na estrutura tarifria convencional houver apresentado, nos

ltimos 11 (onze) ciclos de faturamento, 3 (trs) registros consecutivos ou 6 (seis)

alternados de demandas medidas iguais ou superiores a 300kW.

10

CAPTULO 3 3 EFICINCIA ENERGTICA NA INDSTRIA

A desinformao ainda prevalece, principalmente, nas empresas

consideradas pequenas entre aspas. Segundo o engenheiro Maurcio Suppa, muitas

indstrias no sabem sequer ler a sua conta, o quanto gasto, o quanto pode se

economizar. Com relao aos detalhes da conta de energia, o consumidor deve procurar

a prpria concessionria que lhe dar todas as informaes necessrias, lembrando que

para estes consumidores a fatura binmia, constando consumo (kWh) e demanda

(kW). Uma vez que a demanda de seus principais clientes no seja ultrapassada, a

concessionria tambm no ter que aumentar sua prpria demanda. Trata-se de um

benefcio de mo dupla: de um lado a concessionria quer vender o mximo do que gera

ou compra, e de outro o consumidor quer aproveitar ao mximo daquilo que paga.

(CONTROLE E INSTRUMENTAO, 2001).

Existe uma demanda mnima que paga mesmo no fazendo uso. Uma

vez acertado isso entre a concessionria e seus principais clientes, esta ter o Fator de

Carga timo tambm. No s uma questo do ponto de vista do consumidor final, mas

sim de quem est fornecendo para ele.

Suppa garante que um controlador de demanda realmente til para

consumidores que devem ou possam opcionalmente ser enquadrados na Tarifa Horo-

Sazonal (THS). A opo para quem no obrigado pela legislao se torna interessante

quando a unidade consumidora pode controlar, ou seja, deslocar o consumo e/ou

demanda no horrio de ponta, se beneficiando das tarifas mais baixas no horrio fora de

ponta, sugere Suppa. Caso contrrio a tarifa dever ser convencional mesmo a tarifa de

consumo sendo maior que a tarifa de consumo fora de ponta na THS (CONTROLE E

INSTRUMENTAO, 2001).

A existncia de multas por ultrapassagem da demanda contratada, bem

como o fator de carga, deve ser verificada por empresas j tarifadas na modalidade

THS. Neste caso, os consumidores podem contar com uma soluo simples e barata: o

controlador de demanda. Mesmo no havendo multas a unidade consumidora pode estar

operando com um baixo fator de carga, o que significa estar pagando por uma energia

no utilizada. Neste caso o uso de um controlador de demanda tambm seria justificado,

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pois com esta ferramenta a unidade consumidora poderia diminuir os valores

contratados junto concessionria sem riscos de multa.

Um primeiro passo seria verificar se as demandas contratadas no foram

subestimadas nem superestimadas. Muitos consumidores sujeitos, constantemente, a

faturas elevadas por ultrapassagem dos valores contratados recorrem a uma atitude de

certa forma confortvel que seria a elevao do valor contratado de demanda,

principalmente no perodo de ponta. Isso pode de certa forma evitar as multas por

ultrapassagem, mas no incorrer numa diminuio dos custos, uma vez que estes

consumidores continuaro pagando por aquele valor mnimo de contrato, agora

majorado.

A forma correta de se verificar se as demandas contratadas esto dentro

da realidade atravs de representao grfica dos perfis dirios das demandas, pois a

partir destes podero ser identificados os perodos crticos, permitindo primeiro um

rearranjo das cargas indutivas e com isto, sendo necessrio realizar um novo contrato de

demanda. Outra ferramenta a ser utilizada para anlise dos valores contratados a

simulao e clculo da demanda ideal.

Ao se estabelecer os valores de contrato mais adequados para as

demandas, entra em cena o controlador de demanda. Trata-se de um equipamento

eletrnico um PC ou um CLP que tem como objetivo principal manter a demanda

do consumidor o mais prximo possvel dos valores contratados, mas evitando qualquer

tipo de ultrapassagem em relao aos mesmos. Com isto o consumidor paga apenas pela

demanda que usada, sem desperdcio. O princpio a medio, sendo que esta

informao dever vir do medidor instalado pela concessionria. L esto os sinais de

controle, alm das variveis a serem controladas, liberados atravs da solicitao padro

junto concessionria.

Baseando nestas informaes, o equipamento toma decises de quando

atuar sobre as cargas passveis de serem controladas dentro de cada perodo de

integrao. Atualmente os contratos para fornecimento de energia firme possuem

durao de no mnimo 1 ano, podendo ser realizados contratos para energia temporria a

curto prazo para consumidores com elevada demanda contratada.

Caso no haja tendncia de ultrapassagem de demanda, o controlador no

atuar. Mas caso contrrio ele poder atuar e, quando a demanda diminuir, ele ter que

repor (liberar para uso) de forma automtica as cargas antes retiradas. O custo de

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instalao de um controlador de demanda ir depender do segmento de atuao da

unidade consumidora e do porte da instalao. Deve-se tambm calcular a relao

custo/benefcio obtendo-se o pay-back do investimento a ser realizado, o qual pode

variar de 1 ms a 1 ano, segundo Suppa(CONTROLE E INSTRUMENTAO, 2001).

Alm do custo do controlador de demanda, nesse clculo dever ser

levado em considerao o custo de instalao eltrica, com a passagem de cabos para os

quadros de comandos de cargas, comunicao, medio, entre outros.

3.1 Controladores de demanda

Os controladores existentes no mercado possuem as mesmas finalidades

bsica de impedir que o usurio ultrapasse a demanda contratada ou at mesmo reduzir

a sua demanda e podem ser divididos em dois grupos:

Convencionais Inteligentes

Um controlador de demanda convencional poder atuar de forma

prematura ou intermitente dentro do intervalo de integrao, pois utiliza medio por

mdia mvel e controle por nveis (on/off) ou, ainda, por controle de projeo simples.

Um controlador de demanda inteligente posterga ao mximo sua atuao dando

oportunidade para a demanda cair naturalmente, pois se baseia num mtodo de medio

preditivo mais elaborado.

O consumidor de energia eltrica deseja um automatismo que no apenas

evite multas por ultrapassagem de demanda, mas que proporcione um controle justo, ou

seja corte e reposio de cargas no tempo certo, possibilitando a diminuio da demanda

contratada sem traumas na produo. Controladores de demanda que controlam por

nveis so limitados na transio de fora de ponta para ponta, e vice-versa, prejudicando

o consumidor.

A maioria dos controladores de demanda em todo mundo atua sobre os

equipamentos enxergando-os como cargas eltricas apenas, quando deveriam

enxergar as restries de processo ou operacionais atreladas a estes equipamentos,

escolhendo aqueles que estiverem mais aptos a serem atuados e ainda evitando a

ultrapassagem da demanda. Este o caso de um controlador de demanda dito inteligente

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em comparao ao controlador de demanda dito convencional que s enxerga a parte

eltrica. Se nada for desta forma compreensvel que o consumidor mantenha o

controle de sua demanda em manual, sustenta o diretor da Gestal (CONTROLE E

INSTRUMENTAO, 2001).

