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7/26/2019 TAI X - Gilberto Final PDF

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PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DE MINAS GERAISENGENHARIA DE ENERGIA

TRABALHO ACADMICO INTEGRADOR X - PROJETO FIM DE CURSO II____________________________________________________________

Gilberto Silveira Alves de Carvalho

TRABALHO ACADMICO INTEGRADOR X - PROJETO FIM DE CURSO II:

Micro central fotovoltaica conectada rede.

Belo Horizonte2016


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Gilberto Silveira Alves de Carvalho

TRABALHO ACADMICO INTEGRADOR X - PROJETO FIM DE CURSO II:

Micro central fotovoltaica conectada rede.

Trabalho apresentado disciplina Trabalho

Acadmico Integrador X - Projeto Fim de

Curso II, do curso de Engenharia de Energia

do Instituto Politcnico da UniversidadeCatlica de Minas Gerais.

Orientador:

Professor Nilson de Figueiredo Filho, Me.

Belo Horizonte2016


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RESUMO EXECUTIVO

Os sucessivos aumentos na tarifa de energia eltrica, motivou o cliente a buscar no

mercado alternativas que diminussem seu custo com essa despesa. Ao final de 2 anos a tarifa

quase dobrou (45,5%) sendo que seu consumo aumentou apenas 19% no mesmo perodo. Ocliente trata-se de um clube social e de esportes no qual o consumo de energia eltrica

responde por boa parte de seus custos mensais. Depois de um estudo realizado avaliando as

possveis solues para o problema apresentado pelo cliente, foi proposto este projeto de

engenharia, que consiste na implantao de um Sistema Fotovoltaico Conectado Rede,

localizado nas dependncias do clube, situado no municpio de Lagoa da Prata/MG. A rea

disponvel para a instalao do sistema ficou limitada a 220 m, que parte da rea do telhado

do salo de festas e que se encontra sem utilizao no momento. Esta rea equivale a

praticamente a metade do telhado, a outra metade est ocupada com coletores solares

responsveis pelo aquecimento de uma piscina.

O projeto ser executado a partir de uma srie de analises que partem do estudo da

rea disponibilizada, orientao dos mdulos em relao ao norte geogrfico, inclinao dos

mdulos em relao a superfcie de instalao e dimensionamento dos demais componentes

do sistema. O sistema compatvel com a rea ficou definido em 114 mdulos divididos em 6

strings (fileiras) de 19 mdulos, 2 inversores e uma estrutura metlica que dar suporte aos

mdulos junto ao teto do clube.

Com este sistema implantado espera-se uma reduo de aproximadamente 40% no

consumo de energia eltrica do clube e um payback de 6 anos.


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Lista de Ilustraes

1 Figura 1 - Conta de Energia do Umuarama Clube em 2013 ............................................. 11

2 Figura 2 - Conta de Energia do Umuarama Clube em 2015 ............................................. 12

3 Figura 3 - Configurao Bsica de um Sistema Fotovoltaico Conectado Rede Eltrica............................................................................................................................................... 15

4 Figura 4Simulao 1 PVSYST ...................................................................................... 17




8 Figura 8Local onde sero instalados os mdulos fotovoltaicos .................................... 21

9 Figura 9Diagrama de cobertura do clube Umuarama .................................................... 22

10 Figura 10Diagrama de Instalao ................................................................................ 23

11 Figura 11Local da instalao dos inversores ............................................................... 24

12 Figura 12Diagrama unifilar bsico do sistema ............................................................ 25

13 Figura 13Quadro geral de distribuio ........................................................................ 26

14 Figura 13 - Procedimento de Acesso a Conexo Rede de Baixa Tenso. .................... 31


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Lista de tabelas

1 Tabela 1 - Dados de placa do mdulo ............................................................................... 27

2 Tabela 2Dados de placa do Inversor.............................................................................. 27

3 Tabela 3Materiais e equipamentos ................................................................................ 28

4 Tabela 4Recursos Humanos .......................................................................................... 30

5 Tabela 5Recursos Fsicos e Materiais ........................................................................... 30

6 Tabela 6Parmetros para Anlise .................................................................................. 35

7 Tabela 7Cronograma Financeiro ................................................................................... 36


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Lista de Grficos

1 Grfico 1Custo da energia em 2013 e em 2015 ............................................................ 12

2 Grfico 2Demanda de energia em 2013 e em 2015....................................................... 13


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Lista de Abreviaturas e Siglas

ANEEL - Agncia Nacional de Energia Eltrica.

CEMIG - Companhia Energtica de Minas Gerais

CRESESB - Centro de Referncia para a Energia Solar e Elica Srgio de Salvo

Brito/CEPEL

ELETROBRS - Centrais Eltricas do Brasil S/A

PUC MG - Pontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais

SFCR - Sistema Fotovoltaico Conectado Rede

CACorrente Alternada

CCCorrente Contnua

DPSDispositivo contra surtos

DUBDiagrama Unifilar Bsico

ImppCorrente potncia mxima

IPGrau de Proteo

IscCorrente de curto-circuito

kWQuiloWatt

kWhQuiloWatt hora

mMetro

m - Metro Quadrado

MGMinas Gerais

mmMilmetros

mm - Milmetros Quadrados


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m/sMetros por segundo

NNmero

NDNorma de Distribuio

PmaxPotncia mxima

QDCQuadro de Distribuio de Circuitos

R$ - Reais (Moeda)

