EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
ENERGIA ELÉTRICA: CONCEITOS,
QUALIDADE E TARIFAÇÃO
CORREIAS TRANSPORTADORAS
Eng. Fábio José Horta Nogueira
Eng.Jamil Haddad
ELETROBRÁS – Centrais Elétricas Brasileiras S.A.
www.eletrobras.com
PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
www.eletrobras.com/procel
[email protected]
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Ligação gratuita 0800 560 506
PROCEL INDÚSTRIA – EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
www.eletrobras.com/procel
[email protected]
Ligação gratuita 0800 560 506
II
Trabalho elaborado no âmbito do PROCEL INDÚSTRIA
Energia Elétrica: Conceitos, Qualidade e Tarifação – Rio de Janeiro, dezembro/2004
1. Jamil Haddad
TODOS OS DIREITOS RESERVADOS – é proibida a reprodução total ou parcial
de qualquer forma ou por qualquer meio. A violação dos direitos de autor (Lei nº
9.610/98) é crime estabelecido pelo artigo 184 do Código Penal.
SUMÁRIO
1 CONCEITOS BÁSICOS DE ENERGIA ELÉTRICA
1
1
1.1.2 Histórico
3
1.1.3 Formas de energia
5
1.1.4 A energia elétrica
8
1.2 Eletricidade Básica
10
1.2.1 O circuito elétrico
10
1.2.2 Grandezas elétricas básicas
12
1.2.2.1 Carga
12
1.2.2.2 Corrente
12
1.2.2.3 Tensão
13
1.2.2.4 Potência
16
1.2.3 Conceitos básicos sobre corrente alternada
17
1.2.3.1 Vantagens no uso
17
1.2.3.2 Freqüência e período
18
1.2.3.3 Valor de pico e valor eficaz
20
1.2.3.4 Potência
21
1.3 Grafia e Emprego de Números e Símbolos
23
1.3.1 O sistema internacional de medidas
23
1.3.2 Valor numérico das grandezas
24
1.3.3 Unidades utilizadas no setor elétrico
24
1.3.4 Prefixos decimais (múltiplos e submúltiplos)
26
1.3.5 Regras para unidades
28
2 FATOR DE POTÊNCIA
31
2.1 Conceitos Básicos
31
2.2 Legislação
35
2.3 Causas de um Baixo Fator de Potência
37
2.4 Consequências de um Baixo Fator de Potência
39
2.4.1 Perdas
39
2.4.2 Quedas de tensão
39
III
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
1.1.1 O conceito de energia
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
1
1.1 Energia
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
2.4.3 Superdimensionamento da capacidade instalada
39
2.4.4 Conclusão
40
2.5 Correção do Fator de Potência
41
2.5.1 Introdução
41
2.5.2 Vantagens
41
2.5.2.1 Melhoria da tensão
41
2.5.2.2 Redução das perdas
42
2.5.2.3 Vantagens do consumidor
42
2.5.2.4 Vantagens da concessionária
43
2.5.3 Localização dos bancos de capacitores
43
2.5.3.1 Correção na entrada de energia de AT
43
2.5.3.2 Correção na entrada de energia BT
44
2.5.3.3 Correção por grupos de cargas
44
2.5.3.4 Correção localizada
44
2.5.3.5 Correção mista
44
2.5.4 Utilização de capacitores em circuitos com harmônicos
45
2.5.5 Recomendações técnicas para instalação
46
2.5.5.1 Local da instalação
46
2.5.5.2 Recomendações para
47
dimensionamento e instalação
IV
2.5.5.3 Recomendações para instalação dos
48
cabos de comando
2.5.5.4 Cuidados com a instalação localizada
48
2.5.5.5 Fatores que podem causar sobretensão
48
2.5.6 Recomendações Técnicas Para Manutenção Preventiva
2.6 Tabelas e Exemplos
3
49
49
2.6.1 Tabelas
49
2.6.2 Exemplos
51
2.6.2.1 Primeiro exemplo
51
2.6.2.2 Segundo exemplo
52
Qualidade de Energia
55
3.1 Introdução
55
3.2 Caracterização dos Distúrbios
56
3.2.1 Interrupções Transitórias
56
3.2.2 Variações de Tensão
56
3.2.2.1 Variações de tensão de curta duração
56
3.2.2.1.1 Mergulho de tensão
57
3.2.2.1.2 Salto de tensão
57
3.2.2.2 Variações de tensão de longa duração
57
3.2.3.1 Surtos
57
3.2.3.2 Distúrbios Oscilatórios
58
3.2.4 Distúrbios Periódicos
58
3.2.4.1 Distorções Harmônicas
58
3.2.4.2 Corte
58
3.2.5 Cintilação
58
3.2.6 Ruído
59
3.2.7 Rádio Interferência
60
3.3 Causas e Efeitos de Alguns Distúrbios Relacionados
60
com a Qualidade de Energia
3.3.1 Depressão de Tensão
61
3.3.2 Transitórios
61
3.3.3 Harmônicos
61
3.3.3.1 Causas
61
3.3.3.2 Efeitos
62
3.4 Ações para a Melhoria dos Índices de Qualidade da Energia
63
3.5 Legislação
65
3.5.1 Introdução
65
3.5.2 Definições
66
3.5.3 Normas e Organizações relacionadas
67
com a Qualidade de Energia
4
3.5.4 Recomendação da Norma Internacional IEEE STD 519-1992
69
3.5.5 Recomendação da Norma Internacional IEC 1000-2-2
70
3.5.6 Recomendação da Eletrobrás
71
TARIFAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
73
4.1 Introdução
73
V
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
57
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
3.2.3 Distúrbios de Curtíssima Duração
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
4.2 Sistema Elétrico
78
4.3 Definições e Conceitos
79
4.3.1 Energia elétrica ativa
80
4.3.2 Energia elétrica reativa
80
4.3.3 Demanda
80
4.3.4 Demanda máxima
80
4.3.5 Demanda média
80
4.3.6 Demanda medida
81
4.3.7 Demanda contratada
81
4.3.8 Demanda faturável
82
4.3.9 Fator de carga
82
4.3.10 Fator de potência
83
4.3.11 Horários fora de ponta e de ponta
83
4.3.12 Períodos seco e úmido
85
4.3.13 Consumidor
85
4.3.14 Unidade consumidora
85
4.4 Tensão de Fornecimento
VI
85
4.4.1 Grupo A
87
4.4.2 Grupo B
88
4.5 Estrutura Tarifária
89
4.5.1 Estrutura tarifária convencional
89
4.5.2 Estrutura tarifária horo-sazonal
89
4.5.3 Critérios de inclusão
90
92
4.6 Faturamento
4.6.1 Generalidades
92
4.6.2 Faturamento da unidade consumidora do grupo B
93
4.6.3 Faturamento da unidade consumidora do grupo A
93
4.6.3.1 Critérios de faturamento
93
4.6.3.2 Tarifa Azul
96
4.6.3.3 Tarifa Verde
97
4.6.3.4 Tarifa de ultrapassagem
98
4.6.3.5 Resumo do faturamento tarifário
100
4.6.4 ETST – Energia temporária para substituição
4.6.4.1 Requisitos necessários
100
100
4.6.5 ICMS: Cobrança e sua aplicação
101
4.6.6 Cobrança de multa e seu percentual
102
4.6.7 Fator de potência ou energia reativa excedente
102
4.6.7.1 Introdução
102
4.6.7.2 Faturamento do fator de
103
potência (FP) por posto horário
4.6.7.3 Faturamento do fator de
106
108
em medição transitória
4.6.7.5 Outras considerações sobre fator de potência
4.7 Análise do Perfil de Utilização da Energia Elétrica
109
110
4.7.1 Otimização da demanda de potência
110
4.7.2 Análise de opção tarifária
112
4.7.3 Correção do FP
114
4.8 Importância dos Indicadores de Eficiência Energética
114
4.8.1 Consumo específico de energia (CE)
115
4.8.2 Custo médio de energia e fator
116
de carga da instalação
4.9
Exempo de Reenquadramento Tarifário
118
4.9.1 Correção do Fator de Potência
118
4.9.2 Demanda Contratual
119
4.9.3 Enquadramento Tarifário
124
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
131
VII
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
4.6.7.4 Faturamento do FP com base
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
potência por valor médio
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
VIII
1
CONCEITOS BÁSICOS
DE ENERGIA ELÉTRICA
Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma.
Lavoisier (1743-1794)
O conceito de energia
Poucas palavras suportam tantos sentidos e definições como
energia. Já no Século IV A.C., Aristóteles, em sua obra “Metafísica”,
identificava energia (energeia) como uma realidade em movimento.
Na acepção moderna, energia corresponde essencialmente a um
conceito desenvolvido a partir de meados do Século XIX, tendo sido
criado juntamente com a Termodinâmica e utilizado atualmente para
descrever uma ampla variedade de fenômenos físicos. A definição
mais usual, que quase corresponde ao senso comum e é encontrada
em muitos livros, afirma que “energia é a medida da capacidade de
efetuar trabalho”. Entretanto, a rigor, esta definição não é totalmente
correta e aplica-se apenas a alguns tipos de energia, como a mecânica
e a elétrica, que, em princípio, são totalmente conversíveis em outras
formas de energia. Este modo de se definir energia perde o sentido ao
ser aplicado ao calor, pois esta forma de energia é apenas parcialmente
conversível em trabalho, como se verá adiante. De fato, quando está
a temperaturas próximas à do ambiente, o calor pouco vale como
trabalho. E, portanto, a definição anterior não é completa.
Em 1872, Maxwell propôs uma definição que pode ser considerada
mais correta do que a anterior: “energia é aquilo que permite uma
mudança na configuração de um sistema, em oposição a uma força
que resiste a esta mudança”. Esta definição refere-se a mudanças
de condições, a alterações do estado de um sistema e inclui duas
1
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
1.1.1
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
1.1 Energia
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
idéias importantes: as modificações de estado implicam em
vencer resistências e é justamente a energia que permite obter estas
modificações de estado. Assim, para elevar uma massa até uma
determinada altura, aquecer ou esfriar um volume de gás, transformar
uma semente em planta, converter minério em ferramentas, jogar
futebol, ler este texto, sorrir, enfim, qualquer processo que se associe a
alguma mudança, implica em se ter fluxos energéticos. Cabe observar
que na terminologia termodinâmica denomina-se sistema à região de
interesse, delimitada por uma fronteira, que pode existir fisicamente ou
ser uma superfície idealizada, que a separa do ambiente, que neste caso
significa, portanto, tudo aquilo que está fora da região de interesse. Desta
forma, o universo, o todo, resulta da soma do sistema com o ambiente.
2
Por ser um conceito tão fundamental, definir energia é sem dúvida
mais difícil e menos importante do que sentir e perceber sua existência,
como a causa e origem primeira de todas as mudanças. Não obstante,
depois que aprendemos sua definição mais abrangente e rigorosa,
como visto acima, passa a ser um pouco mais simples entender as
permanentes mudanças que acontecem em nosso mundo e suas
regras. Boa parte das leis físicas que governam o mundo natural são
no fundo variantes das leis básicas dos fluxos energéticos, as eternas e
inescapáveis leis de conservação e dissipação, que estruturam todo o
Universo, desde o micro ao macrocosmo.
Um conceito freqüentemente associado à energia é o da potência,
que corresponde ao fluxo de energia no tempo, de enorme
importância ao se tratar de processos humanos e econômicos,
onde o tempo é essencial. Por exemplo, a taxa na qual um material
é oxidado pode levar a uma grande diferença, desde representar
a possibilidade de sua utilização como combustível ou apenas
a formação lenta de um resíduo, como é caso respectivamente
da queima de madeira e da formação da ferrugem. Ambos são
processos energéticos, mas de sentido totalmente diverso devido às
distintas taxas ou velocidades nas quais ocorrem. Em geral, estamos
Adicionalmente, poderia ser notado também que o próprio tempo só
pode ser definido rigorosamente a partir dos fluxos energéticos reais,
mas detalhar isto escapa aos propósitos destas notas.
A energia, entendida como a capacidade de promover mudanças de
estado, pode apresentar-se fisicamente de diversas formas. De uma
maneira geral, um potencial energético corresponde sempre ao produto
entre uma variável extensiva, cujo módulo depende da quantidade
considerada, e uma variável de desequilíbrio, expressando uma
disponibilidade de conversão entre formas energéticas. É importante
observar ainda que apenas nos processos de conversão se identifica a
existência de energia, que, então, se apresenta, na fronteira do sistema,
como calor ou como trabalho.
1.1.2 Histórico
Depois da própria força humana, a primeira fonte de energia utilizada
pelo homem foi o fogo. A técnica de utilização do fogo deve ter sido
inventada por volta de 50000 AC, com o uso de pedra e madeira. Entre
3
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Em princípio, qualquer capacidade instalada poderia atender a
qualquer necessidade de energia, desde que lhe seja dado tempo
suficiente, o que evidentemente não atende às necessidades impostas
pela realidade. Por isso, podemos afirmar que a sociedade moderna,
que busca atender suas demandas energéticas de forma rápida, é tão
ávida em potência quanto em energia. Para explorar um pouco mais
estes conceitos, poderia se pensar em nossos usos diários de energia
e verificar se para seu atendimento o tempo importa ou não. Será
imediato verificar que a taxa de utilização dos fluxos energéticos é tão
importante quanto sua mera disponibilidade.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
preocupados em atender uma dada demanda energética, medida em
kWh, kJ ou kcal, mas sob uma imposição de tempo, ou seja, com
dado requerimento de potência, avaliada em kW.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
10000 e 5000 AC o homem domesticou certos animais, que passaram a
servir como fonte de energia; surgiu a agricultura e a possibilidade de
uso da biomassa como fonte de energia.