Um controlador de demanda denominado adaptativo aquele que

justamente se adapta s condies do processo. Atravs de um conceito de inteligncia,

antes de atuar sobre determinado equipamento, vai analisar se as atuais condies do

processo so pertinentes, caso negativo, repete o processo em outra carga/equipamento

e, assim, sucessivamente. Ou seja, pode estabelecer as prioridades dinamicamente,

enquanto que nos convencionais as prioridades so fixas atua na carga

independentemente do seu estado, penalizando sempre aquele determinado

equipamento.

Conclui-se, portanto, que um controlador de demanda no deve retirar

cargas de forma prematura ou irresponsvel e sim esperar o momento certo para agir,

mantendo o suprimento de energia o mais prximo possvel do exigido pelo processo

produtivo.

3.2 Cargas a serem monitoradas

As cargas serem controladas dependero principalmente de dois fatores:

Segmento de atuao da unidade consumidora Restries operacionais de cada equipamento

O segmento de atuao da unidade consumidora determina o modo de

produo e os tipos de equipamentos ou cargas envolvidos. Produo em batelada

possui mais cargas candidatas para controle enquanto que produo contnua j dificulta

esta escolha.

As cargas de utilidades, que so aquelas que menos interferem no

processo devem ser retiradas primeiramente. Caso as mesmas no sejam suficientes

deve-se partir para os equipamentos de processo, respeitando as restries operacionais

ou o prprio processo, o que somente possvel com controladores de demanda

inteligentes. Buscar informaes em empresas de mesma atividade que j possuam

um controlador de demanda pode ser um caminho interessante. Outra opo so as

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empresas de consultorias especializadas na rea.

Uma maneira interessante de se selecionar as cargas a serem retiradas

consiste em obter a chamada demanda mxima na prtica que seria a potncia total

instalada na unidade multiplicada pelo chamado fator de demanda que varia conforme a

atividade da empresa, entre 0,3 e 0,6. Isto reflete a simultaneidade de cargas ligadas. A

mnima carga de controle ser, portanto, esta demanda menos o valor demanda de

controle a qual dever ser igual ou menor que a demanda de contrato mais a tolerncia.

Sem esquecer que existe uma demanda fixa mnima para manter a instalao alm das

cargas crticas que dificilmente podero ser atuadas. A princpio no existem cargas no

controlveis, pois existir sempre um perodo no qual ela poder ser atuada sem

prejuzo ou do processo ou de si prpria. Cabe ao controlador de demanda ser capaz de

detectar este perodo, e atuar quando necessrio.

Os fornecedores de controladores podem ser divididos em duas

categorias: num grupo as empresas especializadas em ferramentas para controle e

qualidade de energia e, no outro, as de solues globais de automao industrial e

controle de processos. O que justifica a adoo de sistemas automatizados continua

sendo o retorno proporcionado pelos mesmos no cho de fbrica/prdio, onde

encontram as reais oportunidades de economia, sem perda de produtividade ou conforto.

importante lembrar tambm que para monitorar a energia preciso ter

a Curva de Carga. A partir da que se dimensionam as reais necessidades. Essa Curva

registra o uso da energia para determinar o fator de carga e identificar os picos de

demanda.

O gerenciamento da energia inclui a monitorao do consumo e da

qualidade da energia eltrica, registrando e estabelecendo tendncias que permitem

alarmes e providncias quanto a gerao de harmnicas, fator de potncia e quaisquer

outros eventos no sistema de distribuio. No caso das variaes de tenso, um bom

monitoramento pode evitar danos nos equipamentos da empresa, quando elas acontecem

dentro da planta, mas tambm evitar um colapso na distribuio local, no caso de

variaes externas.

Automao do sistema de monitoramento importante tambm quando

necessrio o chaveamento de forma sincronizada por rea. O controle do sistema de

potncia deve garantir a qualidade da energia e a eficincia do sistema eltrico atravs

15

de geradores, ajuste dos taps de transformadores, seletividade de cargas, bancos de

capacitores e filtros de harmnicas.

16

CAPTULO 4 4 GERENCIAMENTO DE ENERGIA ELTRICA

O interesse pelo gerenciamento de energia incentivado por basicamente

dois motivos: a possibilidade de reduo dos gastos com energia eltrica e a

monitorao sistemtica da qualidade da energia que a unidade consumidora monitorada

recebe.

A atrao pela diminuio dos gastos com energia eltrica resultado da

superviso em tempo real do fluxo de energia da unidade consumidora. Com os dados

reais sobre o perfil de consumo da unidade ao longo de um perodo determinado,

possvel controlar o consumo, demanda e fator de potncia, afim de evitar o pagamento

de multas, minimizar desperdcios e avaliar com que eficincia a energia eltrica est

sendo usada.

Alm disso, com o propsito de assegurar o pleno e bom desempenho de

equipamentos instalados na unidade, parmetros de qualidade de energia so

supervisionados, de forma que nenhum equipamento sofra danos devido a

irregularidade desses parmetros (ENGECOMP, 2006).

Outro fator que tem incentivado o gerenciamento de energia foi a crise

do setor eltrico pela qual o pais atravessou no ano de 2001. Mesmo que essa crise

tenha sido superada, ela teve como efeito colateral a conscientizao dos consumidores

de que energia um bem valioso e que preciso dispensar considervel ateno sobre a

mesma.

Os sistemas de monitorao devem atender a certos requisitos, tais como:

serem baseados em uma plataforma robusta e avanada, permitirem a integrao de

protocolos, tecnologias e dispositivos.

importante mencionar que nem todos os consumidores possuem

sistema de monitorao adequado. A falta de conhecimento dos parmetros monitorados

e dos efeitos causados pelos desvios dos atributos da qualidade da energia eltrica

conseqncia da relao custo/benefcio j que o investimento para a implantao de um

sistema de multimedio digital elevado.

17

Os sinais bsicos que so monitorados em uma rede eltrica so tenso e

corrente. A aquisio desses sinais feita atravs de transdutores de tenso e corrente,

empregando-se transformadores de potencial ou de corrente.

Alguns aspectos so importantes para avaliar sistemas de gerenciamento, tais como:

tipo do programa, se ele proprietrio ou aberto; meio fsico que os dados vo tramitar; tipo de comunicao, capacidade de memria, etc.

4.1 Tipo de programa

Quanto ao programa especfico do sistema de monitorao e

gerenciamento de energia eltrica, de um modo geral, em cada sistema os equipamentos

do fabricante vm acompanhados do programa especfico do prprio fabricante. Caso

seja um programa proprietrio (no aberto) o consumidor fica pessoalmente

impossibilitado de adaptar o referido programa s suas necessidades. Isto s ser

realizado pela contratao do prprio fabricante e limitado s condies que este definir

ao consumidor. No entanto, para o programa aberto, uma flexibilidade nas

configuraes para diversas aplicaes e a presena de caractersticas que permitam a

adio ou reduo de funes e de capacidade de processamento, de acordo com as

necessidades da aplicao oferecem ao usurio a liberdade de desenvolver seu programa

especfico ou modificar o do fabricante (MARTE, 1995).

4.2 Meio de transmisso

Existem duas formas de transmisso de dados: atravs de canal

telefnico, via modem, e atravs de fibra tica ou par metlico. A primeira forma

indicada para locais afastados em longas distncias do ponto de recepo. A segunda

forma recomendada para locais afastados em longas distncias do ponto de recepo.

A segunda forma recomendada para locais prximos, de at aproximadamente 1.500

metros, com possibilidade de passagem de cabos.