STCCondies de Teste Padro

VcaTenso em corrente alternada

VccTenso em corrente contnua

VmppTenso potncia mxima

VocTenso de circuito aberto

WWatt

WpWattPico


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Sumrio

1. DESCRIO DO PROBLEMA .................................................................................. 11

2. DESCRIO DA CONCEPO DA SOLUO ADOTADA ................................ 13

3. DETALHAMENTO DO PROJETO ............................................................................ 14

3.1. Descrio Do Projeto ......................................................................................... 14

3.1.1. Descrio Tcnica........................................................................................... 14

3.1.2. Diferencial Inovador ....................................................................................... 21

3.2. Documentao Grfica ....................................................................................... 21

3.3. Especificao Tcnica ........................................................................................ 26

3.4. Detalhes Construtivos ........................................................................................ 28

3.5. Informaes Adicionais...................................................................................... 29

3.6. Recursos Necessrios ......................................................................................... 29

3.7. Recursos Humanos ............................................................................................. 29

3.8. Recursos Fsicos e Materiais .............................................................................. 30

3.9. Implantao ........................................................................................................ 31

3.9.1. Descrio Das Etapas De Implantao ........................................................... 31

3.10. Cronograma Fsico ......................................................................................... 32

3.11. Providncias Necessrias ................................................................................ 33

4. PLANO FINANCEIRO ................................................................................................ 33

4.1.1. Custos ............................................................................................................. 33

4.1.2. Investimentos, Financiamentos E Rentabilidade ............................................ 33

4.1.3. Anlise De Viabilidade ................................................................................... 34

4.1.4. Cronograma Financeiro .................................................................................. 35

5. AVALIAO DO PROJETO ...................................................................................... 36


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6. REFERNCIAS ........................................................................................................... 36

APNDICE ADIMENSIONAMETO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO ............. 38

Dimensionamento do sistema fotovoltaico .................................................................. 38

APNDICE BARQUIVO EM EXCEL ANEXADO ............................................... 44

APNDICE CANLISE FINANCEIRA ................................................................ 44

Plano Financeiro ........................................................................................................... 44


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1. DESCRIO DO PROBLEMA

O problema surgiu devido ao aumento no custo de energia eltrica justificado pelo

incremento na sua demanda e constantes aumentos da tarifa ocorridos nos ltimos 2 anos no

Umuarama Clube, empresa na qual o estgio realizado. O aumento identificado a partir

da anlise e comparao dos histricos de consumo e dos valores das tarifas das contas de

energia eltrica do perodo de 2013/2015. Nas figuras 1 pode-se observar o valor cobrado

pela tarifa e tambm o histrico de consumo no ano de 2013. Neste ano a tarifa encontrava-

se no valor de R$ 0,4356 por kWh e a mdia de consumo do clube ficou em aproximadamente

8180 kWh. Nas figuras 2 quando observamos as mesmas informaes notamos que a tarifa

se encontra em R$ 0,7981 para o mesmo kWh e a mdia de consumo subiu para 10103 kWh.

Portanto para a tarifa o aumento foi de 45,5% nestes dois anos, mas a mdia de consumo

subiu apenas 19% justificando que o maior causador do aumento do custo da energia, a

tarifa mais elevada mesmo considerando a inflao acumulada de 17,08% para 2014 e 2015.

Logo abaixo os grficos 1 e 2 mostram a evoluo da demanda e do custo da energia nos

anos de 2013 e 2015.

1 Figura 1 - Conta de Energia do Umuarama Clube em 2013

Fonte: CEMIG, 2013


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2 Figura 2 - Conta de Energia do Umuarama Clube em 2015

Fonte: CEMIG, 2015

dddsdfdffd dd

1 Grfico 1Custo da energia em 2013 e em 2015

Fonte: Elaborao Prpria

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Dez Nov Out Set Ago Jul Jun Mai Abr Mar Fev Jan

ValorpagoemR$

Meses do ano

Custo da energia em 2013 x 2015

Custo em 2013 Custo em 2015


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O grfico 1 demonstra com clareza a diferena entre o que se pagou nos dois

perodos comparados. Por exemplo: em outubro de 2013 pagou-se poucos menos de

R$ 10.000 reais, enquanto em 2013 esse valor no chegou a R$ 4.000 reais, uma

diferena de aproximadamente 60%.

2 Grfico 2Demanda de energia em 2013 e em 2015


Percebe-se pelo grfico 2 que a demanda sofre um aumento entre o ano de

2013 e 2015, mas que em certos momentos se aproxima e se iguala a demanda de

2013 como visto entre os meses de Janeiro e Fevereiro.

O valor pago na conta de energia eltrica justificado pelo aumento da tarifa e

tambm da demanda, elevou a folha de pagamentos do Clube. Desta forma, o

Umuarama Clube busca neste projeto diminuir os custos com energia eltrica e assim

poder investir com maior vigor em outras reas.

2. DESCRIO DA CONCEPO DA SOLUO ADOTADA

Para a reduo da conta de energia eltrica, foram pesquisadas algumas

alternativas que poderiam ser utilizadas para atingir tal objetivo. Foi realizada uma

auditoria energtica (Apndice B) para identificar o consumo de energia eltrica por

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Dez Nov Out Set Ago Jul Jun Mai Abr Mar Fev Jan

Deman

daemkWh

Meses do ano

Demanda de energia em 2013 x 2015

Demanda em 2013 Demanda em 2015


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setor e por tipo de equipamento assim ajudando a entender melhor o funcionamento

dirio do clube. Alternativas tais como substituio de lmpadas e motores por opes

mais eficientes se mostraram medidas que so complementares a uma soluo que de

fato ajudaria a reduzir a conta de energia eltrica, alm do fato de no atender aos

requisitos de um projeto de engenharia. A criao de uma micro central elica, no

se mostrou vivel de acordo com o Mapa Elico de Minas Gerais (CEMIG, 2015)

que apresentou Lagoa da Prata/MG como um dos piores ndices de ventos do estado.