Cerca de quatro milênios antes de Cristo, o homem passou a utilizar a
energia natural dos ventos para navegar, com o surgimento do mastro
e da vela. Por volta de 1000 AC, os fenícios, pioneiros na navegação
comercial, utilizavam barcos movidos exclusivamente a força dos
ventos. Ao longo dos anos vários tipos de embarcações a vela foram
desenvolvidos, com grande destaque para as caravelas surgidas na
Europa no século XIII. As embarcações a vela dominaram os mares até
o surgimento do navio a vapor em 1807.
Parece ser difícil afirmar com segurança a época em que surgiram
os primeiros moinhos de vento; há indicações sobre os mesmos já
no século X. Na Holanda, os moinhos de vento eram usados desde o
século XV para drenarem as terras na formação dos pôlderes.
Em torno dos anos 200 AC iniciou-se o aproveitamento da água, da
força hidráulica para mover moinhos.
4
O carvão mineral, o mais abundante combustível fóssil do mundo, vem
sendo usado há mais de 2000 anos. Os chineses queimavam carvão e há
indícios de que os romanos também o utilizavam.
A partir do século XI, a utilização do carvão mineral como fonte de
energia se intensificou. Com a Revolução Industrial, em meados do
século XIII, caracterizada pela passagem da manufatura à indústria
mecânica, a utilização das fontes de energia foi impulsionada, sendo
a invenção da máquina a vapor o mais importante fato nesta área.
No final do século XIX, cerca de 97% da energia consumida no
mundo provinha do carvão.
Por volta do final do século XIX, iniciou-se a utilização industrial
1.1.3
Formas de energia
De um modo sucinto, pode-se definir calor como o fluxo energético
decorrente de diferença de temperatura, enquanto por trabalho se
entende todo processo análogo à elevação de um peso. Esta distinção é
fundamental e será posteriormente melhor explorada, podendo desde
já se reconhecer que o trabalho corresponde a uma variação ordenada
de energia, enquanto o calor apresenta-se desordenado. Apresentam-se
a seguir as principais formas de energia.
» Energia térmica (combustão):
- combustíveis sólidos;
- combustíveis líquidos;
- combustíveis gasosos.
» Energia hidráulica.
» Energia da Terra:
- geotérmica
- vapor;
- liquido.
- geopressão.
5
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Em meados do século XX, surge a energia nuclear, sendo que a
fissão nuclear foi utilizada inicialmente para fins militares, durante a
Segunda Guerra Mundial.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
da eletricidade, o desenvolvimento dos motores a gasolina e demais
derivados do petróleo. Com o desenvolvimento da indústria
automobilística, e outras indústrias agregadas, pouco a pouco o
carvão foi cedendo lugar ao petróleo como grande fonte de energia
mundial, chegando a 12% do total por volta de 1970. Com a chamada
“crise do petróleo”, em 1973, o carvão mineral tomou novo impulso,
dobrando sua utilização, representando cerca de 25% da energia total
consumida no planeta.
» Energia nuclear:
- fissão;
- fusão.
» Energia dos oceanos:
- térmica;
- maremotriz.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
» Energia solar.
» Energia eólica.
A maior fonte de energia é o Sol. O Sol é uma estrela de tamanho
médio e cor amarela, que se encontra na metade de sua vida. O
processo de fusão nuclear transforma o hidrogênio, seu gás mais
abundante, em hélio e emite energia em todas os comprimentos de
onda do espectro eletromagnético. A energia proveniente do Sol
apresenta baixa densidade.
6
A primeira interferência do Sol na Terra é através da fotossíntese.
A fotossíntese é um processo biológico pelo qual certas plantas
absorvem a energia do Sol e com isso convertem gás carbônico e
água em substâncias orgânicas e oxigênio. Dos compostos orgânicos
elaborados pela fotossíntese, partes são empregadas na organização
e manutenção das atividades da planta, consumidas como alimento
de animais e decompostas pela ação de microorganismos. A parte
que resta passa a fossilizar-se e eventualmente pode servir como
combustível. Os combustíveis são substâncias que têm energia
acumulada na forma de energia interna (química) que é liberada
principalmente através da queima do mesmo.
Se o tempo de geração for relativamente curto (até uma dezena de
anos) têm-se fontes renováveis de combustíveis (lenha, carvão vegetal,
álcool, bagaço de cana etc.). Se o tempo de geração for muito longo
(milhões de anos) têm-se fontes não renováveis de combustíveis
(petróleo, carvão mineral, gás natural etc.). As fontes não renováveis
Aquecida pelo Sol, a água dos oceanos, rios e lagos eleva-se na atmosfera
sob a forma de vapor, mistura-se ao ar e é carregada pelo vento. A água
sobe em forma de vapor invisível, desloca-se e recai na terra como chuva,
neve ou outra forma de umidade. Este ciclo hidrológico resulta na fonte
renovável de energia denominada energia hidráulica.
A absorção dos raios solares pela atmosfera e pelo solo gera os ventos,
que dependendo da velocidade e constância podem-se constituir em
uma fonte de energia renovável, denominada energia eólica.
A energia da Terra, denominada energia geotérmica, corresponde
ao calor proveniente do interior do planeta. Esta energia pode ser
aproveitada em zonas de vulcões, onde a água quente e o vapor afloram
à superfície ou se encontram em pequena profundidade. Nestes locais,
o calor das rochas subterrâneas também pode ser utilizado. A energia
geotérmica pode ser aproveitada ainda nas áreas onde surgem os
gêiseres. Os gêiseres são fontes de água quente (com temperaturas
às vezes superiores a 100 ºC), no qual a água, ou o vapor de água é
expelido verticalmente e de forma intermitente, com intervalos que
podem variar de horas até semanas.
Os movimentos periódicos de elevação e abaixamento da
superfície dos oceanos, mares e lagos são provocados pela força
gravitacional da Lua e do Sol sobre a Terra. A este fenômeno é
7
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
A energia solar pode também ser utilizada diretamente, em
aquecimento e geração de eletricidade (por exemplo, células
fotovoltaicas). A energia solar usada nesta forma direta se constitui em
uma fonte de energia renovável.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
são passíveis de se esgotarem por serem utilizadas com velocidade
bem maior que os milhares de anos necessários para sua formação,
enquanto que a reposição das fontes renováveis pela natureza ocorre
bem mais rapidamente que sua utilização energética.
dado o nome de marés. A energia aproveitada neste processo é
denominada de energia maremotriz.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Também a energia dos oceanos pode ser aproveitada através da
diferença de temperatura existente na água do mar.
A energia nuclear é liberada nas reações nucleares, onde se altera
a ligação das partículas dos núcleos dos átomos que compõem a
substância. É obtida através da fissão de núcleos de átomos de número
e massa atômica elevados. Esta quebra do núcleo libera energia. Como
exemplo, pode-se citar a bomba atômica. A energia nuclear também é
obtida através da fusão de núcleos de átomos. A fusão de dois núcleos
acarreta a liberação de uma grande quantidade de energia. Como
exemplo, pode-se citar a bomba de hidrogênio.
Não se deve confundir o problema de energia, em seu aspecto
global, com o da energia elétrica. Esta é, entretanto, apenas uma
das formas de utilização da energia, usada não diretamente, ou
imediatamente, mas já transformada.
8
1.1.4
A energia elétrica
A eletricidade, dentro das ciências naturais, ocupa uma posição
especial considerando-se que, durante um longo período de tempo,
esta forma de energia era de uma natureza completamente além da
compreensão humana.
Perto de 600 AC, Tales de Mileto, um dos sete sábios da Grécia,
observou que ao se esfregar o âmbar (petrificação transparente,
marrom-amarelada, da resina de árvores coníferas mortas) este
passava a atrair corpos leves como, por exemplo, palhas, pedacinhos
de tecido ou de poeira, largando-os em seguida com igual
espontaneidade. O fenômeno foi chamado de eletricidade, da palavra
grega que significa âmbar (élektron).
A energia elétrica é transportável, com vantagens econômicas, a
longas distâncias, até regiões nas quais possa ser mais bem utilizada,
como em núcleos populosos, centros industriais, núcleos rurais etc..
A conveniência do emprego da energia elétrica está no fato de sua
facilidade de aplicação nos mais numerosos e variados fins, como em
uso doméstico, público, comercial e industrial.
9
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
A eletricidade é uma forma de energia que pode ser imediata e
eficientemente transformada em qualquer outra, tal como em energia
térmica, luminosa, mecânica, química etc.. Ela pode ser produzida
nas mais favoráveis situações como, por exemplo, junto a quedas de
água, nas quais a energia hidráulica está disponível, perto de minas
carboníferas ou de refinarias, onde o carvão ou o óleo pode ser
utilizado de pronto ou perto dos centros consumidores para onde o
combustível pode ser economicamente transportado.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Desde então muito tempo se passou e o conhecimento da eletricidade
foi se ampliando e todos sabem de sua utilidade. Hoje, nenhuma
cidade, por menor que seja, pode prescindir da energia elétrica
para seus serviços de luz, transporte, hospitais, água, comunicações,
força etc.. A eletricidade hoje é fundamental. Se, por algum motivo
qualquer, a energia elétrica deixasse de ser fornecida a alguma
região, os incômodos e prejuízos seriam incalculáveis: luz fornecida
por velas e lamparinas, alimentos perecendo por falta de meios de
conservação, transportes puxados por animais, notícias divulgadas com
atraso, fábricas paradas etc.. A perda repentina do fornecimento de
energia elétrica é mais drástica ainda, acarretando congestionamento
de trânsito; trens, metrôs e elevadores parados, assaltos e saques;
telecomunicações interrompidas etc..
1.2 Eletricidade Básica
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
1.2.1 O circuito elétrico
O estudo da eletricidade começa com o circuito elétrico mais simples
possível. O circuito elétrico mais simples que pode haver consiste de
uma fonte (de energia ou potência), um receptor e de dois condutores
ligando os terminais da fonte aos do receptor, como ilustra a figura 1.1.
Figura 1.1 – Esquemático do circuito elétrico.
A fonte pode ser:
10
» bateria;
» pilha;
» acumulador;
» gerador;
» células fotovoltaicas.
A fonte de energia elétrica recebe uma forma qualquer de energia e a
transforma em energia elétrica.
Como exemplo, pode-se citar:
» energia química: pilhas, baterias, acumuladores;
» energia mecânica: dínamos, alternadores;
» energia térmica: caldeiras;
» outras formas de energia: solar, geotérmica, nuclear,
piezelétrica, eólica, fotoelétrica, termoiônica, marés.
Os dois condutores transportam a energia elétrica da fonte até o receptor.
Esta resistência depende do tipo de material, do comprimento, da seção
e da temperatura. Cada material possui uma resistência específica
própria, ou seja, a sua resistividade. Com isso a resistência do material
(em ohms) é dada pela seguinte expressão:
R=ρl/A
onde:
11
ρ = resistividade do material
[ohm.m];
l = comprimento do material
[m];
A = área da seção transversal do material
[m2].
O receptor, na linguagem técnica chamado de carga, faz o contrário da
fonte, ou seja, recebe a energia elétrica e a transforma em outra forma
de energia, por exemplo:
» energia térmica: aquecedores, chuveiro, ferro elétrico etc.;
» energia mecânica: acionamento, ventilação, transporte etc.;
» energia luminosa: iluminação, letreiros etc..
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Chama-se resistência elétrica à oposição interna do material à
circulação das cargas. Devido a este fato, os materiais maus condutores
possuem resistência elevada e os bons condutores resistência baixa.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Existem na natureza materiais nos quais o movimento das cargas elétricas
ocorre com facilidade, que são chamados de condutores, como por
exemplo, o cobre, o ferro, o alumínio, a prata etc., e outros materiais nos
quais o movimento das cargas é extremamente dificultado em função da
estrutura molecular e que são chamados de isolantes ou dielétricos, como
por exemplo, a borracha, a porcelana, o vidro etc..
1.2.2 Grandezas elétricas básicas
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
1.2.2.1 Carga
A carga elétrica é uma grandeza fundamental (como massa,
comprimento e tempo) e por isso não pode ser definida em termos
de outras grandezas. Há dois tipos distintos de carga elétrica, a dos
prótons e dos elétrons. Por convenção a carga elétrica do próton é
considerada positiva (+) e a do elétron, negativa (-).
A quantidade de carga elétrica que um corpo possui é determinada
pela diferença entre o número de cargas elétricas positivas e negativas
que o corpo contém.
A unidade que expressa a carga elétrica no Sistema Internacional de
Medidas é o coulomb (C), e a menor quantidade de carga elétrica
conhecida é a possuída pelo elétron (determinada experimentalmente
e vale -1,6021x10-19 C).
12
A quantidade de carga elétrica que corresponde a 1C é relativamente
elevada (por exemplo, a quantidade de carga elétrica transportada por
um raio numa tempestade é da ordem de 30 C).
1.2.2.2 CORRENTE
Quando existem partículas dotadas de carga elétrica em movimento,
tem-se uma corrente elétrica. Portanto, corrente elétrica são cargas
elétricas que se deslocam.
Ao longo do circuito elétrico apresentado na figura 1.1 haverá um fluxo
contínuo de cargas elétricas, e que é chamado de corrente elétrica.
Denomina-se intensidade da corrente elétrica ao quociente entre a
quantidade de carga que passa por uma seção reta do condutor e o
A unidade fundamental de medida de intensidade de corrente
elétrica no Sistema Internacional de Medidas é o ampere (A). Os
submúltiplos e múltiplos mais utilizados da unidade fundamental
são: o microampere (1μA = 10-6 A), o miliampere (1 mA = 10-3 A) e o
quiloampere (1 kA = 103 A).