No entanto, a transmisso em fibra tica para longas distncias oferece

vantagens como a eliminao de surtos de tenso e indues na linha de transmisso.

18

Quando a fibra tica utilizada para a transmisso de sinais, so necessrios mdulos

conversores metal/fibra e fibra/metal para a reconverso.

Para pontos de pequenas distncias e dentro dos prdios, a transmisso de

dados pode ser feita em par tranado metlico. Para pontos externos e de grandes

distncias a transmisso de dados conveniente em fibra tica e em seqncia, o acesso

rede ethernet.

Um dos modos de transmisso de dados o Serial, que o modo mais

comum de transmisso, no qual os bits informao so enviados sequencialmente em

um nico canal de dados. Dentre esses modos existem a RS 232 e RS 485. Dentre as

configuraes existem possibilidades de serem formadas com vrias converses e

reconverses entre RS 232 e RS 485, fio metlico e fibra, fibra e RS -232 ou RS

485 e de RS 485 e ethernet, porm, quanto mais converses, maiores sero os custos

do sistema bem como mais vulnervel a falhas. A RS 232 limitada quanto

distncia e no forma rede com componentes interligado. Elas so recomendadas para

distncias curtas. a interface mais comumente utilizada, sendo ideal para a faixa de

transmisso de dados de 0 a 20 kbps e 15,2 m. J a RS 485 pode ser utilizada em

aplicaes multiponto, em que um computador central controla muitos dispositivos

diferentes, ligados entre si formando uma rede. As transmisses podem ir a longas

distncias e altas velocidades. Essa rede possibilita a conexo dos equipamentos da

rede, observando o limite total do circuito entre eles de 1200 metros, o que pode

inviabilizar sua formao em caso de pontos de monitorao muito distantes entre si.

Outra forma de transmisso de dados por canal telefnico, utilizando

para tanto o Modem (Modulator Demodulator) que um dispositivo usado para dados

serias digitais de um terminal de transmisso para sinais analgicos para transmisso em

canal telefnico, ou para converter o sinal analgico transmitido a um sinal digital para

ser recebido por um terminal receptor (ALMEIDA, 2002).

4.3 Medidores

Os consumidores de energia so divididos em vrias categorias em

funo do nvel de tenso atravs do qual so alimentados, do seu perfil de consumo e

da natureza da atividade desenvolvida na instalao. Nos consumidores enquadrados na

tarifao horo-sazonal, as concessionrias utilizam medidores eletrnicos com sadas

19

para o usurio (consumidor). Nos demais consumidores, os sistemas de medio das

concessionrias no possuem qualquer interface para o consumidor. Esta uma das

razes, dentre outras, que faz com que a grande maioria dos casos de controle de

demanda seja de consumidores enquadrados nesta modalidade tarifria. Nestes casos, as

informaes de consumo ativo e reativo, assim como posto tarifrio e sincronismo do

intervalo de integrao so fornecidas por medidores ou registradores das prprias

concessionrias de energia. Estes medidores so padronizados por norma NBR 14522:

2000 e fornecem as seguintes informaes, atravs de sua sada serial:

1. Nmero de segundos at o fim do intervalo de demanda ativa atual;

2. Indicador de reposio de demanda (fechamento de fatura);

3. Fim de intervalo de consumo reativo (a cada 1 hora);

4. Indicador de tarifao capacitiva (das 0 as 6 da manh)

5. Indicador de tarifao indutiva;

6. Segmento horo-sazonal (ponta, fora de ponta ou reservado);

7. Indicador do tipo de tarifa (azul, verde, etc);

8. Indicador de tarifa reativa

9. Nmero de pulsos da energia ativa desde o incio do intervalo atual;

10. Nmero de pulsos da energia reativa desde o incio do intervalo atual.

Os dados disponibilizados pelo medidor da sua sada serial para o usurio

so captados por um registrado de pulso, um coletor de dados que trabalha em protocolo

Modbus. A capacidade de memria do medidor tem influncia decisiva para o sistema

implantado. Embora custem mais caro, os sistemas baseados em equipamentos com

capacidade de armazenamento levam ntida vantagem, pois esto imunes aos problemas

de perda de comunicao. Nesse sentido, uma boa alternativa usar para as

monitoraes internas, chamadas medies setoriais, os medidores do mesmo tipo dos

medidores da concessionria, que possuem memria, utilizando sua sada RS 485 ou

RS 232. Como os medidores eletrnicos tm sadas, RS 485 ou RS 232 e pulsos

seriais conforme padro ABNT, todas em fio metlico, para transmisso de dados em

fibra tica com a utilizao desses medidores h necessidade de converso de fio

metlico para fibra.

20

4.4 Registradores de pulsos

A cada segundo o medidor eletrnico faz a computao dos dados que

so elaborados conforme a norma NBR 14522: 2000 e, em seguida, com a solicitao

do registrador de pulsos, ocorre o descarregamento dos dados. O registrador de pulsos

guarda as informaes no padro ABNT, no executando nenhum tratamento de dados.

Independentemente do modelo e do fabricante, o registrador de pulsos compatvel

com todos os medidores de energia utilizados por qualquer concessionria do pas, uma

vez que todos os medidores seguem a mesma norma ABNT. O registrador de pulsos do

consumidor foi projetado para ser instalado ao lado do medidor de energia eltrica da

concessionria, de forma a ser alimentado pelo mesmo barramento, permitindo assim o

registro das interrupes no fornecimento de energia da concessionria. Porm,

conforme a necessidade, possvel instalar o registrador de pulsos remotamente ao

ponto da medio da concessionria, uma vez que em ambientes livres de interferncias

eletromagnticas podem ser utilizados cabos com centenas de metros para conectar a

entrada do equipamento tomada ptica do medidor da concessionria. No entanto,

nessa topologia, o registrador de pulsos alimentado por um ramal secundrio que pode

sofrer um desligamento sem necessariamente haver uma interrupo no fornecimento da

concessionria. Nesse caso, alm da perda das medies durante o perodo de

desligamento, os registros de interrupo no seriam validos.

Alm da sada serial conforme a norma ABNT, alguns medidores so

fabricados com possibilidades de medio com sadas em RS -232 ou RS 485 e,

opcionalmente, podem ser utilizados pelos consumidores em medies internas Poucos

fabricantes fornecem medidores eletrnicos, com sadas em ethernet, alm de RS -232 e

RS 485, o que torna o medidor com preo bem mais elevado.

4.5 Medio global de energia

Para os consumidores que estamos tratando, as distribuidoras de energia

utilizam um medidor de energia denominado medidor THS, especfico para a

modalidade tarifria horo-sazonal.

Uma das caractersticas deste medidor possuir uma sada denominada

sada do usurio, que uma sada serial de dados, onde so disponibilizadas as

21

informaes de consumo de energia ativa e reativa para o intervalo de 15 minutos

corrente (tempo de medio utilizado para faturamento) separado por posto horrio

(ponta e fora de ponta indutivo e fora de ponta capacitivo).

nesta sada onde, atravs do isolador tico (tambm chamado de

tomada tica), visualizado pela Figura 4.1, pode ser conectado o Gerenciador de

Energia com funes armazenamento de dados e controle, como veremos adiante.