O valor de 4 m/s no suficiente para atingir a potncia nominal dos aerogeradores

que temos no mercado. Como o custo dos aerogeradores muito superior aos de

mdulos fotovoltaicos de mesma potncia, e ainda assim no apresentando condies

bsicas para seu funcionamento ideal, a alternativa foi descartada. Desta forma,

levando em considerao o alto ndice de radiao que a cidade apresenta de 5,25W/m (RADIASOL, 2015) e a rea disponvel no telhado do salo de festas do Clube,

a escolha pela utilizao de um sistema fotovoltaico para gerao prpria de energia

se mostrou mais atrativa.

3. DETALHAMENTO DO PROJETO

3.1. DESCRIO DO PROJETO

3.1.1.

DESCRIO TCNICA

O sistema fotovoltaico conectado rede composto por um conjunto de

equipamentos e mdulos sensveis a luz solar que a partir da incidncia convertem

energia solar em energia eltrica. Esse tipo de sistema pode ser usado tanto para

gerao de energia em grandes quantidades quanto para a gerao distribuda. A

quantidade de energia gerada medida pelo medidor bidirecional da concessionriaassim como o que se consome da rede eltrica. A figura 3 ilustra como fica a

configurao bsica dos equipamentos do sistema fotovoltaico.


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3 Figura 3 - Configurao Bsica de um Sistema Fotovoltaico Conectado Rede Eltrica.

Fonte: Solenerg

Em um projeto de sistemas fotovoltaicos deve-se levar em considerao a taxa de

disponibilidade, popularmente conhecida como taxa mnima, que a concessionaria cobra pela

utilizao dos seus servios. Para clientes monofsicos a taxa definida em 30 kWh/ms,

bifsico 50kWh/ms e trifsico 100 kWh/ms. Esta taxa em energia, multiplicada pela tarifa

atual e assim tm-se o valor final pago a concessionaria consumindo ou no energia. Nos

projetos fotovoltaicos deve-se sempre subtrair o montante de energia da taxa para o correto

dimensionamento do sistema, uma vez que essa quantidade de energia dever ser paga de

qualquer forma.

Os equipamentos que compem o sistema fotovoltaico possuem as seguintes funes:

Mdulo Fotovoltaico: So responsveis pela gerao de energia eltrica, atravs da

converso da energia solar em eletricidade, do sistema e por proteger as clulas fotovoltaicasque o compe. As tecnologias mais utilizadas no mercado brasileiro so de clulas de silcio

monocristalinas e policristalinas. O nmero de clulas em srie determina as caractersticas

da tenso eltrica de sada do mdulo. Os mdulos para conexo rede possuem de 48 a 72

clulas. O conjunto de painis combinados em ligao srie e paralelo denominado de

arranjo fotovoltaico.


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Inversor para conexo rede: O inversor para conexo direta rede eltrica da

concessionria trabalha com tenses de entrada muito mais elevadas, tenses de sada

compatveis com a rede local, apresenta uma alta eficincia operacional e caracteriza-se pela

presena de uma proteo anti-ilhamento. Somente libera corrente eltrica na sada quando

na presena de tenso da rede eltrica de onde identifica o sinal para seu sincronismo interno.

Caso esta falte por qualquer motivo o inversor tambm anula sua sada.

Quadro de Distribuio de Cargas (QDC): Distribui a energia transportada pelo

alimentador em Circuitos Parciais. Normalmente localizada prximo ao centro de

concentrao de carga. O medidor para se saber o consumo de energia do cliente conectado

ao QDC.

Dispositivo de proteo contra surto (DPS):Tem a funo de evitar qualquer tipo de dano,descarregando para a terra os pulsos de alta-tenso causados pelos raios. Utilizado para

limitar as sobretenses e descarregar os surtos de corrente originrios de descargas

atmosfricas nas redes de energia.

Medidor Bidirecional:Dispositivo cuja funo medir a energia ativa injetada na rede e a

energia ativa consumida da rede.

Componentes do projeto

O memorial de clculo com os respectivos dimensionamentos dos equipamentos do

sistema, foram realizados conforme o apndice A deste relatrio.

Neste projeto optou se por utilizar mdulos de 310 Wp por apresentarem melhor custo

benefcio em relao a potncia/custo. Outro fator importante o fato destes mdulos serem

aprovados pelo INMETRO (exigido na resoluo 482/2012 da ANEEL) com selo A de

eficincia na classificao energtica. Ligado aos mdulos existe um painel de proteo

primrio o qual contm dispositivos de proteo contra surtos (DPS).

No telhado do salo de festas do clube existem alguns coletores solar que fazem parte

de um sistema de aquecimento de piscina. No entanto existe uma rea de aproximadamente

220 m que continua desocupada neste telhado. Se o objetivo fosse atender toda a demanda

do Umuarama Clube, seria necessria uma rea de 545 m, ou seja, 325 m a mais do que est


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atualmente disponvel. Para a rea disponibilizada sero instalados 114 mdulos

fotovoltaicos que juntos somam uma potncia instalada de 35,34 kW, sendo assim necessrio

inversor ou inversores com potncia total de aproximadamente 35 kW.

Aps a ligao das duas fases vindas do inversor no quadro de distribuio de circuitos,

ento realizada a conexo no padro de entrada da concessionria. A troca do relgio

comum para o relgio bidirecional fica a cargo da concessionria local.

Detalhes do projeto

A estrutura do telhado do salo de festas possui inclinao de 15 para leste. Desta forma

foram feitas algumas simulaes no software PVSYST para verificar se seria vivel a

correo para 20 de inclinao e tambm a instalao de suportes para direcionar os painis

para o norte ao invs de mant-los para o leste.