Uma corrente que passa em apenas uma direção todo o tempo é
denominada corrente contínua, enquanto uma corrente que se altera
na direção do fluxo, é denominada corrente alternada. A figura 1.2
ilustra alguns exemplos.
Figura 1.2 - Exemplos de ondas de
corrente contínua e alternada
13
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
respectivo intervalo de tempo gasto. Ela é representada pelo símbolo i
ou I (letra inicial da palavra francesa intensité).
O que acarreta a circulação da corrente elétrica no circuito é a
diferença de potencial (também chamada de tensão) existente entre o
ponto inicial e final do condutor ou elementos do circuito.
O conceito básico de diferença de potencial pode ser compreendido
mais facilmente ao se analisar um análogo mecânico, um bloco
descendo um plano inclinado.
Da mecânica tem-se que este bloco se move para baixo devido a
diferença de potencial gravitacional criada pela elevação do plano.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
1.2.2.3 Tensão
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
O potencial gravitacional do bloco no ponto superior do plano é
maior que o potencial gravitacional no ponto inferior, acarretando o
movimento do corpo através do mesmo (do ponto de potencial maior
para o de potencial menor).
Da mesma forma, também as cargas elétricas se movem
ordenadamente ao longo de um condutor ou de algum elemento do
circuito, o que constitui a corrente elétrica, graças a uma diferença de
potencial elétrico criada por algum dispositivo apropriado.
O movimento das cargas através dos elementos do circuito é sempre
acompanhado de fenômenos energéticos tais como, desprendimento
de calor, transformação de energia elétrica em mecânica ou vice-versa,
transformação de energia elétrica em energia luminosa, transformação
de energia elétrica em energia magnética etc..
A grandeza:
14
é chamada de tensão ou de diferença de potencial entre os terminais
do elemento. O símbolo para a tensão é a letra v ou V.
A unidade de tensão no Sistema Internacional de Medidas é o volt (V). Os
submúltiplos e múltiplos mais utilizados são: o milivolt (1mV = 103 V) e o
quilovolt (1kV = 103 V).
Para que haja e seja mantida a diferença de potencial elétrico e
conseqüentemente a circulação da corrente elétrica em um circuito (a
menos de situações que resultem de elementos com energia carregados
previamente) é necessária a presença das fontes. As fontes são capazes
de fornecer energia a fim de excitar o circuito e, conseqüentemente,
manter uma diferença de tensão permitindo a circulação da corrente.
Existem várias maneiras de produzir a diferença de potencial em uma
fonte, que é chamada de força eletromotriz (f.e.m.). Alguns métodos
são mais utilizados do que outros:
» calor - é chamada de termoeletricidade e a tensão é
produzida pelo aquecimento de uma junção onde dois metais
diferentes são colocados em contato. É utilizada nos pares
termoelétricos e apresentam um rendimento muito baixo
(cerca de 1%) apesar de uma capacidade de potência maior
que a do método anterior;
» luz - é chamada de fotoeletricidade e a tensão é produzida
fazendo-se incidir luz sobre substâncias fotossensitivas.
Exemplos de dispositivos que operam sobre este princípio são
as células fotoelétricas e as câmeras de televisão. Usado em
aparelhos de medida e controle, como relés, medidores de luz
etc.. A capacidade de potência neste método é muito pequena;
» ação química - a tensão é produzida por reação química,
ou seja, através da transformação de energia química em
energia elétrica, através da combinação de materiais. Como
exemplo, pode-se citar, as pilhas (seca, mercúrio, alcalinas
etc.), e as baterias (ácido-chumbo, níquel-cádmio etc.). As
pilhas e baterias encontram grande utilidade como fonte de
tensão contínua em automóveis, aeronaves, navios, sistemas
telefônicos, sistemas de alarmes e sinalização, equipamentos
portáteis de iluminação etc.;
15
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» pressão - é chamada de piezoeletricidade e a tensão é
produzida por pressão mecânica exercida sobre os cristais
de certas substâncias. A capacidade de potência do cristal é
extremamente pequena e são mais utilizados em equipamentos
de comunicação, osciladores etc.;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» fricção - tensão produzida friccionando-se dois materiais.
Este processo é o menos usado, e sua aplicação principal
é nos geradores de Van der Graaff, empregados em
laboratórios de alta tensão;
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» magnetismo - a tensão é produzida em um condutor quando
o mesmo se move dentro de uma campo magnético ou quando
um campo magnético corta o citado condutor. Grandes
quantidades de energia podem ser obtidas utilizando-se no
processo uma fonte de energia mecânica. A potência mecânica
pode ser fornecida por diferentes fontes, tais como, turbinas
hidráulicas (quedas d’água, marés), a vapor (térmica, nuclear)
ou eólica, máquinas a diesel ou a gasolina. A conversão
final dessas fontes de energia em eletricidade é feita pelos
geradores. Mais de 95% da energia consumida no mundo é
produzida desta maneira;
» outros - como a emissão termoiônica, que ocorre nas
válvulas, as pilhas solares, que convertem energia luminosa
em energia elétrica, conversão magnetohidrodinâmica,
através de gases ionizados etc..
1.2.2.4 Potência
16
Foi visto que a diferença de potencial V entre dois pontos relaciona a
quantidade de energia necessária para transportar uma quantidade de
carga elétrica entre estes dois pontos. A potência elétrica P desenvolvida
para realizar este trabalho é dada pelo quociente entre o trabalho realizado
e o correspondente intervalo de tempo:
A unidade de potência no Sistema Internacional de Medidas é denominada watt (W).
Em engenharia elétrica são muito utilizados o miliwatt (1 mW = 10-3 W),
o quilowatt (1 kW = 103 W) e o megawatt (1 MW = 106 W).
Outras unidades de potência muito utilizadas na prática,
principalmente quando relacionadas com trabalho mecânico, são o
cavalo-vapor (1 cv = 735,5 W) e o horse-power (1 hp = 745,7 W).
A energia elétrica W gerada ou absorvida pelo elemento será:
W = potência x tempo
Outras unidades de energia, relacionadas à energia térmica, são a
caloria (1 cal = 4,18 J) e o British thermal unit (1 Btu = 1054,8 J).
1.2.3 Conceitos básicos sobre uma corrente alternada
1.2.3.1 Vantagens do uso
Quando o uso da eletricidade se popularizou, certas desvantagens
no uso da corrente contínua tornaram-se evidentes. No sistema de
corrente contínua, a tensão de alimentação deve ser fornecida no nível
requerido pela carga, isto é, para acender uma lâmpada de 220 V, por
exemplo, o gerador deve fornecer uma tensão de 220 V. Uma lâmpada
de 110 V não poderia ser ligada a este gerador de maneira conveniente.
Outra desvantagem do sistema de corrente contínua é a necessidade de
bitolas maiores dos cabos condutores de energia.
Como resultado dessas dificuldades apresentadas pelo sistema de corrente
contínua, hoje, praticamente, todos os modernos sistemas de distribuição
de energia elétrica são feitos na forma de corrente alternada (ca).
Na atualidade, quase a totalidade da energia elétrica que se emprega
para finalidades comerciais é produzida sob a forma de corrente
alternada. Esta preferência não se baseia em nenhuma superioridade
definida da corrente alternada sobre a contínua no que concerne a sua
17
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
1 [kWh] = 3 600 000 [J]
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
A unidade de medida de energia no Sistema Internacional de Medidas é o
joule (J), mas na prática (engenharia elétrica) a unidade mais utilizada é o
quilowatt hora (kWh). Um quilowatt hora corresponde à energia de 1 kW
agindo durante uma hora. Logo:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
aplicabilidade nos usos industriais e domésticos, mas sim devido à
praticidade de sua produção e transmissão.
18
Em virtude de a corrente alternada variar, a tensão alternada pode
ser aumentada ou reduzida por meio de um dispositivo denominado
transformador, o que possibilita variar a tensão durante a transmissão
e distribuição da energia elétrica desde o local onde a mesma é gerada
até o local onde a mesma é consumida. Os geradores, acionados por
turbinas movimentadas pelas mais variadas formas (queda d’água,
vapor etc.), geram tensões não muito elevadas, da ordem de kilovolts,
em virtude da limitação imposta pelo isolamento elétrico de suas
partes componentes e por questões de segurança. Com o uso de
transformadores, a tensão nos terminais do gerador pode ser elevada
para centenas de milhares de volts com conseqüente redução da
corrente na mesma proporção (visto que a potência é o produto da
tensão pela corrente). Isto permite que a transmissão de energia seja
feita na forma de alta tensão e baixa corrente de maneira a se obter alta
eficiência na transmissão de energia. No ponto de consumo, a tensão é
reduzida para o valor da tensão desejada por meio de transformadores.
Se a transmissão for feita em corrente contínua, o que também é
usado, a transformação de tensão é bem mais difícil, em virtude de não
ser mais possível a utilização de transformadores, cujo princípio de
funcionamento implica em ser alternada a tensão utilizada.
Devido às suas inerentes vantagens e versatilidade, a corrente
alternada substitui a corrente contínua em quase todos os sistemas de
distribuição comercial de energia elétrica.
1.2.3.2 Frequência de período
Uma tensão ou corrente é chamada alternada periódica se ela muda
de direção e intensidade de uma maneira repetitiva. A figura 1.3
mostra uma onda de tensão alternada periódica (no caso senoidal)
passando por valores positivos (acima do eixo horizontal) e negativos
O intervalo de tempo para que se complete um ciclo da onda
alternada é chamada de período. É representado pela letra T e
expresso em segundos (s). O número de ciclos realizados pela onda
por segundo é chamado de freqüência, representado pela letra f e
expresso em Hertz (Hz).
Tem-se que:
As mais altas freqüências são usadas em transmissão de rádio e
televisão, onde podem ser irradiadas pelo espaço com grande eficiência
em direções escolhidas. Estas ondas podem ter desde 1000 Hz (ondas
médias) até 10 MHz (ondas curtas) na transmissão de rádio e na
faixa de 55 a 216 MHz em VHF e de 470 a 890 MHz em UHF na
transmissão de TV e atingem a 100 GHz nas microondas. Ondas acima
desta freqüência resultam numa forma de radiação que é sentida na
forma de calor que são os raios infravermelhos, para depois, em uma
freqüência muito mais alta, serem capazes de impressionar os olhos,
que corresponde ao espectro da luz visível.
19
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Figura 1.3 Onda de tensão senoidal.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
(abaixo do eixo horizontal) em um período de tempo T, após o qual
repete continuamente esta mesma série de valores de maneira cíclica.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Uma larga faixa de freqüências (de 500 Hz a 50 MHz) é usada em
fornos elétricos. São encontradas freqüências da ordem de centenas a
milhares de ciclos em circuitos telefônicos.
Para uso doméstico e industrial, ou seja, à freqüência comercial, existem
vantagens e desvantagens em se utilizar uma freqüência mais alta ou
mais baixa. A principal vantagem de se utilizar freqüências mais elevadas
reside no fato de os geradores e transformadores necessitarem de menos
ferro no núcleo e cobre nos enrolamentos, portanto ficando mais leves e
econômicos. Esta é uma das razões de se utilizar uma freqüência elevada
nas aeronaves. Por outro lado, as quedas de tensão e conseqüentes perdas
na transmissão em corrente alternada e nos aparelhos aumentam com
aumento da freqüência, e um melhor controle de tensão pode ser obtido
com uma freqüência de valor mais baixo.
20
Entretanto, uma freqüência muito baixa, irá causar nos circuitos de
iluminação efeitos de trepidação (flicker) o que acarreta sensações
desagradáveis aos olhos, visto que a intensidade da luz nas lâmpadas
varia com a variação da corrente. Este efeito já é sentido quando
a freqüência está abaixo de 40 Hz. Também os aparelhos de força,
como motores, conversores etc., operam melhor com valores baixos
de freqüência. Por esta razão, as ferrovias eletrificadas operam com
freqüências bem mais baixas, sendo comum as freqüências de 16 2/3, 15
e até 12 1/2 Hz, usadas na Europa e 25 Hz utilizada na América do Norte.
1.2.3.3 Valor de pico ou valor eficaz
O valor de pico ou valor máximo, como o próprio nome diz, é o mais
alto valor instantâneo de tensão ou corrente em cada ciclo.
Conforme a corrente alternada ganhou popularidade, tornou-se
necessário comparar a corrente alternada com a corrente contínua.
Uma lâmpada de 100 W, por exemplo,
funciona tão bem em uma
fonte de 110 V alternada como em uma fonte de 110 V contínua,
Para formas de ondas senoidais, tem-se:
21
1.2.3.4 Potência
A potência instantânea p em circuito alternado é dada pelo produto
da tensão pela corrente:
p = v (t) x i (t)
Após simplificação e rearranjo dos termos da expressão acima,
observa-se que a potência no circuito alternado é composta em duas
parcelas:
» A primeira parcela corresponde a energia fornecida de modo
irreversível pela fonte ao circuito e seu valor médio fornecido é
chamado de potência ativa e expresso pela letra P :
P = V x I x cos φ
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Define-se valor eficaz ou valor rms da corrente alternada a uma
corrente contínua equivalente que dissipa a mesma energia quando
circula através de um elemento qualquer. Um ampere rms de corrente
alternada é tão eficaz na produção de energia quanto um ampere de
corrente contínua. De forma análoga o valor eficaz é definido para a
tensão alternada.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
mas pode ser observado que uma tensão senoidal com valor de pico
de 110 V não fornece à lâmpada a mesma quantidade de energia que
a fonte contínua de 110 V. Isto é devido ao fato de que a potência
dissipada pela lâmpada é função do fluxo de corrente através da
mesma, e, devido à fonte ser alternada, este valor está variando ao
longo do tempo. Como a corrente está variando continuamente, a
potência dissipada na lâmpada também varia. Neste caso torna-se
importante determinar o valor de corrente média alternada que seja
equivalente a um valor contínuo.