FIGURA 4.1 Tomada tica

FONTE: CCK, 2006 4.6 Controle de demanda e consumo de energia eltrica

O Gerenciador de energia dispe de meios automticos de controle para

intervir, quando da tendncia de inadequaes dos valores de demanda e de fator de

potncia, mantendo-os nos limites fixados nos contratos firmados com as

concessionrias de energia.

O controle de demanda realizado pelo Gerenciador de Energia

geralmente um sistema de controle a malha fechada com grau de histerese definido

pelo usurio. Alm da sada do usurio do medidor de energia da concessionria,

tambm devero estar conectadas ao Gerenciador de Energia, cargas previamente

selecionadas e que possam ser comutadas (ligadas/desligadas).

A partir de informaes disponibilizadas na sada do usurio do medidor

de energia o Gerenciador de Energia estar, atravs de algoritmos apropriados,

projetando a demanda de energia eltrica para o final dos do intervalo dos 15 minutos e

realizando as aes de controle conforme a Tabela 4.1.

22

TABELA 4.1 Controle de demanda Resultado do algoritmo Ao do Gerenciador de Energia

Ultrapassagem da demanda contratada Desligamento de cargas Nvel normal de utilizao de demanda

contratada Repouso

Mal aproveitamento da demanda contratada

Religamento de cargas

FONTE: CCK, 2006

A esta operao de desligamento/religamento de cargas chamamos de

modulao e tem como objetivo utilizar o mximo da demanda contratada pelo

consumidor junto a distribuidora de energia.

Deve-se observar que todas as operaes de modulaes de carga

ocorrem dentro de uma janela de tempo de 15 minutos, que o perodo de tempo

utilizado pela distribuidora de energia para o faturamento. Em um ms, ocorrem quase

3000 intervalos de 15 minutos e em nenhum destes intervalos, poder haver

ultrapassagem da demanda contratada pois, para faturamento, ser cobrado o maior

valor verificado em todos os intervalos de 15 minutos do ms, tanto para o posto horrio

de ponta como para o posto horrio fora de ponta.

4.7 Controle do fator de potncia

Esta funo possui mais de uma forma de implantao:

Por meio de controladores de fator de potncia discreto (CFP), instalados em pontos estratgicos da instalao eltrica;

Atravs do Gerenciador de Energia; Conjunta.

Trataremos no presente trabalho do controle realizado de forma anloga a

operao do controle de demanda, sendo que todos os acionamentos so realizados

sobre cargas reativas, mais comumente, sobre banco de capacitores.

Da mesma forma que no controle de demanda, o gerenciador de energia,

a partir das informaes obtidas junto sada do usurio do medidor global de energia,

estar calculando o fator de potncia global da instalao eltrica e, com base nestes

clculos estar tomando as seguintes aes de acordo com a Tabela 4.2:

23

TABELA 4.2 Controle do fator de potncia Resultado do algoritmo Ao do Gerenciador de Energia

Fator de potncia abaixo do valor permitido

Ligamento do banco de capacitores

Fator de potncia normal Repouso Fator de potncia acima do valor

permitido Desligamento do banco de capacitores

FONTE:CCK, 2006

Para o fator de potncia, a distribuidora estar observando que, entre as

6:00 horas e 24:00 horas (posto horrio indutivo fora de ponta e indutivo ponta), mdia

horria do fator de potncia no poder ser inferior a 0,92 indutivo enquanto que, no

perodo entre 0:00 horas e 6:00 horas (posto horrio capacitivo fora de ponta), a mdia

horria do fator de potncia no poder ser superior a 0,92 capacitivo. Em caso de no

cumprimento destas faixas, o consumidor ser penalizado com multas de fator de

potncia. O sucesso do controle do fator de potncia depende basicamente de:

Utilizao necessria de kVArs necessrios para a correo do fator de potncia, divididos em diversos estgios de bancos de capacitores;

Dimensionamento correto dos diversos estgios destes bancos de capacitores para, quando ocorrem acionamentos, no ocorrem variaes bruscas no valor do

fator de potncia, o que poder ocasionar um nmero de acionamentos elevado

nos bancos de capacitores;

4.8 Gerenciamento de energia eltrica atravs de microcomputador

Os softwares de gerenciamento de energia so elaborados de forma a

emitir uma gama de relatrios e grficos analticos de utilizao de energia eltrica, que

permitiro ao usurio uma viso geral do uso da energia eltrica. Como exemplo de

algumas funes destes softwares podemos citar:

Emisso de contas de energia para a contabilidade; Previso de gastos com energia para os controladores; Grficos analticos tais como demanda, fator de potncia entre outros de

interesse da Engenharia.

24

Uma funo de grande utilidade encontrada em alguns destes softwares

a criao de um banco de dados de utilizao de energia eltrica que permitir ao seu

usurio, por exemplo, uma anlise do contrato de fornecimento de energia com

otimizao da demanda atravs do estudo do perfil registrado como o que est ilustrado

na Figuras 4.2. e 4.3.

FIGURA 1.2 Demanda diria de energia eltrica e fator de potncia

FONTE: CCK, 2006 Tendo por objetivo s reais necessidades da unidade consumidora, estas

informaes so analisadas de maneira a eliminar as ocorrncias de ultrapassagens e

ociosidades, considerando-se grandezas como:

Demanda Contratada Demanda Medida Demanda Faturada

25

FIGURA 4.3 - Anlise do perfil de demanda contratada

FONTE: CCK, 2006 Ainda com base nos histricos estes softwares podem simular eventos

futuros tais como impactos no consumo de energia e demanda ocasionados por

ampliaes como por exemplo instalaes de novos equipamentos e desativaes

permitindo ainda ao usurio tomar medidas corretivas, tais como a correo do fator de

potncia.

4.9 Qualidade de energia

Energia eltrica um produto fornecido pelas distribuidoras de energia

eltrica e sua qualidade verificada atravs dos seguintes parmetros:

Continuidade de fornecimento, isto , baixo ndice de interrupes, atualmente medidos pelos ndices DIC e FIC da ANEEL de acordo com a resoluo N 456

de 29 de novembro de 2000;

Nveis de tenso, isto , baixo ndice de: afundamentos (SAGS), elevaes (SWELLs) e transientes (perturbaes), tambm regulamentados pela resoluo

da ANEEL N 456;

Nveis de freqncia: as variaes ocorrem quando h sobrecarga no sistema eltrico;

26

Nveis de distoro harmnica de tenso (THD U), isto , baixo ndice de harmnicos, em ordens e percentuais, compatveis com o funcionamento normal

de mquinas e equipamentos eltricos e eletrnicos.

Em caso de danos nos equipamentos e mquinas eltricas causadas por

inadequao nestes parmetros, o consumidor, desde que munido de elementos

probatrios, poder interpelar judicialmente a concessionria de energia eltrica, atravs

da caracterizao da responsabilidade objetiva por parte da mesma como causadora dos

danos ocorridos em razo de ineficincia no fornecimento de energia eltrica, sendo a

distribuidora, nesses casos, obrigada a ressarcir prejuzos os comprovados. 4.10 Medio setorial de energia

Medio de energia uma das principais ferramentas do Sistema de

Gerenciamento de Energia Eltrica e uma das chaves do sucesso na implantao do

plano de eficincia energtica atravs da verificao de ndices energticos.