Orientao dos mdulos para Leste

Primeira simulao15 direo Leste

4 Figura 4Simulao 1 PVSYST


Perda gerada pelo arranjo: 0.58 kWh/kWp/dia


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Perda gerada pelo sistema: 0.16 kWh/kWp/dia

Produo de energia anual em 45543 kWh/ano

Segunda simulao20 direo Leste







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Orientao dos mdulos para Norte

Primeira simulao15 direo Norte






Segunda simulao20 direo Norte




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Concluso quanto a orientao e inclinao dos painis

Verifica-se que a configurao tima (20, Norte), ou seja, a mais indicada para a regio

de Lagoa da Prata/MG, se mostrou mais eficiente que as demais. A produo de energia/ano

desta configurao ficou em 49352 kWh/ano. A configurao adotada no projeto (15, Leste)

gerou 45543 kWh/ano, sendo a diferena entre ambas de 3809 kWh/ano. Se levarmos em

quanto o valor atual da tarifa de R$ 0,7981 temos ao final R$ 3040,00 de perdas anuais

decorrentes desta menor gerao.

No entanto, a estrutura necessria para a correo destas orientaes fica muito mais

cara, como podemos observar abaixo segundo informaes de fornecedores;

Preo da estrutura comum (retangular) = em torno de R$ 120/mdulo

Para um total de 114 mdulos = R$ 13.680

Preo da estrutura modificada (triangular) = em torno de R$ 350/mdulo

Para um total de 114 mdulos = R$ 39.900

Diferena entre estruturas = R$ 26.220

Dividindo pelo ganho em R$ que a configurao ideal produziria por ano;

R$ 26.220/3040.00 = 8,625 Anos.


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Conclui-se que apesar do ganho de energia que poderamos ter com as mudanas nas

orientaes, o custo para obter tal benefcio no atrativo. Seriam necessrios mais de 8 anos

para retornar o investimento.

3.1.2.

DIFERENCIAL INOVADOR

O diferencial inovador do projeto fica a cargo da utilizao de mdulos fotovoltaicos

para a gerao de energia eltrica em um clube social, aproveitando um espao que antes

era utilizado por aquecedores solar h algum tempo desativados. Contribui para a

valorizao da marca e pode atrair novos scios. Outro diferencial do projeto a

utilizao de inversores que dispensam o uso de transformadores, algo novo no mercado

e que contribui para a reduo de custos no sistema alm de tambm possurem

monitoramento via WEB que possibilita o cliente o acompanhamento em tempo real da

gerao.

3.2. DOCUMENTAO GRFICA

Os mdulos fotovoltaicos sero instalados em um suporte fixado no telhado, sem

alteraes quanto a elevao. Abaixo figura 8 onde ser instalada os mdulos

fotovoltaicos no clube e na figura 4 o diagrama de cobertura demonstrando a disposio

dos painis no telhado. Dentro da linha amarela se encontra o telhado do clube social.

8 Figura 8Local onde sero instalados os mdulos fotovoltaicos



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9 Figura 9Diagrama de cobertura do clube Umuarama


O inversor ser instalado na parede externa em uma rea que no possui utilizao

abaixo e ao lado do telhado. Nota-se a necessidade de se construir um pequeno telhado paraproteger os inversores da chuva. Sero instalados a 1,20 m do solo e a 0,40 m da parede a

direita da foto, conforme a figura 10.


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10 Figura 10Diagrama de Instalao



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11 Figura 11Local da instalao dos inversores


Os cabos que saem dos mdulos passam pelo painel de proteo I que contm os DPS

CC e em seguida so conectados na entrada CC do inversor, nota-se que os inversores

possuem chave seccionadora especfica para corrente contnua. Os cabos que saem doinversor, pela sada CA, passam pelo painel de proteo II que contm os DPS CA e

disjuntor CA, so ento levados at o quadro geral de distribuio de cargas (QGD),

localizado cerca de 25 metros de distncia dos inversores. Elaborou-se um diagrama

unifilar bsico (DUB) da instalao eltrica do sistema projetado, conforme figura 12:


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12 Figura 12Diagrama unifilar bsico do sistema



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13 Figura 13Quadro geral de distribuio


3.3.ESPECIFICAO TCNICA

O dimensionamento encontra-se no Apndice A.

Foram utilizados neste projeto os seguintes equipamentos e componentes do sistema:


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Mdulos

1 Tabela 1 - Dados de placa do mdulo

Fabricante: TRINA

Potncia nominal de pico Wp: 310

Tenso de circuito aberto V: 45,55

Corrente de curto-circuito A 8,85

Modelo: TSM-P14

Tenso potncia nominal V: 37

Corrente potncia nominalA: 8,38

rea m: 1,94


Inversor:

Optou se por dois inversores de 15 kW, pois verificou se que no mercado inversores

com potncia de 35 kW ou mais so muito caros e ainda dependem homologao junto ao

INMETRO. Os inversores de 15 kW atendem a necessidade do sistema, por apresentar um

custo benefcio superior a utilizao de outros modelos e tambm por dispensar o uso de

transformador, o que reduz o custo do projeto e aumenta sua eficincia energtica.

2 Tabela 2Dados de placa do Inversor

Fabricante: Fronius Modelo:Symo 15,0-3-

M

Potncia CC mx (W): 22,5 kW Tenso de CC mx: 1 kV

Faixa de operao MPPT deVCC: 320 - 800 V

Corrente mxima deentrada:

33,0 A / 27,0A

Nmero de strings: 6 Potncia nominal de AC: 15,0 kW

Potncia mxima de AC: 18 kW Corrente mxima de sada: 21,7 A

Variao da tenso de sada: 380 - 220 V Frequncia da rede: 50 Hz / 60 HzEficincia mxima: 98,10%



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Cabos e conectores MC4 para conexo dos mdulos em srie e conexo do arranjo

ao inversor. Dispositivos de proteo contra surto (DPS) modelo 1000V Slim Classe II

com tenso mxima de operao continua de 1000 VDC. O cabeamento flexvel (cabo solar)

conta com duplo isolamento e ideal para instalaes que requerem exposio ao tempo.