A potência ativa recebe ainda o nome de potência real ou potência
watada e sua unidade é o watt (W), sendo também usadas o
quilowatt (1 kW = 10 3 W) e o megawatt (1 MW = 10 6 W).
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
» A segunda parcela corresponde à energia trocada
reversivelmente entre a fonte e o circuito. O seu valor máximo V
I sen φ é chamado de potência reativa e expresso pela letra Q:
A potência reativa recebe ainda o nome de potência deswatada e
sua unidade é o volt ampere reativo (VAr), sendo também usados o
quilovar (1 kVAr = 103 VAr) e o megavar (1 MVAr = 106 VAr).
Pode-se notar que a potência ativa é sempre positiva, e que a potência
reativa pode ser positiva ou negativa.
A potência ativa (P) e a reativa (Q) podem ser representadas
geometricamente em um triângulo retângulo chamado de triângulo de
potências. A figura 1.4 apresenta o triângulo de potências.
22
Figura 1.4 Triângulo de potências
onde o cateto OA representa a potência ativa (P) e o cateto AB
a potência reativa (Q). A hipotenusa OB é igual a VI e recebe a
denominação de potência aparente sendo expressa pela letra S:
S=Vx1
A unidade de S é o volt ampere (VA), sendo também usados o quilovolt
ampere (1 kVA = 103 VA) e o megavolt ampere (1 MVA = 106 VA).
O termo cos φ é chamado de fator de potência e representado por fp,
FP ou pelo próprio termo cos φ .
1.3 Grafia e emprego de números e símbolos
O acesso a um conhecimento passa geralmente por um número e a
medição representada por este número não pode ser concebida sem
unidades, padrões ou instrumentos de medida.
Nas épocas antigas existia uma profusão de unidades diversas,
variáveis de região a região. Com a Revolução Francesa, surgiu
o sistema métrico, primeiro sistema racional de unidades e sua
internacionalização foi feita pela Convenção do Metro em 20/05/1875.
O Sistema Internacional de Medidas (SI) nasceu oficialmente por
ocasião da XI Conferência Geral de Pesos e Medidas realizada em
1960. O Brasil, como membro desta entidade internacional, publicou
em 12/09/1968 o Decreto Lei nº 63.233 aprovando o Quadro Geral de
Unidades de Medida.
23
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
1.3.1 O sistema internacional de medidas
» as unidades de base, que são, para o comprimento, o metro;
para a massa, o quilograma; para o tempo, o segundo; para a
intensidade de corrente elétrica, o ampère; para a temperatura
termodinâmica, o kelvin; para a intensidade luminosa, a
candela; e para a quantidade de matéria, o mol;
» as unidades derivadas, como por exemplo, o Newton para
força, o Pascal para pressão, o Watt para potência, o Volt para
tensão elétrica etc..
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
O SI compreende duas classes de unidades de medidas:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
As unidades destas duas classes, designadas por nomes, formam
um sistema coerente de unidades, no qual cada grandeza pode ter
apenas uma única unidade, obtida por multiplicação ou divisão das
unidades de base.
Entendem-se por grandezas físicas as qualidades físicas mensuráveis de
objetos, ações ou situações. Uma unidade é uma grandeza, determinada
e escolhida entre uma grande quantidade de grandezas de igual valor,
utilizada numa medição.
1.3.2
Valor numérico das grandezas
Os valores numéricos das grandezas devem ser escritos em arábico.
Para separar a parte inteira da parte decimal de um número, deve ser
usada exclusivamente a vírgula. Cabe observar que, em documentos na
língua inglesa, a vírgula é substituída pelo ponto.
24
Para facilitar a leitura, o número pode ser dividido em grupos de
três algarismos, a contar da vírgula para a esquerda e para a direita,
separados pelo espaço correspondente a um algarismo. O ponto
não deve ser usado para essa separação, a não ser para representar
quantias em dinheiro.
1.3.3
Unidades utilizadas no setor elétrico
A tabela 1.1 apresenta as unidades mais corriqueiras utilizadas no
setor elétrico.
Unidade
Símbolo
Freqüência
hertz
Hz
Intensidade de corrente
ampere
A
Resistência elétrica
ohm
Ω
Tensão elétrica
volt
V
Energia
joule
quilowatt-hora
J
kWh
Quantidade de eletricidade
coulomb
C
Fluxo luminoso
lumen
lm
Iluminância
lux
lx
ativa
watt
W
reativa
volt ampere reativo
VAr
aparente
volt ampere
VA
circular mil
CM
american wire gauge
AWG
Potência
Área
As seguintes relações são de utilização comum no setor de energia
elétrica:
» 1 barril de petróleo = 0,159 m3 = 159 l
» 1 polegada = 1 inch = 25,4 mm
» 1 pé = 1 foot = 0,3048 m
» 1 milha = 1,6093 km
25
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Grandeza
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Tabela 1.1 - Unidades utilizadas no setor elétrico
» 1 libra = 1 pound = 453,592 g
» 1 ton = 1 000 kg
» 1 dia = 86 400 s
» 1 ano = 8760 horas
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
» 1 Btu = 1054,8 J
» 1 cal = 4,186 J
» 1 kWh = 3 600 000 J
» 1 tep = 41,87 x 109 J
» 1 hp = 745,7 W
» 1 cv = 735,5 W
» 1 MCM = 0,5067 mm2
1.3.4
26
Prefixos decimais (múltiplos e submúltiplos)
Os prefixos decimais para múltiplos e submúltiplos das unidades estão
apresentados na tabela 1.2.
Valor
Símbolo
Yacto
10-24
y
Zepto
10-21
z
Atto
10-18
a
Femto
10-15
f
Pico
10-12
p
Nano
10-9
n
Micro
10-6
µ
Mili
10-3
m
Centi
10-2
c
Deci
10-1
d
Deca
10
da
Hecto
102
h
Quilo
103
k
Mega
106
M
Giga
109
G
Tera
1012
T
Peta
1015
P
Exa
1018
E
Zetta
1021
Z
Yotta
1024
Y
27
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Prefixo
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Tabela 1.2 - Prefixos decimais (múltiplos e submúltiplos)
1.3.5 Regras para as unidades
As seguintes regras são utilizadas para as unidades em textos:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
» Os prefixos decimais são abreviados de acordo com a tabela
2, salientando-se que, todos os prefixos menores que o quilo (k)
inclusive, são minúsculos.
Exemplo: 100 cm e não 100 Cm.
230 kV e não 230 KV > Erro muito comum.
» O símbolo da unidade é escrito na mesma linha do número a
que se refere, e não como expoente ou índice.
Exceção: os símbolos das unidades usuais de ângulos.
» O símbolo da unidade é escrito depois do número a que se
refere, e não entre a parte inteira e a parte decimal do número.
Exceção: moedas onde é escrito antes.
28
» O número que exprime o valor de uma grandeza deve ser
referido a uma única unidade da mesma espécie.
Exemplo: 0,173 m ou 17,3 cm ou 173 mm e não 17 cm 3 mm.
Exceção: com as unidades usuais de ângulo: 17o 05’ 35” com as
unidades de tempo: 2h 15 min, podendo ser escrito 2,25 h, sendo
errado 2,15 h.
» As unidades escritas por extenso devem ter letra inicial
minúscula, sejam ou não nomes de pessoas.
Exemplo: segundo, metro, watt, joule, ampere.
Exceção: grau Celsius (oC).
» Os símbolos das unidades de nome de pessoas são grafadas
com inicial maiúscula e os demais minúsculas.
Exemplo: 7.10-8 s = 7.10-2 µs (microssegundos) e não 7 cµs
(centimicrosegundos).
» As unidades não devem ser grafadas misturando-se notações
por extenso com símbolos ou abreviações.
Exemplo: m/s ou metro por segundo e não m/segundo, m/seg ou
metro/s kW ou quilowatt e não kwatt ou quiloW.
» Os plurais das unidades são dados com acréscimo de “s”,
apesar de, em alguns casos, contrariar as regras gramaticais;
mas os símbolos não flexionam no plural.
Exemplo: pascals (não pascais), mols (não moles), decibels (não
decibéis), newtons, watts.
Exceções:
- unidades terminadas em s, x e z não flexionam no plural: siemens,
lux, hertz;
- unidades de palavras compostas flexionam-se no plural de formas
diversas: anos-luz, quilowatts hora, metros por segundo quadrado
» Quando uma unidade é formada pela multiplicação de duas
ou mais unidades, o seu símbolo é constituído pelos símbolos
29
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» As unidades admitem múltiplos e submúltiplos, que são
obtidos com a colocação de um prefixo. Observe-se que dois ou
mais prefixos não devem ser utilizados simultaneamente numa
única unidade.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Exemplo: N (newton), A (ampere), Hz (hertz)
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
das unidades componentes, devendo ser deixado um espaço
ou eventualmente usado um ponto. O ponto pode ser omitido
quando não gerar confusão. O hífen nunca deve ser usado para
unidades compostas.Exemplo: N m, N.m ou N . m para newton
metro, mas nunca m N, que corresponde a mili newton.
» Quando a unidade é formada pela divisão de uma unidade
por outra, pode-se utilizar o traço de fração ou barra, ou
também o expoente (-1).
Exemplo: , m/s ou m . s-1.
» Nunca deve haver duas barras numa mesma unidade
composta, usando-se, quando necessário, parênteses.
Exemplo: W/(sr.m2) ou W . sr –1. m -2 e não W/sr/m2 (watt
por esterradiano metro quadrado > luminância energética).
Observação: As diferenças entre maiúsculas e minúsculas devem, no
caso das unidades, ser mantidas a todo custo. Veja alguns problemas que
podem ocorrer:
30
1 mW (miliwatt) ≠ 1 MW (megawatt).
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Neste caso o erro na unidade de potência atinge a 1 000 000 000.
1 PA (petaampere) ≠ 1 Pa (pascal) ≠ 1 pA (picoampere).
Havendo troca, o erro entre as unidades de intensidade de corrente
elétrica será de 1027 e também poderá haver confusão de unidades, pois
pascal é unidade de pressão.
FATOR DE POTÊNCIA
2.1
Conceitos básicos
A corrente elétrica total que circula numa carga qualquer é resultante
da soma vetorial de duas componentes de corrente elétrica. Uma
componente que é denominada de corrente ativa e a outra que é
denominada de corrente reativa. A soma vetorial da corrente ativa e da
corrente reativa é denominada de corrente aparente.
O resultado da multiplicação da corrente pela tensão é denominado de
potência, assim: o produto da corrente ativa numa carga pela tensão
a que está submetida esta carga resulta na potência ativa da carga
e o produto da corrente reativa numa carga pela tensão a que está
submetida esta carga resulta na potência reativa da carga e, a soma
vetorial da potência ativa e da potência reativa de uma carga resulta na
potência aparente da carga.
O resultado da multiplicação da potência pelo tempo é denominado
de energia, assim: o produto da potência ativa de uma carga por um
intervalo de tempo t resulta na energia ativa da carga; o produto da
potência reativa de uma carga pelo mesmo intervalo de tempo t resulta
na energia reativa da carga; e a soma vetorial da energia ativa e da
energia reativa de uma carga resulta na energia aparente da carga.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
31
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
2
Vetorialmente, a potência reativa está defasada (adiantada ou atrasada)
de 90º em relação à potência ativa, conforme as figuras 2.1 e 2.2.
Por convenção:
Figura 2.1 Receptor de energia reativa
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Se a carga consome energia reativa, diz-se que a energia reativa
consumida está 90º atrasada em relação à energia ativa. No sentido
anti-horário (ao contrário dos ponteiros do relógio) a curva da
potência ativa atinge pontos de máximos e de mínimos 90º na frente da
curva da potência reativa, ou seja, a curva da potência reativa está 90º
atrasada em relação à curva da potência ativa.
Figura 2.2 Fornecedor de energia reativa
32
Se a carga fornece energia reativa, diz-se que a energia reativa
fornecida está 90º adiantada em relação à energia ativa. No sentido
anti-horário (ao contrário dos ponteiros do relógio) a curva da
potência ativa atinge pontos de máximos e de mínimos 90º após a
curva da potência reativa, ou seja, a curva da potência reativa está 90º
adiantada em relação à curva da potência ativa.
Como exemplo de cargas que consomem energia reativa tem - se:
» transformadores;
» motores de indução;
» reatores etc..
Como exemplo de cargas que fornecem energia reativa tem - se:
» capacitores;
» motores síncronos (superexcitados);
» condensadores síncronos etc..
Por Convenção:
» as cargas que consomem energia reativa são denominadas de
cargas indutivas;
A maioria das unidades consumidoras consome energia reativa
indutiva, como motores, transformadores, lâmpadas, de descarga,
fornos de indução, entre outros. As cargas indutivas necessitam de
campo eletromagnético para seu funcionamento, por isso sua operação
requer dois tipos de potência:
» potência ativa: potência que efetivamente realiza
trabalho gerando calor, luz, movimento etc.. É medida em
kW. (Ver figura 2.3).
33
Figura 2.3 Potência ativa
» Potência reativa: potência usada apenas para criar e manter
os campos eletromagnéticos das cargas indutivas. É medida em
kVAr. (Ver figura 2.4).
Figura 2.4 Potência reativa
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» as cargas que não consomem e nem fornecem energia reativa
são chamadas de cargas resistivas.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» as cargas que fornecem energia reativa são denominadas de
cargas capacitivas;
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Assim, enquanto a potência ativa é sempre consumida na execução
de trabalho, a potência reativa, além de não produzir trabalho, circula
entre a carga e a fonte de alimentação, ocupando um espaço no sistema
elétrico que poderia ser utilizado para fornecer mais energia ativa.