As medies setoriais atravs dos transdutores possibilitam a obteno da relao

kWh/unidade de produo onde a otimizao deste ndice poder implicar muitas vezes

em uma eficientizao tambm, no processo produtivo, permitindo um

acompanhamento total das aes a serem implementadas, e ainda adoes de medidas

corretivas tais como:

Dimensionamento de motores (a potncia de acordo com a operao); Dimensionamento de transformadores e cabos eltricos;

Em alguns pontos chaves da instalao (ex: transformadores, motores

muito grandes, etc) podem ser implantadas medies de energia no s quantitativas

(kWh), como tambm qualitativas, onde outros parmetros eltricos tais como variaes

de tenso, corrente de partida de um motor, nvel de harmnicas, etc, devem ser

conhecidas para garantir o correto funcionamento de determinados equipamentos. Na

Figura 4.4 apresenta-se o registro do nvel de corrente por fase a cada segundo.

27

FIGURA 4.4 - Registro do nvel de corrente segundo a segundo

FONTE: CCK, 2006

As medies setoriais, permitem ainda a obteno de chave de rateio de

consumo, atribuindo a parcela correta de consumo de energia para cada centro de custo,

como ilustrado na Figura 4.5, permitindo ainda que estes dados venham a ser utilizados

em outras reas como:

Controle da mo-de-obra; Integrao com Sistema ABC;

FIGURA 4.5 - Rateio do consumo de energia por centro de custo

FONTE: CCK, 2006

28

A conectividade do Sistema de Gerenciamento de Energia permite ainda

que as informaes registradas venham a ser compartilhadas com outros sistemas.

29

CAPTULO 5 5 SOLUOES DE GERENCIAMENTO DE ENERGIA 5.1 Medidores de energia

Nas Figuras 5.1 e 5.2 apresenta-se um medidor de energia fornecido pela CCK, j integrado com:

Relgio calendrio; Memria de massa; Funes de anlise de qualidade de energia; Controle de demanda e controle de fator de potncia.

Este medidor utilizado para medio de energia eltrica em sistemas

monofsicos, bifsicos ou trifsicos, com conexo direta a sinais de tenso.

FIGURA 5.1 Modelo painel do medidor CCK 4500

FONTE: CCK, 2006

FIGURA 5.2 Modelo fundo de painel do medidor CCK 4500

FONTE: CCK, 2006

30

Na Figura 5.3 apresenta-se um medidor de energia, modelo SAGA 2500,

fabricado pela ESB no Brasil.

FIGURA 5.3 Modelo medidor SAGA 2500

FONTE: ENGECOMP, 2006

Este medidor comunica com os controladores Engecomp atravs de redes

RS-485 (protocolo Modbus RTU) e fornece dados relativos a:

Leitura das principais grandezas eltricas: tenses, correntes, potncias ativas, potncias reativas, potncias aparentes, fator de potncia, freqncia, energias

ativa e reativa, etc;

Display alfa-numrico para leitura das variveis e diagnstico de comunicao; Classe de exatido: 1%; Sada Serial padro RS-485

Outros fabricantes e ou representantes (ABB, GE, SISTRON) tambm fornecem

medidores de energia eltrica.

5.2 Gerenciadores de energia

So equipamentos utilizados para controle de demanda, consumo de

energia eltrica e fator de potncia. Na Figura 5.4 apresenta-se um controlador modelo

CCK 6700, que possui as seguintes caractersticas tcnicas:

2 entradas para medidores de energia, do tipo normalmente utilizados pelas concessionrias de energia eltrica, que disponham de sada serial de sinal

(SAGA, ELO, NANSEN, etc);

31

8 entradas de pulsos que podem ser utilizadas para receber pulsos proporcionais ao consumo de energia eltrica, vazo, presso, temperatura, etc;

8 rels incorporados a unidade, com possibilidade de expanso para 128, que podem ser utilizados para o controle de demanda, controle de fator de potncia,

programao horria e acionamentos manuais;

Teclado e display que permitem a programao (partida do equipamento) e visualizao local de parmetros;

32 campos de memria de massa; 1 sada serial RS 485 para comunicao com o microcomputador (porta de

operao);

1 sada serial RS 485 para comunicao com os mdulos de acionamento CCK 512 (porta de controle);

1 sada serial RS 485 para comunicao com instrumentos de medio Modbus RTU (Porta de medio);

1 porta ETHERNET 10 Mbits/Seg ( Mdulo GW opcional); Alimentao de 80 ~ 240 VAC/125 VCC com seleo automtica de voltagem; Consumo: 100 VA; Temperatura de operao: 0 a 50 C.

FIGURA 5.4 Controlador CCK 6700

FONTE: CCK, 2006

Na Figura 5.5 apresenta-se um controlador modelo HX 6000, fornecido

pela ENGECOMP.

32

FIGURA 5.5 Controlador HX 6000

FONTE: ENGECOMP, 2006

Este controlador concebido para uso em pequenas empresas (demanda

entre 50 e 300kW) na sua verso bsica, e para uso em mdias e grandes empresas

(demanda acima de 300 kW) na sua verso completa. As caractersticas principais do

controlador HX 6000 so:

Interface para medio da concessionria (medidores SAGA, ELO, Spectrum, MEL, MEP, REP, etc.)

Atuao sobre 64 sadas independentes para controle de cargas, capacitores e alarmes (atravs de 8 mdulos de sadas em rede RS 485 e usando protocolo

Modbus)

Conexo a at 32 medies setoriais usando medidores eletrnicos Simulao de at 14 pontos de medio virtuais ( soma/subtrao de medies) Comunicao com software de programao, monitorao e gerenciamento

atravs de porta serial RS232/485 (protocolo Mobdbus RTU) ou Ethernet

(protocolo Modbus TCP)

Completo gerenciamento via WEB Acesso controlado atravs de cadastro de usurios e senhas.

Outros fabricantes e/ou representantes:

ABB Engecomp General Eletric Heading

33

Inepar Power Measurement Schneider Eletric Servic Control Sistron

34

CAPTULO 6 6 ANLISE DAS CONTAS DE ENERGIA ELTRICA

A anlise das contas de fornecimento permite avaliar as condies gerais

de utilizao de energia eltrica pela unidade consumidora, apresentando indicadores

para a racionalizao do seu uso. Alm disso, o resultado da anlise permite que o

contrato de fornecimento com a concessionria torne-se adequado s necessidades da

empresa consumidora, podendo implicar em reduo de despesas com

eletricidade(ELETROPAULO, 2006).

Antes de iniciar a anlise propriamente dita, importante verificar a

tenso de fornecimento e o tipo de tarifa na qual o consumidor est enquadrado de

acordo com a legislao vigente (Resoluo 456 de 29 de novembro de 2000).

Quando o consumidor atendido em tenso inferior a 2300V,

classificado como sendo do Grupo B (baixa tenso), se a tenso de fornecimento for

maior ou igual a 23000V, ser um consumidor do Grupo A (alta tenso).

Neste trabalho analisa-se somente as contas dos consumidores do Grupo

A, pois para os consumidores atendidos em baixa tenso (Grupo B), esta anlise

resume-se a um acompanhamento mensal do consumo de energia eltrica.