Possuem certificao para instalaes fotovoltaicas TUV 2Pfg 1169. Ser utilizado na

conexo entre os mdulos fotovoltaicos, quadro de proteo CC e o inversor e ter uma

tenso de isolao de 1.000V e com 6 mm de bitola.

3 Tabela 3Materiais e equipamentos

Quantidade Materiais e Equipamentos

114 Mdulo de 310Wp

2 Inversor de 15kW

2 DPS Corrente Alternada 275 V

3 DPS Corrente Continua 1000 V

3 Caixas de Montagem para os DPS

4 Disjuntor CA de 25 A

250 m Cabo Solar cor Preta 6 mm

250 m Cabo Solar cor Vermelha 6 mm

250m Cabo Solar cor Verde/Amarelo 6mm

35 m Cabo Flex cor Preta 6 mm

35 m Cabo Flex cor Preto 6 mm

35 m Eletroduto 3/4


3.4. DETALHES CONSTRUTIVOSEstrutura metlica retangular, para instalao em locais que j possuem inclinao,

como em telhados, neste caso, aproximadamente 15 de inclinao em relao ao solo.

Estrutura com capacidade para 19 mdulos de 310 Wp de at 1000 mm de largura. Ser


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necessrio a instalao de um pequeno telhado logo acima dos inversores para que haja uma

proteo contra eventos naturais.

3.5. INFORMAES ADICIONAIS

A limpeza dos mdulos deve ser realizada no mnimo uma vez por ano. Caso a cidade

em que se encontra o sistema sofra com algum tipo de poluio na qual resulte em resduos

que so precipitados, a limpeza deve ser antecipada para evitar perda de eficincia no sistema.

O monitoramento WEB uma ferramenta que possibilita o acompanhamento em

tempo real da gerao, possibilitando a identificao de qualquer anomalia ou perda de

eficincia no sistema sem mesmo ter que checar pessoalmente o sistema. Resulta na soluo

do problema com maior rapidez e consequentemente em menores perdas de gerao e

dinheiro.

3.6.RECURSOS NECESSRIOS

3.7.RECURSOS HUMANOS

Para a realizao do projeto do sistema foi necessrio um estagirio de engenharia de

energia, autor deste TCC um engenheiro civil para orientao e assinatura da ART e de

um tcnico eletricista que o responsvel pela a manuteno do clube.

Para a instalao do sistema sero necessrios dois profissionais eletricistas e tambm

de um engenheiro civil para avaliar a carga extra no telhado do salo. A instalao do

sistema e bem rpida e simples e dura at cinco dias teis (8 horas/dia). A tabela 2 resume

os recursos humanos necessrios e as horas de dedicao de cada profissional:


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4 Tabela 4Recursos Humanos

Quantidade CompetnciaHoras de dedicao

1 Estagirio

40

1 Engenheiro Eletricista40

1 Engenheiro Civil10

4 Tcnico Eletricista 40


3.8. RECURSOS FSICOS E MATERIAIS

Segue abaixo a tabela com os demais equipamentos e recursos necessrios para a realizao

do projeto e sua execuo.

5 Tabela 5Recursos Fsicos e Materiais

Quantidade Recursos Fsicos e Materiais

1 Bssola

1 Clinmetro (Medidor de inclinao);

1 Trena de 50 metros

1 Smartphone para fotos

1 Jogo de chave de rosca

1 Jogo de chave de fenda

1 Alicate de corte

1 Furadeira

1 Parafusos e porcas

1 Ampermetro

1 Voltmetro



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3.9.IMPLANTAO

3.9.1.

DESCRIO DAS ETAPAS DE IMPLANTAO

A instalao dos mdulos fotovoltaicos no telhado do salo:Primeiramente deve-

se instalar o suporte retangular no telhado do salo e logo em seguida colocar os mdulosno suporte deixando um pequeno espao entre cada um devido a dilatao de sua estrutura

com as altas temperaturas.

Instalao do inversor na parede: O inversor deve ficar na parede em posio

vertical de preferncia em local com sombra para evitar aquecimento excessivo e em

local de fcil acesso.

Instalao dos painis de proteo: Caixas que contm os DPS CC e CA e

disjuntores.

Conexo eltrica do sistema:

Procedimento padronizado pela concessionaria local CEMIG. Segue abaixo (figura

13) o fluxograma das etapas:

14 Figura 13 - Procedimento de Acesso a Conexo Rede de Baixa Tenso.

Fonte: CEMIG

Solicitao de acesso a rede da CEMIG: Logo aps realizar as instalaes fsicas e

eltricas do sistema deve-se seguir com o procedimento de solicitao de acesso a rede da


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CEMIG, atreves do Preenchimento do formulrio de acesso dado pela ND 5.30 e tambm

pelo modulo 3 do PRODIST.

Enviar o memorial descritivo com todos os clculos de dimensionamento e o

diagrama unifilar bsico DUB.

Vistoria: Aps a solicitao o projeto avaliado e sendo aprovado passa por uma

vistoria.

Aprovao do sistema: Sendo aprovado na vistoria todo o sistema aprovado e a

conexo e concedida garantindo ao acessante a conexo rede.

O medidor bidirecional e colocado no lugar do medidor convencional sendo que o

acessante paga apenas pela diferena de custo entre o convencional e o bidirecional.

3.10.

CRONOGRAMA FSICO

Execuo do

ProjetoDia 1 Dia 2 Dia 3 Dia 4 Dia 5 Dia 6 Dia 7

Instalao do

suporte no

telhado e dos

mdulos nosuporte

x x x

Instalao dos

painis de

proteo

x

Instalao do

Inversorx

Conexo

eltrica do

Sistema

x

Verificao dofuncionamento

dos

equipamentos;

x


33/46

33

Preenchimento

do Formulrio

de acesso

rede CEMIG;

x

Vistoria da

instalao

At 30 diasaps asolicitao davisita

Substituio do

Medidor

Convencional

pelo

Bidirecional

At 15 diasaps aaprovao dosistema

3.11.