Pode-se definir o fator de potência como sendo a relação entre a
potência ativa e a potência aparente. Ele indica a eficiência do uso
da energia. Um alto fator de potência indica uma eficiência alta e
inversamente, um fator de potência baixo indica baixa eficiência. Um
triângulo retângulo é freqüentemente utilizado para representar as
relações entre kW, kVAr, e kVA, conforme ilustrado na figura 2.5.
34
Figura 2.5 Triângulo de potência
Fator de Potência (FP) = Potência Ativa ÷Potência Aparente
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
FP = cos φ = kW ÷ kVA
Por exemplo: se uma máquina operatriz está trabalhando com 100 kW
(potência ativa) e a potência aparente é 125 kVA, dividindo 100 por
125, tem-se um fator de potência de 0,80.
O fator de potência é sempre um número entre 0 e 1 (alguns o
expressam entre 0 e 100%) e pode ser capacitivo ou indutivo, ou
seja positivo ou negativo, dependendo se a energia reativa for
capacitiva ou indutiva.
Nas contas de energia elétrica não são mencionados os kVA, mas sim
o kVArh e os kWh, portanto para se calcular o fator de potência em
tarifações convencionais ou horosazonais mensais, deve-se usar a
fórmula abaixo:
kVArh = consumo de energia reativa durante um certo período;
kWh = consumo de energia ativa durante o mesmo período.
Nota: o fator de potência em um sistema não-linear não respeita as
fórmulas citadas se não forem instalados filtros nos equipamentos que
geram harmônicas, com o objetivo de eliminar estas interferências.
2.2 Legislação
Em conformidade com o estabelecido pelo Decreto nº 62.724 de
17 de maio de 1968 e com a nova redação dada pelo Decreto nº
75.887 de junho de 1975, as concessionárias de energia elétrica
adotaram o fator de potência de 0,85 como referência para limitar o
fornecimento de energia reativa.
O Decreto nº 479, de 20 de março de 1992, reiterou a obrigatoriedade de
se manter o fator de potência o mais próximo possível da unidade (1,00),
tanto pelas concessionárias quanto pelos consumidores, recomendando,
ainda, ao Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica (DNAEE)
o estabelecimento de um novo limite de referência para o fator de
potência indutivo e capacitivo, bem como a forma de avaliação e de
critério de faturamento da energia reativa excedente a esse novo limite.
35
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
FP = fator de potência da instalação;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
onde:
Esta legislação pertinente, estabelecida pelo DNAEE na Portaria
nº 1569 de 23 de dezembro de 1993, e atualmente estabelecida pela
Agência Nacional de Energia Elétrica – ANEEL pela Resolução nº
456 de 29 de novembro de 2000, introduziu uma nova forma de
abordagem do ajuste pelo baixo fator de potência, com os seguintes
aspectos relevantes:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
»Aumento do limite mínimo do fator de potência de 0,85 para 0,92;
» Faturamento de energia reativa capacitiva excedente;
» Redução do período de avaliação do fator de potência de
mensal para horário, a partir de 1996.
Com isso muda-se o objetivo do faturamento: em vez de ser cobrado
um ajuste por baixo fator de potência, como faziam até então, as
concessionárias passam a faturar a quantidade de energia ativa que
poderia ser transportada no espaço ocupado por esse consumo de
reativo. Este é o motivo de as tarifas aplicadas no caso serem as de
demanda e consumo de ativos, inclusive ponta e fora de ponta para os
consumidores enquadrados na tarifação horo-sazonal.
36
Além do novo limite e da nova forma de medição, outro ponto
importante ficou definido:
» Das 06:30 às 23:30 o fator de potência deve ser no mínimo
0,92 para a energia e demanda de potência reativa indutiva
fornecida.
» Das 23:30 até as 06:30 no mínimo 0,92 para energia e
demanda de potência reativa capacitiva recebida.
A tabela 2.1, a seguir, apresenta alguns valores de fator de potência
mínimo exigidos em alguns países.
0,92
Coréia
0,93
França
0,93
Portugal
0,93
Bélgica
0,95
Argentina
0,95
Alemanha
0,96
Suiça
0,96
2.3 Causas de um baixo fator de potência
Diversas são as cargas que provocam o baixo fator de potência de uma
instalação elétrica, como por exemplo:
» motores de indução trabalhando a vazio;
» motores superdimensionados para sua necessidade de
trabalho;
» transformadores trabalhando a vazio ou com pouca carga;
» reatores de baixo fator de potência no sistema de iluminação;
» fornos de indução ou a arco;
» máquinas de tratamento térmico;
» máquinas de solda;
» nível de tensão acima do valor nominal provocando um
aumento de consumo de energia reativa;
» grande quantidade de motores de pequena potência.
De uma maneira geral, qualquer equipamento elétrico que possua
enrolamento exige energia reativa para funcionar. Esta energia reativa,
exigida pela carga, se for elevada frente à energia ativa por ela exigida
provoca o baixo fator de potência da carga, ou seja, um alto ângulo na
37
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Espanha
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Tabela 2.1 Fator de potência em alguns países
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
impedância equivalente da carga que, em última análise, nada mais
é do que o aumento da defasagem (ângulo de fase) entre a tensão
aplicada à carga e a corrente circulante nela. Ou de outra maneira, uma
determinada carga que consuma uma energia ativa fixa e que tenha
o consumo da energia reativa elevada face às condições operacionais
a que está submetida, terá uma elevação na sua potência aparente, o
que provocará um aumento no módulo da corrente circulante que a
alimenta provocando perda R.I² de energia.
Por exemplo, no caso de motores, o fator de potência diminui com a
redução da carga mais rapidamente que o seu rendimento, pois embora
o rendimento não sofra grandes quedas quando a carga cai de 100%
para 60% verifica-se que o mesmo não ocorre com o fator de potência.
Em muitas aplicações de regime intermitente, a potência nominal do
motor (100% da carga) é exigida durante curtos períodos (5% a 20%)
de tempo e o restante do tempo (95% a 80%) o motor trabalha sem
carga, ou seja, fica ligado a vazio, caso em que o fator de potência é
significativamente baixo.
38
Em outras aplicações é necessária uma potência nominal grande
devido à inércia do sistema de partida e, após a partida, o motor fica
operando com apenas uma parcela da sua capacidade em regime
constante, ou seja, na zona de baixo fator de potência. Assim, observase que o uso de motores merece criteriosos estudos, pois implicam
em grandes desperdícios de energia e baixo fator de potência,
principalmente, em decorrência de super-dimensionamentos e
prolongados tempos operando em vazio. Por isto é necessário que
as empresas façam um diagnóstico da capacidade de seus motores e
corrijam o fator de potência através de bancos de capacitores, a fim
de evitarem as multas cobradas pelas concessionárias pelo consumo
excessivo de energia reativa.
2.4.1
Perdas na Instalação
As perdas de energia elétrica ocorrem na forma de calor e são
proporcionais ao quadrado da corrente total. Como essa corrente
cresce com o excesso de energia reativa, estabelece-se uma relação
entre o incremento das perdas e o baixo fator de potência, provocando
o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos.
2.4.2
Quedas de Tensão
O aumento da corrente devido ao excesso de energia reativa leva a
quedas de tensão acentuadas, podendo ocasionar a interrupção do
fornecimento de energia elétrica e a sobrecarga em certos elementos da
rede. Esse risco é, sobretudo acentuado durante os períodos nos quais
a rede é fortemente solicitada. As quedas de tensão podem provocar,
ainda, a diminuição da intensidade luminosa das lâmpadas e aumento
da corrente nos motores.
2.4.3
Sub Utilização da Capacidade Instalada
A energia reativa, ao sobrecarregar uma instalação elétrica, inviabiliza
sua plena utilização, condicionando a instalação de novas cargas a
investimentos que seriam evitados se o fator de potência apresentasse
valores bem mais altos. O “espaço” ocupado pela energia reativa
poderia ser então utilizado para o atendimento de novas cargas.
Os investimentos em aplicação das instalações estão relacionados
principalmente aos transformadores e condutores necessários. O
transformador a ser instalado deve atender à potência total dos
equipamentos utilizados, mas devido à presença de potência reativa,
a sua capacidade deve ser calculada com base na potência aparente
das instalações. A tabela 2.2 apresenta a potência total que deve ter o
39
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Conseqüências de um baixo fator de potência
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
2.4
transformador, para atender uma carga útil de 1000 kW para fatores
de potência crescentes.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Tabela 2.2 Carregamento do transformador em função do fator de potência da carga
Fator de Potência
Potência do Transformador em kVA
0,50
2000
0,80
1250
1,00
1000
Também os custos dos sistemas de comando, proteção e controle dos
equipamentos crescem com o aumento da energia reativa. Da mesma
forma, para transportar a mesma potência ativa sem o aumento de
perdas, a seção dos condutores deve aumentar à medida que o fator
de potência diminui. A tabela 2.3 ilustra a variação da seção de um
condutor em função do fator de potência.
A correção do fator de potência por si só já libera capacidade
para instalação de novos equipamentos, sem a necessidade de
investimentos em transformador ou substituição de condutores
para esse fim específico.
40
Tabela 2.3 Seção do cabo em função do fator de potência
Seção Relativa [mm2]
Fator de Potência
1,00
1,00
1,23
0,90
1,56
0,80
2,04
0,70
2,78
0,60
4,00
0,50
6,25
0,40
11,10
0,30
2.4.4 Conclusão
Uma instalação elétrica que possua um baixo fator de potência sofrerá,
entre outras, as seguintes conseqüências:
» acréscimo na conta de energia elétrica por estar operando
com baixo fator de potência;
» limitação da capacidade dos transformadores de alimentação;
» quedas e flutuações de tensão nos circuitos de distribuição;
» necessidade de aumento do diâmetro dos condutores;
» necessidade de aumento da capacidade dos equipamentos de
manobra e proteção.
2.5 Correção do fator de potência
2.5.1 Introdução
Uma forma econômica e racional de se obter a energia reativa
necessária para a operação adequada dos equipamentos é a instalação
dos capacitores próximos dos equipamentos que provocam o baixo
fator de potência. A instalação de capacitores, porém, deve ser
precedida de medidas operacionais que levem à diminuição da
necessidade de energia reativa, como o desligamento de motores e
outras cargas indutivas ociosas ou superdimensionadas.
2.5.2 Vantagens
2.5.2.1 Melhoria da Tensão
As desvantagens de tensões abaixo da nominal em qualquer
sistema elétrico são bastante conhecidas. Embora os capacitores
elevem os níveis de tensão, é antieconômico instalá-los em
estabelecimentos industriais apenas para esse fim.
41
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» aumento das perdas elétricas na linha de distribuição pelo
efeito Joule;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» sobrecarga nos equipamentos de manobra limitando sua vida útil;
A melhoria da tensão deve ser, por conseguinte, considerada como um
benefício adicional dos capacitores.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
2.5.2.2 Redução das Perdas
Na maioria dos sistemas de distribuição de energia elétrica de
estabelecimentos industriais, as perdas RI 2 variam de 2,5 a 7,5%
dos kWh da carga, dependendo das horas de trabalho a plena
carga, bitola dos condutores e comprimento dos alimentadores e
circuitos de distribuição.
As perdas são proporcionais ao quadrado da corrente e como
a corrente é reduzida na razão direta da melhoria do fator de
potência, as perdas são inversamente proporcionais ao quadrado do
fator de potência, logo, a redução percentual é:
42
Considerando-se que a potência original da carga permanece
constante, e se o fator de potência for melhorado para liberar
capacidade do sistema e, em vista disso, for ligada a carga máxima
permissível, a corrente total é a mesma, de modo que as perdas serão
também as mesmas. Entretanto a carga total em kW será maior,
portanto a perda percentual no sistema será menor.
2.5.2.3 Vantagens do Consumidor
Com a realização de investimentos voltados para a melhoria
do fator de potência, a empresa consumidora poderá obter os
seguintes benefícios:
» redução significativa do custo de energia elétrica;
» aumento da eficiência energética da empresa;
» melhoria da tensão;
» aumento da capacidade dos equipamentos de manobra;
» aumento da vida útil das instalações e equipamentos;
» redução das perdas.
» o bloco de potência reativa deixa de circular no sistema de
transmissão e distribuição;
» reduzem-se as perdas pelo efeito Joule na distribuição e na
transmissão;
» aumenta a capacidade do sistema de transmissão e
distribuição para conduzir o bloco de potência ativa;
» aumenta a capacidade disponível de atendimento aos
consumidores;
» podem-se adiar investimentos para expansão da capacidade
para atendimento ao crescimento da demanda.
2.5.3
Localização dos Bancos de Capacitores
A correção do fator de potência pode ser realizada instalando os
capacitores de maneiras diferentes, tendo como objetivo a conservação
de energia e a relação custo/beneficio.
2.5.3.1 Correção na entrada da energia de alta tensão
Corrige o fator de potência visto pela concessionária, permanecendo
internamente todos os inconvenientes citados pelo baixo fator de potência.
43
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Da mesma forma, a concessionária poderá obter os seguintes
benefícios:
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
2.5.2.4 Vantagens da Concessionária
2.5.3.2 Correção na entrada de energia de baixa tensão
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Permite uma correção bastante significativa, normalmente com bancos
automáticos de capacitores. Utiliza-se este tipo de correção em instalações
elétricas com elevado numero de cargas com potências diferentes e
regimes de utilização pouco uniformes. A principal desvantagem consiste
em não haver alívio sensível dos alimentadores de cada equipamento.