As contas dos consumidores do Grupo A so faturadas pelas estruturas

tarifrias convencional, horo-sazonal azul ou horo-sazonal verde e so classificados em

subgrupos de acordo com a tenso de fornecimento e demanda de potncia verificada

por medio, conforme a Tabela 5.1. TABELA 5.1 Estrutura tarifria para grupo A

Estrutura Tarifria Horo-Sazonal

Subgrupos de Faturamento

Estrutura Tarifria Convencional

Verde Azul A1 (230Kv ou superior) No aplicvel No

aplicvel Compulsria

A2 (88kV a 138kV) No aplicvel No aplicvel

Compulsria

A3 (69kV) No aplicvel No aplicvel

Compulsria

A3a (30kV A 44kV) A4(2,3 a 2,5 kV) AS (subterrneo)

Opcional para demanda menor que 300 kW

Opcional Opcional

FONTE: ANEEL, 2006

35

6.1 Anlise da demanda 6.1.1 Tarifa Convencional

Com relao demanda, a legislao vigente estabelece que seja

considerado para efeito de faturamento o maior valor dentre os definidos a seguir:

Demanda verificada por medio (demanda registrada); Demanda fixada em contrato de fornecimento.

O contrato de fornecimento estar adequado unidade consumidora

quando o valor de demanda faturada for igual ou prximo ao valor da demanda

registrada.

6.1.2 Faturamento com tarifas de ultrapassagem

A tolerncia de ultrapassagem nesta modalidade tarifria de 10%, ou

seja, havendo ultrapassagem da demanda contratada em at 10%no cobrada multa

por ultrapassagem e ser cobrada a demanda registrada somente.

Quando a demanda registrada exceder em mais de 10% a demanda

contratada, o faturamento, ser feito pela demanda registrada, com acrscimo de uma

tarifa de ultrapassagem sobre a demanda excedente contratada.

Caso o valor da demanda faturada for sistematicamente superior

demanda registrada, ou seja, sempre igual demanda contratada, deve-se analisar a

possibilidade de ajuste no contrato recorrendo em primeira instncia concessionria

solicitando um auxlio para a normalizao desta situao.

6.1.3 Tarifa Horo-sazonal

A legislao vigente prev que, assim como na tarifa convencional, seja

considerado para efeito de faturamento os maiores valores de demanda por segemento

horrio, conforme segue:

Quando a demanda registrada for inferior demanda contratada o faturamento ser feito pela demanda contratada em cada segmento horrio.

36

Quando a demanda registrada for superior demanda contratada o faturamento ser feito pela demanda registrada em cada segmento horrio.

6.1.4 Faturamento com tarifas de ultrapassagem

Para as unidades consumidoras atendidas em tenso igual ou superior a 69 kV, quando a demanda registrada exceder em mais de 5% a demanda contratada.

Para as unidades consumidoras atendidas em tenso inferior a 69 kV, quando a demanda registrada exceder em mais de 10% a demanda contratada.

Quando as demandas faturadas nos segmentos horo-sazonais forem

iguais aos valores das demandas registradas, a unidade consumidora estar com os

montantes contratados adequados.

6.2 Fator de carga

O fator de carga um ndice que reflete o regime de funcionamento de

uma da instalao.

Um fator de carga elevado, prximo unidade, indica que as cargas

eltricas foram bem distribudas ao longo do tempo. Por outro lado, um fator de carga

baixo indica que houve concentrao de consumo de energia eltrica em um curto

perodo de tempo, causando uma demanda elevada.

Deve-se ter em mente, entretanto, que dependendo da caracterstica de

funcionamento da unidade consumidora, existir sempre um limite superior para o fator

de carga, seja pela caracterstica prpria dos equipamentos ou processos, como tambm

pelo perodo de funcionamento.

Para melhorar o fator de carga, deve-se adotar um sistema de

gerenciamento do uso da energia procurando-se deslocar cargas que contribuem para

formao de picos, para os horrios de menor demanda de potncia (vales).

Nas tarifas convencional e horo-sazonal verde o fator de carga nico, j

que existe somente um nico registro de demanda de energia, enquanto que para a tarifa

horo-sazonal azul haver dois fatores de carga, um para o horrio da ponta e outro para

fora de ponta.

37

A anlise do fator de carga alm de mostrar se a energia est sendo

utilizada de modo racional, leva a uma concluso importante para definir o tipo de tarifa

mais adequada para a instalao. Um fator de carga elevado no horrio de ponta indica

que a tarifa horo-sazonal azul poder ser mais adequada quando comparada tarifa

horo-sazonal verde, justificando uma anlise mais pormenorizada.

6.2.1 Clculo do fator de carga a) Tarifa Azul

Fator de carga na ponta

66= pp

P kWkWh

FC (6.1)

onde, FCP o fator de carga na ponta, kWhP o consumo registrado na ponta, kWP a

demanda na ponta e 66 corresponde ao nmero de horas de ponta de um ms mdio.

Fator de carga fora de ponta

.664= FP

FPFP kW

kWhFC (6.2)

onde, FCFP o fator de carga fora de ponta, kWhFP o consumo registrado fora de ponta,

kWFP a demanda registrada fora de ponta e 664 corresponde ao nmero de horas fora

de ponta de um ms mdio. b) Tarifa Verde

730+=

kWkWhkWh

FC FPP (6.3)

38

onde, FC o fator de carga, kW a demanda registrada, kWhFP o consumo registrado

fora de ponta, kWhP o consumo registrado na ponta e 730 corresponde ao nmero de

horas ms mdio. c) Tarifa Convencional

.730= kW

kWhFC (6.4)

onde, FC o fator de carga, kW a demanda registrada, kWh o consumo registrado no

ms e 730 corresponde ao nmero de horas ms mdio. importante observar que se pode trabalhar ainda com dois tipos de

fatores de carga no tocante demanda adotada para clculo. Adotando-se a demanda

faturada para o clculo obtm-se o fator de carga de faturamento, apropriado para o

clculo do preo mdio da energia eltrica. Por outro lado pode-se adotar a demanda

registrada para o clculo, neste caso o fator de carga refletir com mais exatido o perfil

de utilizao de energia da unidade consumidora.

6.3 Fator de potncia

O fator de potncia reflete a proporo entre a energia ativa e reativa,

numa instalao eltrica.

Durante seis horas consecutivas, compreendidas entre 23h30 e 6h30,

definidas a critrio da concessionria, o excedente de energia reativa capacitiva ser

passvel de cobrana, enquanto no horrio complementar a estas horas o consumidor

pagar pela energia reativa indutiva excedente.

Para no pagar por este excedente, a unidade consumidora deve manter o fator de

potncia durante todo o tempo em 0,92 no mnimo, indutivo ou capacitivo de acordo

com o perodo do dia.

O faturamento da energia e demanda reativa excedente, quando o fator de

potncia verificado na unidade consumidora for inferior a 0,92 realizado de acordo

com a legislao do fator de potncia prevista de acordo com a ANEEL na resoluo

456.

39

6.4 Legislao do fator de potncia

De acordo com a resoluo nmero 456, de 29 de novembro de 2000

estabelecido no artigo 64 que o fator de potncia de referncia fr, indutivo ou

capacitivo ter como limite mnimo permitido, para as instalaes eltricas das unidades

consumidoras, o valor de fr = 0,92.