PROVIDNCIAS NECESSRIASInformaes anteriores

4. PLANO FINANCEIRO

Considera-se despesas relacionadas ao projeto de sistema fotovoltaico conectado

rede, sendo elas variveis, fixas e despesas gerais. Os custos variveis se subdividem em

pessoal e encargos, subcontratao, transporte de material e deslocamentos entre a empresa

e local de instalao. Os custos fixos, por sua vez, se subdividem em pessoal administrativo

e encargos. E por ltimo as despesas gerais se subdividem em impostos fixos e servios de

terceirizados.

4.1.1. CUSTOS

O custo total do sistema implantado de R$ 261.516 como discriminado no Apndice C

deste relatrio.

4.1.2. INVESTIMENTOS, FINANCIAMENTOS E RENTABILIDADE

O investimento possui um retorno total de 6 anos como visto no estudo de viabilidade

tambm no Apndice C. O negcio se mostrou vivel, com uma TIR superior a Taxa mnima

de atratividade (SELIC).


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34

Existem algumas opes de financiamentos no mercado brasileiro;

A Caixa Econmica Federal oferece facilidades de financiamento dos aparelhos a

partir do Construcard com taxas de juros variando de 1,96% a 2,35% ao ms.

J o Banco do Brasil possui a linha de financiamento BB Crdito Material Construo

para pessoa fsica que tiver interesse em adaptar um sistema alternativo de gerao de

energia. A Linha BB Material de Construo, est disponvel para correntistas do banco, com

taxas de 1,53% a 2,02% ao ms.

O BNDES fornece para essa linha para pessoas jurdicas na aquisio de produtos

nacionais.

O banco Santander oferece linhas de financiamento exclusivo para projetos desistemas fotovoltaicos com diferentes opes de prazos e taxas para pessoa fsica ou jurdica.

4.1.3. ANLISE DE VIABILIDADE

Para fazermos a anlise de viabilidade devemos levar em considerao alguns ndices

e valores;

Valor da tarifa de energia eltrica: R$ 0,7981 kWh/ms

TIR (Taxa Interna de Retorno)

TMA (Taxa Mnima de Atratividade): 14,25% a.a

Degradao do Sistema: 0,5% a.a

Vida til do Projeto: 25 anos

VPL (Valor Presente Lquido)

PayBack

Por degradao do sistema entende-se a perda de eficincia natural que o sistema

sofre por exposio ao ambiente (chuvas, poeira, sol, calor e etc.). O valor de 0,5%

a.a encontrado atravs do software de simulao de sistemas fotovoltaicos

PVSYST.


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35

A tabela completa se encontra no Apndice C deste relatrio.

Aps a anlise de viabilidade encontramos os seguintes resultados:

6 Tabela 6Parmetros para Anlise

Parmetros para AnliseTIR 15%

VPL R$ 4.684,67

TMA - Taxa Selic %a.a 14,25%

Investimento R$ 261.516

PayBack 6 anos


4.1.4.

CRONOGRAMA FINANCEIRO

O cronograma financeiro demonstra as datas em que o cliente ter que efetuar os

pagamentos do projeto. Para a primeira opo de pagamento sugerida a diretoria do

Umuarama Clube, considerou que o cliente ir pagar todo o investimento em uma nica

parcela, logo aps a concluso do projeto.

Caso a diretoria do clube opte pelo financiamento, existe opes no mercado como

citado anteriormente. O financiamento pelo banco Santander possui algumas vantagens namodalidade Cesso, onde o IOF (Imposto sobre Operaes Financeiras) no cobrado, a nota

fiscal do equipamento no alienada e tambm no possui taxas de manuteno. A entrada

no obrigatria para a aquisio deste financiamento, porm o cliente optou por dar uma

entrada de 30% e financiar o restante em 36 meses. Desta forma os pagamentos sero

distribudos como mostrado na Tabela 7 abaixo.


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36

7 Tabela 7Cronograma Financeiro

Valor do Projeto: R$ 261.516,00Valor da Entrada (30%): R$ 78.454,80Valor Financiado: R$ 183.061,20

Ms Parcela nica Financiamento 36x1 R$ 261.516,00 R$ 7.194,312 - R$ 7.194,313 - R$ 7.194,314 - R$ 7.194,315 - R$ 7.194,316 - R$ 7.194,317 - R$ 7.194,318 - R$ 7.194,31

9 - R$ 7.194,3110 - R$ 7.194,31.... - ....36 - R$ 7.194,31


5. AVALIAO DO PROJETO

Aps o levantamento de todos os dados o projeto se mostrou vivel tanto do ponto de

vista tcnico quanto do econmico. O sistema fotovoltaico proposto, propiciar uma reduo

de aproximadamente 40% na conta de energia eltrica do Clube e se pagar em 6 anos comovisto na anlise de viabilidade, restando ainda 19 anos de vida til para o sistema em um total

de 25 anos. As formas de pagamento so diversas, o que facilita a aquisio do sistema sem

que haja descapitalizao ou impacto nas despesas do cliente. Devemos ainda considerar que

o aumento da inflao e do preo da energia eltrica nos prximos anos reduzir ainda mais

o tempo de retorno do investimento.

6. REFERNCIAS

PVSYST, 2016. Download do Software PVSYST. Acesso em Maro/2016. Disponvel em:

http://www.pvsyst.com.

SOLENERG, 2016. Disponvel em Solenerg Engenharia e Comrcio Ltda:

. Acesso em Maro/2016.
http://www.pvsyst.com/http://www.pvsyst.com/http://www.pvsyst.com/


37/46

37

ANEEL, 2015. Cadernos Temticos ANEEL: Micro e Minigerao Distribuda Sistema de

Compensao de Energia Eltrica. Acesso em: Maro de 2016. Disponvel em: .