2.5.3.3 Correção por grupos de cargas
O capacitor é instalado de forma a corrigir um setor ou um conjunto
de pequenas máquinas (<10 cv). É instalado junto ao quadro de
distribuição que alimenta esses equipamentos. Tem como desvantagem
não diminuir a corrente nas alimentadoras de cada equipamento.
2.5.3.4 Correção localizada
44
É obtida instalando-se os capacitores junto ao equipamento cujo fator
de potência se pretende corrigir. Representa, do ponto de vista técnico,
a melhor solução, apresentando as seguintes vantagens:
» reduz as perdas energéticas em toda a instalação;
» diminui a carga nos circuitos de alimentação dos equipamentos;
» pode-se utilizar um sistema único de acionamento para a carga
e o capacitor, economizando-se um equipamento de manobra;
» gera potência reativa somente onde é necessário.
2.5.3.5 Correção Mista
Do ponto de vista da conservação de energia, considerando aspectos
técnicos, práticos e financeiros, torna-se a melhor solução. Pode-se
utilizar o seguinte critério para correção mista:
» instala-se um capacitor fixo diretamente no lado
secundário do transformador;
» motores de aproximadamente 10 cv ou mais, corrigem-se localmente;
» na entrada instala-se um banco automático de pequena
potência para equalização final.
2.5.4
Utilização de capacitores em circuitos com harmônicos
Até bem pouco tempo atrás, todas as cargas eram lineares com a
corrente acompanhando a curva senoidal de tensão. Ultimamente, o
número de cargas não lineares que utilizam pulsos de corrente numa
freqüência diferente de 60 Hz tem aumentado significativamente. A
tabela 2.4 apresenta exemplos de equipamentos lineares e não-lineares:
Tabela 2.4 Exemplos de cargas lineares e não lineares
Cargas Lineares
Cargas não-lineares
Motores
Acionamentos com inversores de freqüência
Lâmpadas incandescentes
Lâmpadas fluorescentes compactas
Cargas resistivas
Controladores programáveis, fornos de indução, solda a
arco, computadores, no-breaks (UPS) etc..
O aumento das cargas não lineares provocou distorções harmônicas
nos sistemas de distribuição elétrica. Embora os capacitores não sejam
geradores de harmônicas, eles podem agravar o problema. A existência
de correntes harmônicas é um problema específico de cada instalação.
Ela resulta de relações complexas entre todos os equipamentos eletroeletrônicos da instalação e, portanto, é muito difícil de prever e modelar.
45
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» redes próprias para iluminação com lâmpadas de descarga,
usando-se reatores de baixo fator de potência, corrigem-se na
entrada da rede;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» motores com menos de 10 cv corrigem-se por grupos;
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Uma discussão sobre Acionamentos de Freqüência Variável (AFV)
poderá ajudar a explicar o problema dos harmônicos. Um AFV utiliza
uma fonte chaveada para controlar a saída de potência. Num AFV de
seis pulsos, o controle liga seis vezes por ciclo tentando simular uma
onda senoidal. À medida que o tempo entre pulsos muda, o motor
recebe uma freqüência aparente variável e muda sua velocidade.
Essas mudanças na freqüência aparente levam a dois problemas:
grandes picos de tensão, e formas de onda de corrente distorcidas.
Os picos de tensão são geralmente muito rápidos e não afetam
equipamentos que não utilizam a passagem por zero da tensão para
sincronismo. A onda senoidal distorcida é o “gerador de harmônicos”.
Os harmônicos causam um ruído adicional na linha, e esse ruído gera
calor. O aumento de temperatura pode provocar falhas em disjuntores.
Os capacitores de potência sofrem o mesmo problema. A sobrecarga
térmica faz queimar os fusíveis dos capacitores.
46
Bancos de capacitores instalados na entrada de energia podem criar
perigosas condições de ressonância. Nessas condições, os harmônicos
gerados por equipamentos não lineares podem ser amplificados para
valores absurdos.
2.5.5 Recomendações técnicas para instalação
Para escolher a melhor opção para a correção do fator de potência,
assim como avaliar a futura instalação dos bancos fixos e automáticos,
é necessário efetuar estudos preliminares do local para que não
ocorram problemas no futuro.
2.5.5.1 Local da instalação
» Evitar exposição ao sol ou proximidade de equipamentos
com temperaturas elevadas;
» não bloquear a entrada e saída de ar dos gabinetes;
» os locais devem ser protegidos contra materiais sólidos e
líquidos em suspensão (óleos, poeira etc.);
» não instalar os capacitores próximos ao teto;
» Utilizar resistor de descarga e respeitar o tempo mínimo de
descarga (de 1 a 3 minutos);
» manter a corrente de surto sempre no máximo 100 vezes a
corrente nominal;
» utilizar contactores com resistores de pré-carga ou
indutores anti-surto;
» em bancos automáticos, a freqüência de ressonância não
deverá coincidir com a freqüência de nenhum harmônico
significativo na instalação;
» utilizar fusíveis para a proteção dos capacitores;
» se a instalação possuir mais de 20% de “cargas não
lineares’’ (ex: inversores, soft-starters), deve-se medir os
níveis de harmônicos;
» não fazer interligações entre os terminais dos
capacitores em bancos;
» a seção dos cabos deve atender as características de
corrente do sistema;
» evitar soldar cabos nos terminais dos capacitores;
» fazer aterramento individual para as unidades / bancos capacitivos;
47
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
2.5.5.2 Recomendações para dimensionamento e instalação
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» no caso de ventilação forçada, a circulação do ar deverá ser de
baixo para cima.
» medir (monitorar) efetivamente a tensão no secundário do
transformador antes de especificar a tensão dos capacitores,
em carga e a vazio;
» utilizar contactores com resistores de pré-carga para
manobra de capacitores.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
2.5.5.3 Recomendações para instalação dos
cabos de comando (bancos automáticos)
» Deverão ser utilizados cabos coaxiais ou dentro de tubulações
independentes e aterrados na extremidade do controlador;
» instalar a uma distância mínima de 50 cm em relação ao
barramento principal.
2.5.5.4 Cuidados com a instalação localizada
(cargas com alta inércia)
48
Deve-se instalar contactor para a comutação dos capacitores instalados
junto a motores que operam cargas com alto momento de inércia, a fim
de se evitar danos por sobretensão nos terminais do capacitor.
2.5.5.5 Fatores que podem ocasionar sobretensão
nos terminais do capacitor
» Tap do transformador com valor de tensão superior ao do capacitor;
» fator de potência capacitivo;
» harmônicos na rede elétrica;
» descargas atmosféricas;
» aplicar tensão nos capacitores já carregados.
2.5.6
Recomendações Técnicas para Manutenção preventiva
» Verificar visualmente em todos os capacitores se houve
atuação do dispositivo de segurança interno;
» verificar se há fusíveis danificados;
» a temperatura externa do capacitor deverá ser menor que 45ºC;
» medir a tensão e a corrente em cada unidade na primeira
energização, e realizar um acompanhamento das mesmas;
» se atingirem, ao longo do tempo, valores menores do que 10%
do nominal, os capacitores deverão ser substituídos;
» manter o painel sempre limpo.
2.6
Tabelas exemplos
2.6.1
Tabelas orientativas
Para o cálculo da correção do fator de potência de maneira
simplificada pode-se utilizar a tabela 2.5.
49
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» nos bancos com ventilação forçada, simular o adequado
funcionamento do termostato e do ventilador;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» verificar o funcionamento adequado dos contactores;
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Tabela 2.5 - Tabela simplificada para correção do fator de potência
50
Fator
de
Potência
Atual
0,85
0,86
0,87
0,88
0,89
0,90
0,91
0,92
0,93
0,94
0,95
0,96
0,97
0,98
0,99
0,50
1,112
1,139
1,165
1,192
1,220
1,248
1,276
1,306
1,337
1,369
1,403
1,440
1,481
1,529
1,589
0,52
1,023
1,050
1,076
1,103
1,131
1,159
1,187
1,217
1,248
1,280
1,314
1,351
1,392
1,440
1,500
0,54
0,939
0,966
0,992
1,019
1,047
1,075
1,103
1,133
1,164
1,196
1,230
1,267
1,308
1,356
1,416
0,56
0,860
0,887
0,913
0,940
0,968
0,996
1,024
1,054
1,085
1,116
1,151
1,188
1,229
1,276
1,337
0,58
0,785
0,812
0,838
0,865
0,893
0,921
0,949
0,979
1,010
1,042
1,076
1,113
1,154
1,202
1,262
0,60
0,714
0,740
0,766
0,793
0,821
0,849
0,877
0,907
0,938
0,970
1,004
1,041
1,082
1,130
1,190
0,62
0,646
0,673
0,699
0,726
0,754
0,782
0,810
0,840
0,871
0,903
0,937
0,974
1,015
1,063
1,123
0,64
0,581
0,608
0,634
0,661
0,689
0,717
0,745
0,775
0,806
0,838
0,872
0,909
0,950
0,998
1,058
0,66
0,518
0,545
0,571
0,598
0,626
0,654
0,682
0,712
0,743
0,775
0,809
0,846
0,887
0,935
0,995
0,68
0,458
0,485
0,511
0,538
0,566
0,594
0,622
0,652
0,683
0,715
0,749
0,786
0,827
0,875
0,935
0,70
0,400
0,427
0,453
0,480
0,508
0,536
0,564
0,594
0,625
0,657
0,691
0,728
0,769
0,817
0,877
0,72
0,344
0,371
0,397
0,424
0,452
0,480
0,508
0,538
0,569
0,601
0,635
0,672
0,713
0,761
0,821
0,74
0,289
0,316
0,342
0,369
0,397
0,425
0,453
0,483
0,514
0,546
0,580
0,617
0,658
0,706
0,766
0,76
0,235
0,262
0,288
0,315
0,343
0,371
0,399
0,429
0,460
0,492
0,526
0,563
0,604
0,652
0,712
0,78
0,182
0,209
0,235
0,262
0,290
0,318
0,346
0,376
0,407
0,439
0,473
0,510
0,551
0,599
0,659
0,80
0,130
0,157
0,183
0,210
0,238
0,266
0,294
0,324
0,355
0,387
0,421
0,458
0,499
0,547
0,609
0,82
0,078
0,105
0,131
0,158
0,186
0,214
0,242
0,272
0,303
0,335
0,369
0,406
0,447
0,495
0,555
0,84
0,026
0,053
0,079
0,106
0,134
0,162
0,190
0,220
0,251
0,283
0,317
0,354
0,395
0,443
0,503
0,86
-
0,000
0,026
0,053
0,081
0,109
0,137
0,167
0,198
0,230
0,264
0,301
0,342
0,390
0,450
0,88
-
-
-
0,000
0,028
0,056
0,084
0,114
0,145
0,177
0,211
0,248
0,289
0,337
0,397
0,90
-
-
-
-
-
0,000
0,028
0,058
0,089
0,121
0,155
0,192
0,233
0,281
0,341
0,92
-
-
-
-
-
-
-
0,000
0,031
0,063
0,097
0,134
0,175
0,223
0,283
0,94
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,000
0,034
0,071
0,112
0,160
0,220
0,96
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,000
0,041
0,089
0,149
0,98
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
0,000
0,061
FATOR DE POTÊNCIA DESEJADO (F)
Para a correção do fator de potência de motores, utiliza-se a seguinte
fórmula:
Q capm = (%carga) x P x F ÷ η
onde:
Q capm = potência reativa do capacitor necessário no motor
[kVAr];
%carga = fator relativo à potência de trabalho do motor (para motor
operando a 50% de carga tem-se P=0,5)
[-];
[kW];
F = fator de multiplicação obtido na tabela anterior
[-];
η = rendimento do motor em função do percentual de carga que está operando
[-].
Para se calcular o valor da potência reativa necessária para elevar
o fator de potência ao valor desejado, pode-se utilizar valores de
fator de potência atual e potência ativa consumida (recomenda-se
realizar a média dos últimos doze meses, no mínimo) das contas de
energia elétrica e o fator encontrado na tabela anterior. Em casos de
sazonalidade, deve-se fazer a análise dos períodos separadamente,
levando-se em consideração o pior caso.
2.6.2
51
Exemplos
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
P = potência ativa do motor
Tabela 2.6 - Exemplo de correção do fator de potência
Fator de potência atual (FPA)
0,80
Potência ativa consumida (PA)
1000 kW
Fator de potência desejado (FPD)
0,92
Fator (conforme tabela anterior)
0,324
Qc = PA x F = 1000 x 0,324 = 324 kVAr
Para o exemplo da tabela 2.6 onde se pretende calcular o banco de
capacitores para elevar o fator de potência de 0,80 indutivo para 0,92
indutivo, sendo a potência P = 1000 kW. O triângulo de potências é
apresentado na figura 2.7.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
2.6.2.1 Primeiro Exemplo:
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Figura 2.7 - Exemplo de correção do fator
de potência
Os índices A, N e C referem-se respectivamente a antigo, novo e capacitivo.
Para a situação antiga (FP = 0,80) tem-se:
Cos φA = 1000 kW ÷ SA ⇒ SA = 1000 kW ÷ 0,8 ⇒ SA = 1250 kVA
QA = (12502 – 10002)1/2 ⇒ QA = 750 kVAr
Para a situação nova (FP = 0,92) tem-se:
52
Cos φN = 1000 kW ÷ SN ⇒ SN = 1000 kW ÷ 0,92 ⇒ SN = 1086,9 kVA
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Qn = (1086,92 – 10002)1/2 ⇒ QN = 426 kVAr
Finalmente:
Q C = 750 – 426 ⇒ Q C = 324 kVAr
2.6.2.2 Segundo Exemplo:
Quando se corrige um fator de potência de uma instalação, conseguese um aumento de potência aparente disponível e também uma queda
significativa da corrente conforme exemplo:
Uma carga de 930 kW, 380V e FP=0,65 (deseja-se corrigir o fator de
potência para 0,92):
» Sem correção do fator de potência: Potência Aparente Inicial
= 1431 kVA e Corrente Inicial = 2174 A.