Alm disso no artigo 65 tem-se que para cada unidade consumidora faturada

na estrutura tarifria horo-sazonal ou na estrutura tarifria convencional com medio

apropriada, o faturamento correspondente ao consumo de energia eltrica e demanda

de potncia reativas excedentes, ser calculado de acordo com as seguintes frmulas:

( ) )(11

pTCAftfrCAtpFER

n

t

=

= (6.5)

onde, FER(p) o valor do faturamento, por posto horrio p, correspondente ao

consumo de energia reativa excedente quantidade permitida pelo fator de potncia de

referncia fr, no perodo de faturamento, CAt o consumo de energia ativa medida

em cada intervalo de 1 (uma) hora t, durante o perodo de faturamento, fr o fator de

potncia de referncia igual a 0,92, ft o fator de potncia da unidade consumidora,

calculado em cada intervalo tde 1 (uma) hora, durante o perodo de faturamento,

observadas as definies dispostas nas alneas a e b, do 1 deste artigo e TCA(p)

corresponde a tarifa de energia ativa, aplicvel ao fornecimento em cada posto horrio

p;

( ) )()(1

pTDApDFftfrDAtMAXpFDR

n

t

= = (6.6)

onde, FDR(p) o valor do faturamento, por posto horrio p, correspondente

demanda de potncia reativa excedente quantidade permitida pelo fator de potncia de

referncia fr no perodo de faturamento, DAt a demanda medida no intervalo de

integralizao de 1 (uma) hora t, durante o perodo de faturamento, DF(p) a

demanda faturvel em cada posto horrio p no perodo de faturamento, TDA(p) a

tarifa de demanda de potncia ativa aplicvel ao fornecimento em cada posto horrio

40

p, MAX corresponde a funo que identifica o valor mximo da frmula, dentro dos

parnteses correspondentes, em cada posto horrio p, t indica intervalo de 1 (uma)

hora, no perodo de faturamento, p indica posto horrio, ponta ou fora de ponta, para as

tarifas horo-sazonais ou perodo de faturamento para a tarifa convencional; e n indica o

nmero de intervalos de integralizao t, por posto horrio p, no perodo de

faturamento.

Deve-se observar nas equaes (6.5) e (6.6)

i) FER(p) e FDR(p) sero considerados:

a) durante o perodo o perodo de 6 horas consecutivas, compreendido, a critrio da

concessionria, entre 23h e 30min e 06h e 30min, apenas os fatores de potncia

ft inferiores a 0,92 capacitivo, verificados em cada intervalo de 1(uma) hora

t.

b) durante o perodo dirio complementar ao definido na alnea anterior, apenas os

fatores de potncia ft inferiores a 0,92 indutivo, verificados em cada intervalo

de 1 (uma) hora t.

ii) O perodo de 6 (seis) horas definidos na alnea ado pargrafo anterior dever ser

informado pela concessionria aos respectivos consumidores com antecedncia mnima

1 (um) ciclo completo de faturamento.

41

CAPTULO 7 7 ANLISE ECONMICA DAS SOBRETAXAS DE EXCEDENTE REATIVO

Analisando-se as expresses utilizadas para se efetuar o clculo de

excedente reativo podemos obter uma relao entre o faturamento do consumo de

energia reativa (FER) e o consumo da demanda de potncia reativa (FDR),

desenvolvido no captulo 5.

Est claro que ambas sobretaxas acontecem quando o fator de potncia

medido encontra-se abaixo de 0,92 o que gera o excesso de reativo alm daquele

permitido pela concessionria.

Estando o fator de potncia medido abaixo de 0,92 deve-se tomar as

medidas cabveis para que o mesmo retorne ao limite permitido, no entanto se isso no

possvel por motivos tcnicos, indiscutivelmente paga-se pelo excesso do consumo de

energia reativa.

Porm pode-se por meio da reduo da potncia ativa tornar menos

onerosa a sobretaxa por excesso de consumo de demanda de potncia reativa (FDR).

Surge ento a oportunidade de tornar at mesmo vantajoso,

economicamente, o pagamento deste excedente de reativo, visto que alteraes

contratuais entre concessionria e consumidor em determinados casos so demoradas

alm de realmente no compensarem.

Apresenta-se a seguir algumas situaes que podem ocorrer na prtica e

em seguida fazer alguns comentrios de cada uma delas.

7.1 Fator de Potncia 0,92 e Demanda Ativa Demanda Contratada

A tela mostrada na Figura 7.1 ilustra esta situao:

FIGURA 7.1 Entrada de parmetros

42

Neste caso observa-se um fator de potncia igual a 0,92 e a demanda

medida em seu limite mximo. Nesta situao estamos trabalhando dentro dos padres

estabelecidos de fator de potncia e demanda ativa de acordo com o contrato entre a

concessionria e o consumidor de energia eltrica. Deste modo temos uma situao

considerada normal, conforme ilustrado na Figura 7.2.

FIGURA 7.2 Resultados das sobretaxas e potncia sugerida

Observa-se ento que trabalhando com os parmetros em seus estados

normais no teremos a cobrana de sobretaxas por excedente de reativo.

7.2 Fator de Potncia 0,92 e Demanda Ativa Demanda Contratada

Na Figura 7.3 apresenta-se um exemplo desta condio operacional.

FIGURA 7.3 Entrada de parmetros

43

Neste caso, ao trabalharmos com um fator de potncia abaixo do

recomendado, produz-se um excesso de energia reativa e mesmo estando com a

demanda medida em conformidade com o preestabelecido em contrato com a

concessionria de energia eltrica, surgem as penalizaes devido ao baixo fator de

potncia. Na Figura 7.4 contempla-se a anlise desta situao, com uma multa total a ser

paga no valor de R$11.230,07 por hora.

FIGURA 7.4 Resultado do clculo das sobretaxas e potncia sugerida

Portanto torna-se muito oneroso trabalhar com estes padres de fator de

potncia e demanda ativa, igual ao valor contratado. Supondo-se que todas as medidas

para se elevarem o fator de potncia tenham sido esgotadas, a alternativa ser reduzir a

demanda ativa. Surge ento a oportunidade de negcios atravs da reduo da potncia

ativa de acordo com o fator de potncia medido.

Reduzindo-se, por exemplo, a potncia ativa para 33000kW e mantendo-

se o fator de potncia em 0,85 para uma demanda contratada de 35000kW obtemos uma

reduo expressiva no valor do FDR, conforme resultado apresentado na Figura 7.5,

onde se observa um total a pagar no valor de R$2.929,81. Esta uma alternativa

interessante porque permite reduzir o valor a pagar sem comprometer muito a produo.

44

FIGURA 7.5 Resultados do clculo das sobretaxas e potncia sugerida

Finalmente simula-se uma situao em que se faz a opo por no pagar

pelo excesso de demanda de potncia reativa (FDR), o que proporciona uma perda mais

acentuada da produo, porm de maneira planejada. Nas Figuras 7.6 e 7.7 ilustram-

se estes exemplos.

FIGURA 7.6 Entrada de parmetros

FIGURA 7.7 Resultados do clculo das sobretaxas e potncia sugerida

45

Para esta situao tem-se que para um fator de potncia igual a 0,90 e

uma demanda contratada de 35000kW a potncia ativa ideal recomendada de

34239,13kW, trabalhando-se ento neste nvel de potncia ativa consegue-se isentar do

pagamento de FDR. Nas Figuras 7.8 e 7.9 mostram-se que o valor a pagar decorrente

apenas do fator de potncia inferior a 0.92.