ANEEL. Cadernos Temticos ANEEL: Tarifas de Fornecimento de Energia Eltrica.

Disponvel em: . Acesso em:

Abril/2016.

ANEEL. PRODIST: Mdulo 3 Acesso ao Sistema de Distribuio. Reviso 5 (aps

realizao da AP 100/2012). Disponvel em:

. Acesso em: Abril/2016.

ANEEL. Resoluo Normativa 482, de 17 de Abril de 2012. Disponvel em:

. Acesso em: Maro/2016.

CEMIG. ND 5.30 Manual de Distribuio: Requisitos para a conexo de Acessantes ao

Sistema de Distribuio Cemig Conexo em Baixa Tenso. Disponvel em:

.

CEMIG. Comunicado tcnico 12/2015 Informaes complementares a ND 5.30

Requisitos para a conexo de acessantes ao sistema de distribuio Cemig conexo em

baixa tenso. Disponvel em: .

EBC AGNCIA BRASIL. ANEEL aprova metodologia de reajuste no preo da energia

eltrica. Disponvel em: . Acesso em: Abril/2016.

LOJA ELTRICA. Cotao de preos de equipamentos. Acesso em: Abril/2016. Disponvel

em: .

MINHA CASA SOLAR. Cotao de preos de equipamentos. Acesso em: Abril/2016.

Disponvel em: .

SANTANDER. Simulao de financiamentos. Acesso em: Abril/2016. Disponvel em: .
http://www.aneel.gov.br/biblioteca/downloads/livros/caderno-tematico-microeminigeracao.pdfhttp://www.aneel.gov.br/biblioteca/downloads/livros/caderno-tematico-microeminigeracao.pdfhttp://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=82http://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdfhttp://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/micro_minigeracao.aspxhttp://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/micro_minigeracao.aspxhttp://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/micro_minigeracao.aspxhttp://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/micro_minigeracao.aspxhttp://www.lojaeletrica.com.br/http://www.lojaeletrica.com.br/https://minhacasasolar.lojavirtualfc.com.br/https://minhacasasolar.lojavirtualfc.com.br/http://www.santander.com.br/http://www.santander.com.br/https://minhacasasolar.lojavirtualfc.com.br/http://www.lojaeletrica.com.br/http://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/micro_minigeracao.aspxhttp://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/micro_minigeracao.aspxhttp://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/micro_minigeracao.aspxhttp://www.cemig.com.br/pt-br/atendimento/corporativo/Paginas/micro_minigeracao.aspxhttp://www.aneel.gov.br/cedoc/ren2012482.pdfhttp://www.aneel.gov.br/area.cfm?idArea=82http://www.aneel.gov.br/biblioteca/downloads/livros/caderno-tematico-microeminigeracao.pdfhttp://www.aneel.gov.br/biblioteca/downloads/livros/caderno-tematico-microeminigeracao.pdf


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38

APNDICE ADIMENSIONAMETO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO

DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA FOTOVOLTAICO

Seguem os clculos partindo do histrico de consumo do empreendimento,

dez/15 12280

nov/15 10760

out/15 12160

set/15 9480

ago/15 10520

jul/15 9800

jun/15 8800

mai/15 9240

abr/15 10200

mar/15 9500

fev/15 9500

jan/15 9000

Mdia (kWh/ms) 10103,333

Caractersticas do cliente

Mdia mensal: 10103 kWh mensal

Classificao do cliente: comercial trifsico

Taxa de disponibilidade: 100 kWh/ms

Potncia do sistema fotovoltaico

Potncia do gerador FV = consumo mdio taxa de disponibilidade

FV = 10103 kWh/ms100 kWh/ms = 10003 kWh/ms

MDULOS

Modelo dos painis fotovoltaicos

Fabricante: TRINA

Potncia nominal de pico Wp: 310

Tenso de circuito aberto V: 45,55

Corrente de curto-circuito A 8,85


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39

Modelo: TSM-P14

Tenso potncia nominal V: 37

Corrente potncia nominalA: 8,38

rea m: 1,94

Clculo para atender toda a carga menos a taxa de disponibilidade

Gerao mensal (kWh/ms) = Potncia total do mdulo (kWp) x Nmero de painis x nvel

mdio de radiao solar (h/dia) x eficincia global x 30 dias

A partir da frmula acima, conseguimos identificar o nmero de painis necessrios para

atender toda a carga.

Potncia do mdulo: 0,310 kWp

Nvel mdio de radiao solar do local: 5,09 h/dia segundo o Centro para Energia Solar e

Elica (CRESESB)

Eficincia global: 0,75

Gerao mensal: 10003

Painis = 10003 kWh/ms0,310 kWp x 5,09 h/dia x 0,75 x 30 dias

Nmero de painis = 281,77 ou 281

rea necessria para instalao deste nmero de painis:

Dimenses do mdulo: 1,956x0,992x0,040 m

rea do mdulo: 1,94 m

rea total ocupada: 1,94 m x 281 painis = 545 m

Dimensionamento do sistema para 220 m de rea

O clculo abaixo identificar quanto de energia ser possvel gerar de acordo com a rea

disponvel na empresa.


40/46

40

rea disponvel: 220 m

Nmero de mdulos = 220 m de rea 1,94 m rea do painel

Nmero de mdulos = 114

Desta forma a potncia instalada ser de:

114 painis x 310 Wp = 35,34 kWp

Energia gerada mensal:

Gerao FV = 0,310 kWp x 114 painis x 5,09 h/dia x 0,75 eficincia global x 30 dias

Gerao FV = 4047 kWh/ms

Essa a gerao de energia possvel de acordo com os mdulos escolhidos e pela rea

disponvel para a sua instalao.