53
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Neste caso poder-se-á aumentar 41% de carga na instalação.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» Com correção de fator de potência: Potência Aparente Final =
1010 kVA e Corrente Final = 1536 A.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
54
3
QUALIDADE DA ENERGIA
Tais alterações podem ocorrer em várias partes do sistema de energia,
seja nas instalações de consumidores ou no sistema supridor da
concessionária. Como causas mais comuns podem-se citar: perda de
linha de transmissão, saída de unidades geradoras, chaveamentos de
bancos de capacitores, curto-circuito nos sistemas elétricos, operação
de cargas com características não-lineares etc..
Em um sistema elétrico ideal, as tensões em qualquer ponto deveriam
ser perfeitamente senoidais, equilibradas, e com amplitude e
freqüência constantes. Qualquer desvio acima de certos limites na
característica desses parâmetros pode ser considerado como uma
perda de qualidade de energia.
Com o incremento de equipamentos compostos de cargas não lineares
no sistema elétrico, o problema da distorção harmônica tem se tornado
cada vez mais significativo. Algumas medidas de conservação, como
por exemplo: a utilização de inversores de freqüência para o controle
da velocidade de motores, utilização de lâmpadas fluorescentes
compactas com reatores eletrônicos, controladores de potência para
chuveiros, entre outras, podem interferir na qualidade do sistema
elétrico, de forma a aumentar as perdas e até causarem danos e prejuízo
aos consumidores e à concessionária.
55
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Qualquer distúrbio ou ocorrência manifestada nos níveis de
tensão, corrente ou nas variações de freqüência que possa resultar
em insuficiência, má operação, falha ou defeito em equipamentos
de um sistema caracteriza-se como um problema de Qualidade de
Energia Elétrica.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
3.1 Introdução
3.2 – Caracterização dos Distúrbios
Os distúrbios envolvendo Qualidade de Energia podem ser agrupados
segundo características relacionadas à sua duração e tipo de ocorrência.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
3.2.1 - Interrupções Transitórias
As interrupções transitórias são caracterizadas como a perda de
potência durante 0,5 ciclo ou mais. As Concessionárias ainda
classificam as interrupções como:
» interrupção momentânea: perda de potência completa de
duração menor que 2 segundos;
» interrupção temporária: perda de potência completa de
duração maior que 2 segundos e menor que 1 minuto;
» interrupção sustentada: perda de potência com duração
maior que 1 minuto.
3.2.2 - Variações de Tensão
56
Entende-se aqui qualquer variação na forma de onda da tensão
senoidal e de freqüência 60 Hz de duração maior que 0,5 ciclo. Estas
variações de tensão podem ser classificadas ainda como variações de
curta duração e variações de longa duração.
3.2.2.1 Variações de tensão de curta duração.
As variações de tensão aqui compreendidas são aquelas que ocorrem
no valor eficaz da tensão num intervalo de tempo compreendido entre
0,5 ciclo a 1 minuto, e podem ser um estado de sobretensão ou um
estado de subtensão.
3.2.2.1.1 Mergulho de tensão.
É definido como um estado de sobretensão, um aumento no valor
eficaz da tensão de duração entre 0,5 ciclo a 1 minuto. É o resultado,
por exemplo, de uma rejeição de carga em algum ponto do sistema.
3.2.2.2 Variações de tensão de longa duração
As variações de carga aqui compreendidas são aquelas que ocorrem no
valor eficaz de tensão com duração superior a 1 minuto e que podem
ser corrigidas pela utilização de bancos reguladores. São causadas por
variações de cargas no sistema ou outros eventos e, inclusive, podem ser
o resultado de má operação de bancos de reguladores ou de capacitores.
3.2.3 Distúrbios de Curtíssima Duração
Os transitórios de tensão são caracterizados por serem unidirecionais,
por terem duração na faixa ou inferior a microssegundos e por
afetarem a forma de onda das grandezas elétricas. Podem ainda ser
impulsivos ou oscilatórios.
3.2.3.1 Surtos
São transitórios de origem atmosférica (descarga elétricas) e são chamados
também de impulsos atmosféricos. São caracterizados por serem de
freqüência normalmente maior que 5 kHz e de duração menor que 200 μseg.
57
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
3.2.2.1.2 Salto de tensão
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
E um estado de subtensão, uma redução da magnitude da valor eficaz
de tensão de 10 % a 90 %, com duração entre 0,5 ciclo a 1 minuto. É o
resultado, por exemplo, de alguma falta em algum ponto do sistema,
normalmente, de sistemas adjacentes, da partida de grandes motores etc..
3.2.3.2 Distúrbios Oscilatórios
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
São caracterizados por terem duração menor que 30 ciclos, podendo
ser de alta freqüência até 5 kHz ou baixa freqüência, menor que 300 Hz.
Normalmente são o resultado de modificações na configuração elétrica
do sistema como, por exemplo, a operação (chaveamento) de bancos de
capacitores, cabos rompidos no sistema elétrico, manobras etc..
3.2.4 - Distúrbios Periódicos
3.2.4.1 Distorções Harmônicas
58
As distorções harmônicas são caracterizadas por serem periódicas e
ocorrem quando existe uma combinação das componentes da forma de
onda senoidal, a fundamental e seus múltiplos inteiros, como a terceira,
quinta, sétima etc., originando uma forma de onda distorcida da forma
de onda original e limpa. Normalmente é o resultado de cargas não
lineares ligadas no sistema elétrico como, por exemplo: transformadores,
lâmpadas de descarga, retificadores, motores de indução, controladores
de velocidade programáveis, compensadores estáticos de reativos etc..
3.2.4.2 Corte
É uma distorção na forma de onda de tensão devido a curto circuitos
momentâneos na rede elétrica durante a comutação de chaves de
conversores estáticos.
A amplitude do corte será determinada pelo tempo de comutação
da chave estática e que é uma função da reatância da fonte vista pelo
retificador no ponto da onda em que a condição ocorre.
3.2.5 - Cintilação
Cintilação luminosa pode ser definida como a sensação visual
das variações do fluxo luminoso das lâmpadas (principalmente as
A sensibilidade a este fenômeno embora varie de pessoa para pessoa,
é mais comumente percebida para uma freqüência de 8 a 10 Hz e de
amplitude de 0,8 a 1% do fluxo.
3.2.6 - Ruído
O fenômeno conhecido como ruído é o resultado de uma perturbação
aleatória superposta à forma de onda da grandeza elétrica, geralmente
compreendida entre 0 a 2 MHz. As perturbações podem ter sua origem
nas cargas de consumidores ou em componentes defeituosos do
sistema e irão se propagar pelo mesmo, atingindo cargas suscetíveis em
algum ponto do sistema.
Normalmente este tipo de interferência é o resultado de operações
defeituosas, ou instalação inadequada de componentes do sistema ou
de consumidores, como por exemplo:
» isoladores defeituosos;
» operação de disjuntores quando de faltas para terra;
» máquinas de solda;
» correntes de faltas em circulação para terra quando em
diferenças de potencial até 30 kV;
59
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
O fenômeno é comum quando da existência de fornos a arco ligados
num ponto do sistema e, embora equipamentos como televisores,
aparelhos de raio-X, computadores e equipamentos eletrônicos sejam
afetados, é a percepção desta variação pelo olho humano através das
lâmpadas que caracteriza a existência do fenômeno.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
incandescentes), quando ocorrem flutuações de tensão, ou seja, quando o
valor eficaz da tensão de suprimento do sistema elétrico sofre variações
em torno do seu valor nominal. Tais variações são geralmente rápidas,
repetitivas, de baixa amplitude e de freqüência até 30 Hz.
» problemas de dimensionamento, distribuição de
circuitos, conexões etc., normalmente conhecidas como
problemas de fiação;
» processos com a presença de arco elétrico, em geral.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
3.2.7 - Rádio Interferência
Estas perturbações são de alta freqüência, da ordem de 0,5 a 100 MHz
e são normalmente intermitentes.
A Rádio Interferência se distingue do ruído pela forma de
propagação; enquanto o ruído se propaga pelo sistema elétrico tendo
como fonte os componentes internos (cargas ligadas ao sistema), a
Rádio Interferência é gerada externamente ao sistema, propaga-se
pelo ar e é captada por um componente do sistema atingindo um
consumidor em algum ponto.
60
Pode-se dizer que a Rádio Interferência é um problema de poluição
eletromagnética mais do que um problema de poluição elétrica. É
normalmente o resultado de:
» máquinas de soldas;
» máquinas de eletro erosão;
» estações de rádio amadores;
» telefonia celular;
» intercomunicadores etc..
3.3 Causas e Efeitos de Alguns Distúrbios Relacionados
com a Qualidade da Energia
A seguir são apresentados alguns fenômenos que interferem na
qualidade da energia elétrica.
3.3.1 - Depressão de Tensão
» operação inadequada de equipamentos industriais como os
Controladores Lógicos Programáveis (CLP’s), responsáveis pelo
controle de processos industriais; de relés, responsáveis pela
proteção do sistema elétrico; microprocessadores, componente
usado em dispositivos de controle;
» variação da velocidade ou parada de motores;
» falhas em inversores de freqüência, usados para o controle de
velocidade de motores, entre outros.
3.3.2 - Transitórios
Causados por impulsos atmosféricos e surtos de manobras, os
transitórios, via de regra, provocam a degradação ou falha imediata nos
isolamentos de equipamentos elétricos, falhas em fontes eletrônicas
e desligamentos indevidos em acionamentos de velocidade variável
usados em motores.
61
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
É causada por:
Harmônicos é o nome dado para uma distorção na forma de onda
do sinal elétrico que não possui somente a freqüência fundamental
em sua composição, mas também sinais cujas freqüências são
múltiplas da fundamental.
3.3.3.1 - Causas
O aparecimento de harmônicos no sistema elétrico está
diretamente ligado ao crescimento e uso disseminado das
chamadas cargas não lineares.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
3.3.3 - Harmônicos
Vários são os tipos de cargas não lineares que geram freqüências
harmônicas. A maioria delas trabalha com correntes não senoidais.
Existem também outros tipos de fenômenos ou arranjos que podem
levar um dispositivo ou equipamento a se comportar como uma carga
não linear. Entre eles, podem-se citar:
» saturação do núcleo magnético de transformadores;
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
» corrente inrush do transformador;
» fornos elétricos a arco;
» pontes trifásicas;
» computadores e impressoras;
» compensadores estáticos [VAr];
» televisores;
» fornos de microondas;
» reatores eletrônicos;
» controladores de velocidade de motores;
62
» conversores DC.
3.3.3.2 Efeitos
Os harmônicos causam diversos tipos de interferência no sistema
elétrico e/ou equipamentos, onde se pode citar:
» cabos: maiores níveis de perdas ôhmicas e dielétricas;
» transformadores: maior nível de perdas, degradação do
material isolante, redução de vida útil;
» motores de Indução: sobreaquecimento, devido às perdas
Joule; degradação do material isolante; torques oscilatórios e
vibrações; redução de vida útil;
» máquinas síncronas: maior nível de aquecimento,
particularmente nos enrolamentos amortecedores;
» capacitores: maior nível de aquecimento; perda de vida útil;
» pontes retificadoras: problemas ligados a forma de onda,
como por exemplo: comutação e sincronismo;
» medidores de energia a indução: comprometimento da
classe de precisão.
3.4
Ações para a Melhoria dos Índices de Qualidade da Energia
As investigações sobre os níveis de qualidade da energia
freqüentemente necessitam da realização de monitorações para a
identificação exata do problema e determinação das soluções a serem
implementadas. Entretanto, a alternativa da realização de exaustivas
medições em campo, deve ser precedida de investigações sobre o
sistema em análise, sendo necessário conhecer o processo industrial do
consumidor, os equipamentos que estão sendo afetados, as instalações
elétricas, os tipos de aterramentos, e as condições de operação.
Algumas vezes, as soluções de problemas de qualidade da energia podem
ser encontradas sem a realização de extensas monitorações, obtendo-se
apenas informações sobre a instalação, conforme sugerido a seguir:
» identificação da natureza dos problemas, como perda de
dados, desligamentos indesejáveis, falhas de equipamentos,
operação indevida de sistemas de controle etc.;
» levantamento das características e níveis de suportabilidade
dos equipamentos com problemas operacionais;
63
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» computadores: problemas operacionais, como por
exemplo: torques pulsantes nos motores de acionamento
das unidades de memória;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» relés: atuação incorreta;
» verificação dos períodos de ocorrências dos problemas;
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
» existência de problemas simultâneos ou manobras e
operações que ocorram ao mesmo tempo, como o chaveamento
de capacitores de potência;
» presença de fontes capazes de variar o índice da qualidade
da energia da instalação, como partida de motores, operação
de equipamentos eletrônicos de potência, utilização de
equipamentos a arco elétrico etc.;
» utilização de dispositivos para a redução dos problemas de
qualidade da energia;
» levantamento de dados, como os diagramas unifilares, valores
das potências e impedâncias dos transformadores, informações
dos tipos de cargas, localização dos bancos de capacitores,
características dos cabos etc..
64
Na seqüência, é necessário o levantamento em campo das reais
condições operacionais da instalação, o respectivo confronto
com os dados e informações contidas nos diagramas unifilares e
proceder apropriadamente às medições e monitorações em locais
específicos do sistema elétrico.