FIGURA 7.8 Entrada de parmetros

FIGURA 7.9 Resultados do clculo das sobretaxas e potncia sugerida

46

CAPTULO 8 8 SIMULAES E RESULTADOS

Apresenta-se o resultado da simulao da atuao de um controlador. O

software foi desenvolvido em linguagem programao Delphi e simula situaes em

que se tem um fator de potncia medido abaixo da referncia (0,92), com o objetivo de

no ser sobretaxado pelo excesso de demanda de potncia reativa. O controlador reduz a

potncia ativa instantnea de modo a anular a multa por FDR. Foi includo neste

software a gerao de um histrico com a gerao de alguns dados que podem ser

posteriormente analisados pela Engenharia da empresa a fim de se chegar s causas da

queda do fator de potncia e consequentemente tomar medidas preventivas adequadas.

8.1 Caso 1 Demanda contratada de 40000 kW, fator de potncia normal e demanda instantnea mxima

Percebe-se por meio da interface do simulador, apresentada na Figura 8.1

que estamos em uma situao normal, com o fator de potncia maior ou igual o valor de

referncia ( 0,92) e, portanto o controlador permanece em repouso. Este fato pode

ser constatado verificando-se no lado esquerdo da Figura 8.1 que nenhuma ao foi

tomada pelo controlador visto que todos os parmetros a serem controladas se

encontram em nveis normais e consequentemente tem-se um valor de multa instantnea

igual a zero.

FIGURA 8.1 Interface do simulador

47

8.2 Caso 2 Demanda contratada de 40000 kW, fator de potncia abaixo da referncia

Nesta situao, ocorre a incidncia de uma multa pelo excesso de

demanda de potncia reativa devido ao baixo fator de potncia. Entretanto depois da

atuao do controlador o valor total desta multa reduzido com o redimensionamento

da demanda de potncia ativa (demanda instantnea), de acordo com as prioridades pr-

estabelecidas de cargas a serem retiradas. Na Figura 8.2 apresenta-se a atuao do

controlador, bem como apresenta a gerao de um histrico constando data, hora, e

porcentagem da multa a ser paga e a reduo da demanda ativa.

FIGURA 8.2 Atuao do controlador com a gerao de histrico

Constata-se por meio da Figura 8.2 que ao final da ao do controlador,

a demanda instantnea foi ajustada para 38000kW a qual se adequa ao fator de potncia

medido(0,88). O histrico gerado registra a reduo da demanda instantnea juntamente

com a reduo da multa, que anulada quando se trabalha com a demanda instantnea

igual a 38000kW.

A Tabela 8.1 apresenta o resultado de algumas simulaes. Por meio

desta tabela pode-se perceber que o valor da sobretaxa est diretamente associado ao

valor do fator de potncia instantneo, de modo que quanto mais abaixo do valor do

fator de potncia de referncia mais alta ser a sobretaxa. Sendo assim justifica-se mais

uma vez a aplicao do software aqui proposto, o qual busca a reduo da demanda

instantnea de modo a se reduzir o percentual da sobretaxa.

48

TABELA 8.1 Resultado das simulaes Simulaes Demanda

Contratada Fator de

Potncia de Referncia

Fator de Potncia

Instantneo

Demanda Corrigida

Sobretaxa sem

Atuao do Controlador

1 40.000 0.92 0.95 40.000 0

2 40.000 0.92 0.88 38.000 4,55%

3 40.000 0.92 0.85 36.800 8,24%

4 40.000 0.92 0.80 34.400 15,00%

5 40.000 0.92 0.75 32.400 22,67%

49

CAPTULO 9 9 CONCLUSES E SUGESTES Neste trabalho foi realizada uma anlise do sistema tarifrio,

regulamentado pela resoluo 456 de 29 de novembro de 2000, publicada pela Agncia

Nacional de Energia Eltrica (ANEEL).

Este trabalho comprovou a importncia dos sistemas de gerenciamento

de energia eltrica para as empresas. Os investimentos necessrios para a implantao

dos sistemas de gerenciamento so facilmente justificados e so decorrentes da

economia de energia, associada melhoria contnua do processo produtivo. Desta forma

o gerenciamento da energia eltrica, fundamental para as empresas eletro intensivas.

Um importante passo para a racionalizao do uso de energia a anlise

das contas, considerando o sistema tarifrio previsto na legislao vigente.

Com relao s diversas imposies por parte das concessionrias

destaca-se as sobretaxas pelo excesso de reativos e por isso a necessidade de se manter

o fator de potncia e a demanda de potncia reativa em seus limites estabelecidos.

A cobrana de sobretaxas pode ser administrada como uma oportunidade

de negcios, por meio de uma anlise considerando o valor da produo e o valor das

sobretaxas a serem pagas.

A possibilidade da reduo da demanda ativa, fazendo-se uma seleo

adequada das cargas a serem retiradas, permite que se trabalhe em nveis de fator de

potncia abaixo do permitido de modo a no ser multado pelo excesso de demanda

reativa, o que torna fundamental a utilizao de controladores inteligentes.

Sugere-se que os futuros trabalhos contemplem a implementao de

melhorias no software atual, incluindo novas rotinas de simulao.

50

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ALMEIDA, J. C. O.; OLIVEIRA, M. A. G. Sistema de Gerenciamento do Consumo e

da Qualidade de Energia Eltrica. Braslia, 2002. 6 p. XV Seminrio Nacional de

Distribuio de Energia Eltrica SENDI 2002.

ANEEL. Disponvel em: < http:// www.aneel.gov.br>. Acesso em 15 de junho. 2006.

CONTROLE E INSTRUMENTAO ABRIL 2001.

ELETROPAULO. Disponvel em: < http://www.eletropaulo.com.br >. Acesso em 16 de

setembro. 2006.

ENGECOMP Tecnologia em Automao e Controle Ltda. Disponvel em

< http://engecomp.com.br >. Acesso15 de setembro. 2006.

HORTA, L.A. et al. Conservao de Energia: Eficincia Energtica de Instalaes e

Equipamentos. 2. ed. Itajub: Editora da EFEI, 2001.

MARTE, C.L. Automao Predial 1 ed. Carthago e Forte, 1995, 120 p.

LISTA DE TABELASRESUMOABSTRACTCAPTULO 11.1. Objetivos1.2. Metodologia adotada 1.3. Estrutura do trabalho

CAPTULO 22.1 Estrutura tarifria em vigor2.1.1. Tarifa Azul2.1.2. Tarifa Verde

CAPTULO 33.1 Controladores de demanda 3.2 Cargas a serem monitoradas

CAPTULO 44.1 Tipo de programa4.2 Meio de transmisso4.3 Medidores 4.4 Registradores de pulsos4.5 Medio global de energia 4.6 Controle de demanda e consumo de energia eltrica 4.7 Controle do fator de potncia4.8 Gerenciamento de energia eltrica atravs de microcomputador4.9 Qualidade de energia4.10 Medio setorial de energia

CAPTULO 55.1 Medidores de energia 5.2 Gerenciadores de energia

CAPTULO 66.1 Anlise da demanda6.1.1 Tarifa Convencional6.1.2 Faturamento com tarifas de ultrapassagem 6.1.3 Tarifa Horo-sazonal 6.1.4 Faturamento com tarifas de ultrapassagem

6.2 Fator de carga6.2.1 Clculo do fator de carga

6.3 Fator de potncia6.4 Legislao do fator de potncia

CAPTU