INVERSORES

Para o dimensionamento do inversor so consideradas 3 regras que devem ser respeitadas em

conjunto. So elas:

1) A potncia do gerador deve ser igual ou 20% superior do inversor2) Os geradores devem trabalhar com uma faixa de tenso 20% maior que o limite

inferior e 10% menor que o limite superior do inversor

3) A soma das correntes dos geradores deve ser menor que a corrente mxima de entrada

do inversor

Essas regras visam deixar o sistema estvel, evitar desligamentos indesejados ou at

mesmo a danificao do equipamento.

Modelo de inversor adotado

Sero utilizados 2 inversores de 15 kW do modelo baixo, para atender a potncia de gerao.


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41

Fabricante: Fronius Modelo:Symo 15,0-3-

M

Potncia CC mx (W): 22,5 kW Tenso de CC mx: 1 kV

Faixa de operao MPPT deVCC: 320 - 800 V

Corrente mxima deentrada:

33,0 A / 27,0A

Nmero de strings: 6 Potncia nominal de AC: 15,0 kWPotncia mxima de AC: 18 kW Corrente mxima de sada: 21,7 A

Variao da tenso de sada: 380 - 220 V Frequncia da rede: 50 Hz / 60 Hz

Eficincia mxima: 98,10%

Atendendo as regras acima,

Potncia do sistema: 35,34 kW

Potncia dos 2 inversores somadas: 30 kW

30 kW + 20% = 36 kW

A potncia do sistema est menor que o limite ideal dos inversores, satisfazendo o primeiro

requisito.

A faixa de tenso dos strings deve acompanhar a faixa de operao do MPPT do inversor,

Configurao do Inversor 1

MPPT 1Inversor 1

Calculando a quantidade mxima e mnima de painis ligados em srie e a quantidade de

strings (fileiras de painis)

Nmero mnimo de painis em srie= Vmp mn inversor Vmp painel

Temos: 384V 37V = 10,3711 painis


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42

Nmero mximo de painis em srie= Vmp mx inversor Vmp painel

Temos: 720V 37V = 19,4519 painis

Nmero de strings:I inversor Imp painel

Temos: 33A 8,38A = 3,933 Strings

A configurao do arranjo fica limitada aos valores encontrados acima. De 11 a 19 painis e

de 1 a 3 strings. Para atender a demanda necessria, usaremos 19 painis conectados em 3

strings.

3 strings conectados em paralelo, cada um com 19 mdulos conectados em srie, totalizando

57 mdulos.

Corrente total do string em srie = 8,38 A

Corrente total dos 3 strings conectados em paralelo = 25,14 A

Tenso do string = quantidade de mdulos x tenso nominal de cada mdulo

19 mdulos x 37 = 703 V

Esta tenso e corrente esto de acordo com os requisitos do inversor.

Configurao do Inversor 2

No inversor 2 foi utilizada a mesma configurao do inversor 1, 57 mdulos conectados em

3 strings no MPPT 1, totalizando 114 mdulos nos 2 inversores.

DPS CC

Para suportar a tenso de entrada de aproximadamente 700 V o DPS CC escolhido foi o de

1000 V.

DPS CA

Para suportar a tenso de sada de 220V o DPS CA ser de 275V


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DISJUNTOR CA

Considerando a corrente mxima de sada (caracterstica eltrica do inversor) de 21,7 A o

disjuntor que melhor se enquadra no sistema o 25 A de capacidade.


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44

APNDICE BARQUIVO EM EXCEL ANEXADO

APNDICE CANLISE FINANCEIRA

PLANO FINANCEIRO

Equipamentos e componentes

Levantamento de preos dos equipamentos e componentes gerais do sistema fotovoltaico

para o projeto Umuarama Clube.

MaterialQtd

Unid Valor Unit. Valor total

Trina 310 Wp114 P

R$1.160,00

R$132.240,00

FRONIUS SYMO 15.03-M 2 PR$

19.600,00R$

39.200,00K2 System_PERFIL DE ALUMINIO SPEEDRAIL22L 6,1 MT 24 P

R$168,79

R$4.050,96

K2 System_PERFIL DE ALUMINIO SPEEDRAIL22L 4 MT 24 P

R$114,88

R$2.757,12

K2 System_SPEEDCLIP

60

0 P

R$

4,73

R$

2.838,00K2 System_PARAFUSO METALICOAUTOPERFURANTE

1200 P

R$2,24

R$2.688,00

K2 System_TERMINAL FINAL 39..41MM forCAN 48 P

R$10,89

R$522,72

K2 System_TERMINAL INTERMEDIARIO39..44MM for CAN/AVP

216 P

R$9,59

R$2.071,44

CABO SOLAR6MM


45/46

45

Eletroduto Tigre PVC 3/4 70Mts

R$5,14

R$359,80

CABO C.A6MM


46/46

13 23379 1,8097 42308,8 288.106,2

14 22210 1,9273 42805,9 330.912,1

15 21100 2,0526 43308,9 374.221,0

16 20045 2,1860 43817,8 418.038,8

17 19042 2,3281 44332,6 462.371,4

18 18090 2,4794 44853,5 507.225,019 17186 2,6406 45380,6 552.605,6

20 16327 2,8122 45913,8 598.519,4

21 15510 2,9950 46453,3 644.972,6

22 14735 3,1897 46999,1 691.971,8

23 13998 3,3970 47551,3 739.523,1

24 13298 3,6178 48110,1 787.633,2

25 12633 3,8530 48675,4 836.308,6

Parmetros para AnliseTIR 15%

VPL R$ 4.684,67TMA - Taxa Selic %a.a 14,25%

Investimento R$ 261.516

PayBack 6 anos

Documents

TAI X - Gilberto Final PDF