Muitos dispositivos de potência são desenvolvidos objetivando
melhorar a qualidade da energia, proporcionando uma fonte de
suprimento adequada a diversos tipos de equipamentos eletrônicos. A
sua atuação consiste em eliminar ruídos e estabilizar a amplitude e a
freqüência da forma de onda da tensão.
As características de qualidade do sistema supridor são necessidades
variáveis de acordo com cada aplicação, exigindo, assim,
equipamentos utilizando tecnologias diferenciadas e oferecendo
diversos níveis de proteção aos aparelhos elétricos. A escolha e
o dimensionamento de um dispositivo para esta finalidade deve
inicialmente atender aos seguintes requisitos:
» levantar os gastos para eliminar ou atenuar os problemas.
Algumas estimativas de custos devem ser associadas com os
distúrbios do alimentador. Estas incluem a determinação
dos prejuízos provenientes dos danos ocasionados ao
hardware, pela perda de dados, queda de produtividade e
erros no processo.
3.5
Legislação
3.5.1 Introdução
A multiplicidade de equipamentos causadores de perturbação e a
preocupação crescente sobre os seus efeitos, acarretaram a necessidade
dos governos estabelecerem critérios e procedimentos que limitem
os harmônicos a níveis aceitáveis, procurando-se estabelecer
uma convivência adequada entre equipamentos perturbadores e
equipamentos sensíveis aos harmônicos. Embora o assunto não esteja
ainda devidamente normalizado no Brasil, as concessionárias de
energia elétrica costumam estabelecer limites nas perturbações que as
cargas dos consumidores poderão provocar em seus sistemas elétricos.
65
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
» identificar os tipos de distúrbios elétricos. Para a
determinação destes problemas, procedem-se a monitoração
e verificação das estimativas futuras dos níveis de qualidade
do suprimento elétrico;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» verificar se o problema é realmente de qualidade da
energia. A perda da qualidade do suprimento energético
é apenas uma das causas da operação indevida de
equipamentos elétricos. Outros problemas de natureza
diversificada (problemas de hardware e software, temperatura
e umidade, ambientes poluídos etc.) podem interferir na
operação de muitos equipamentos;
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
A Europa é a região mais avançada no quesito normas de qualidade
de energia, uma vez que a norma EN50160 foi oficialmente adotada
por vários países. Ainda assim, estima-se que poucos contratos de
fornecimento de energia incluam exigências de cumprimento desta
norma. Nos EUA, muitas concessionárias têm usado normas como a
IEEE 519 apenas como referência, raramente incluindo cláusulas sobre
este assunto nos contratos com clientes. Alguns setores industriais
iniciaram esforços para desenvolver normas próprias, como a SEMI
- Semiconductor Equipment and Materials International, que congrega
indústrias da área de semicondutores. Também pouco se tem notícia
de aplicação destes tipos de normas em contratos com os fornecedores
de energia. Entretanto, o clima de desregulamentação pode significar
que contratos com cláusulas de qualidade de energia possam vir a ser
comuns no futuro.
3.5.2 Definições
66
Os fatores de distorção devidos aos harmônicos de tensão e corrente
servem como indicativos da presença de harmônicos em um sistema
elétrico, e são definidos para fins de análise de um sistema elétrico de
acordo com as expressões apresentadas a seguir:
FD u % = Fator de distorção harmônica total da onda de tensão
[%];
FD uh % = Fator de distorção harmônica individual da onda de tensão
[%];
FD i % = Fator de distorção harmônica total da onda de corrente
[%];
FD ih % = Fator de distorção harmônica individual da onda de corrente [%];
h = Ordem do harmônico (h = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, ...)
[-];
nm = Máxima ordem do harmônico simulado/medido (nm = 50)
[-];
U 1 = Valor eficaz da tensão na freqüência fundamental (fase-terra)
[V];
U h = Valor eficaz do harmônico de tensão de ordem h (fase-terra)
[V];
I h = Valor eficaz do harmônico de corrente de ordem h
[A];
I 1 = Valor eficaz da corrente na componente fundamental [A].
67
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
onde:
Qualidade de Energia
Atualmente existem normas que estabelecem critérios de avaliação e
medição dos distúrbios causados pelas cargas não lineares, conforme
descritos a seguir:
» EN50160: é uma nova norma que engloba flicker,
interharmônicos, desvios/variações de tensão.
» IEC 61000-4-15: é uma norma de medição de flicker que
inclui especificações para medidores.
» IEC 61000-4-7: descreve uma técnica de medição padrão
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
3.5.3 N o r m a s e O r g a n i z a ç õ e s r e l a c i o n a d a s c o m a
para harmônicos.
» IEC 868: oferece especificações para dispositivos de medição
de flicker. Escrita em 1986, foi substituída pela IEC 61000-4-15.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
» IEEE 519 (1992): é uma prática recomendada pela IEEE.
Descreve níveis aceitáveis de harmônicos para o ponto de entrega
de energia pela concessionária. Esta é a norma atualmente mais
utilizada pelas concessionárias de energia nos EUA.
» IEEE 1159 (1995): é uma prática recomendada pela IEEE
para monitoração e interpretação apropriada dos fenômenos
que causam problemas de qualidade de energia. Três grupos
da IEEE estão expandindo a norma 1159, com foco na
medição (P1159.1), caracterização (P1159.2), e intercâmbio de
informações (P1159.3) de qualidade de energia.
» CBEMA: Computer and Business Equipment Manufacturers
Association. A CBEMA virou ITI em 1994. A curva CBEMA
descreve tensões de operação aceitáveis em termos de variação
de magnitude ao longo do tempo. Distúrbios que caiam fora da
curva podem causar danos aos equipamentos.
68
Para a elaboração destas normas existem grupos e associações, descritos
a seguir, que representam os diversos setores da economia que são
influenciados diretamente por estas normas, desta forma são debatidos
os índices, critérios de avaliação e os prazos de vigência destes índices.
» ITI: Information Technology Industry Council. Trabalha para
defender os interesses da indústria de informática.
» IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers. Produz
normas e procedimentos para os mais variados aspectos do uso
da eletricidade.
» IEC: International Electrotechnical Commission. Produz
normas internacionais para a área de eletrotecnologia.
» SEMI: Semiconductor Equipment and Materials International.
Representa a indústria de semicondutores.
O aspecto fundamental e inovador da norma IEEE-519, é a divisão da
responsabilidade do problema de harmônicos entre os consumidores e
a concessionária. Neste caso, os limites de distorções de tensão no ponto
de ligação (tabela 3.1)são de responsabilidade da concessionária, e os
limites de distorção de corrente (tabelas 3.2 e 3.3), neste mesmo ponto,
são de responsabilidade dos consumidores. A recomendação da norma
IEEE 519 limita a distorção dos harmônicos no Ponto de Acoplamento
Comum (PAC – Ponto físico que liga a concessionária e o consumidor),
sem levar em consideração cada consumidor individualmente.
Tabela 3.1 - Limite da distorção da tensão
U REDE [kV]
FD uh (%)
FD u (%)
≤ 69,00
3,0
5,0
69,01 - 161,00
1,5
2,5
≥ 161,01
1,0
1,5
69
Tabela 3.2 - Limite da distorção de corrente para sistema de 120 V até 69 kV
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
3.5.4 Recomendação da Norma Internacional IEEE STD 519-1992
ORDEM HARMÔNICA INDIVIDUAL
h < 11
11 ≤ h <17
17 ≤ h < 23
23 ≤ h < 35
h ≥ 35
FD i (%)
< 20
4,0
2,0
1,5
0,6
0,3
5,0
20 < 50
7,0
3,5
2,5
1,0
0,5
8,0
50 < 100
10,0
4,5
4,0
1,5
0,7
12,0
100 < 1000
12,0
5,5
5,0
2,0
1,0
15,0
> 1000
15,0
7,0
6,0
2,5
1,4
20,0
I SC / I L
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
DISTORÇÃO DO HARMÔNICO DE CORRENTE MÁXIMA EM PERCENTAGEM DE I L
onde: I sc = Corrente de curto-circuito do ponto de acoplamento
entre o consumidor e a concessionária
I L = Demanda máxima de corrente da carga para o ponto de
acoplamento comum
Tabela 3.3 - Limite de distorção de corrente para sistema de 69 kV até 161 kV
DISTORÇÃO DO HARMÔNICO DE CORRENTE MÁXIMA EM PERCENTAGEM DE I L
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
ORDEM HARMÔNICA INDIVIDUAL
I SC / I L
h < 11
11 ≤ h <17
17 ≤ h < 23
23 ≤ h < 35
h ≥ 35
FD i (%)
< 20
2,00
1,00
0,75
0,30
0,15
2,50
20 < 50
3,50
1,75
1,25
0,50
0,25
4,00
50 < 100
5,00
2,25
2,00
0,75
0,35
6,00
100 < 1.000
6,00
2,75
2,50
1,00
0,50
7,50
> 1.000
7,50
3,50
3,00
1,25
0,70
10,00
3.5.5 Recomendação da Norma Internacional IEC 1000 - 2 – 2
70
A norma européia IEC1000, referência mundial para as medições dos
níveis harmônicos em sistemas de distribuição, fornece as principais
características da tensão, no ponto de entrega ao consumidor, em baixa
(tabela 3.4) e média tensão, sob condições normais de operação.
Tabela 3.4 - Níveis de tensão harmônica individual em redes de baixa tensão
Harmônicos ímpares
não múltiplos de 3
Harmônicos ímpares
múltiplos de 3
Harmônicos pares
Ordem do
harmônico
n
Harmônico
de tensão
%
Ordem do
harmônico
n
Harmônico
de tensão
%
Ordem do
harmônico
n
Harmônico
de tensão
%
5
7
11
13
17
19
23
25
> 25
6
5
3,5
3
2
1,5
1,5
1,5
0,2+0,5*25/n
3
9
15
21
> 21
5
1,5
0,3
0,2
0,2
2
4
6
8
10
12
> 12
2
1
0,5
0,5
0,5
0,2
0,2
3.5.6 Recomendação da Eletrobrás
A recomendação brasileira (ELETROBRÁS, 1993) sugere limites
harmônicos por consumidor (tabela 3.5) e globais(tabela 3.6) para
sistemas de tensões inferiores e superiores a 69kV.
Pares
Ímpares
Pares
Ordem
Valor
Ordem
Valor
Ordem
Valor
Ordem
Valor
3 a 25
≥ 27
1,5 %
0,7 %
Todos
0,6 %
3 a 25
≥ 27
0,6 %
0,4 %
Todos
0,3 %
DHTV = 3 %
DHTV = 1,5 %
Tabela 3.6 - Limites globais de tensão em % da tensão fundamental - ELETROBRÁS, 1993
V ≥ 69 kV
V < 69 kV
Ímpares
Pares
Ímpares
Pares
Ordem
Valor
Ordem
Valor
Ordem
Valor
Ordem
Valor
3, 5, 7
9, 11, 13
15 a 25
≥ 27
5%
3%
2%
1%
2, 4, 6
2%
1%
1%
2%
1,5%
1%
0,5%
2, 4, 6
≥8
3, 5, 7
9, 11, 13
15 a 25
≥ 27
≥8
0,5%
DHTv = 6 %
DHTv = 3 %
Onde DHTv = distorção harmônica total da tensão.
71
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
V ≥ 69 kV
V < 69 kV
Ímpares
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Tabela 3.5 - Limites de tensão por consumidor expressos em % da tensão fundamental
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
72
4.1
Introdução
Várias medidas de eficientização e otimização energética não são
implantadas pelos consumidores responsáveis devido aos elevados
custos envolvidos quando comparados aos possíveis decréscimos nas
faturas de energia elétrica. Estas apresentam a quantia total que deve
ser paga pela prestação do serviço público de energia elétrica, referente
a um período especificado, discriminando as parcelas correspondentes.
Assim, compreender a estrutura tarifária e como são calculados os
valores expressos nas notas fiscais de energia elétrica é um parâmetro
importante para a correta tomada de decisão em projetos envolvendo
conservação de energia.
A análise dos elementos que compõem esta estrutura, seja
convencional ou horo-sazonal, é indispensável para uma tomada de
decisão quanto ao uso eficiente da energia. A conta de energia é uma
síntese dos parâmetros de consumo, refletindo a forma como a mesma
é utilizada. Uma análise histórica, com no mínimo 12 meses, apresenta
um quadro rico de informações e torna-se a base de comparação para
futuras mudanças, visando mensurar potenciais de economia. Nesse
sentido, o estudo e acompanhamento das contas de energia tornamse ferramentas importantes para a execução de um gerenciamento
energético em instalações. Além disso, o resultado da análise permite
que o instrumento contratual entre a concessionária e o consumidor
torne-se adequado às necessidades deste, podendo implicar em
redução de despesas com a eletricidade.
Atualmente, o principal instrumento regulatório que estabelece e
consolida as Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica é
a Resolução ANEEL n0 456, de 29 de novembro de 2000. Além deste,
73
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
TARIFAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
4
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
serve como base legal o disposto no Decreto n.º 24.643, de 10 de julho
de 1934 – Código de Águas, no Decreto n.º 41.019, de 26 de fevereiro
de 1957 – Regulamento dos Serviços de Energia Elétrica; nas Leis n.º
8.987, de 13 de fevereiro de 1995 – Regime de Concessão e Permissão
da Prestação dos Serviços Públicos; n.º 9.074, de 7 de julho de 1995
– Normas para Outorga e Prorrogação das Concessões e Permissões
de Serviços Públicos; n.º 8.078, de 11 de setembro de 1990 - Código
de Defesa do Consumidor; n.º 9.427, de 26 de dezembro de 1996
– Instituição da Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL e no
Decreto n.º 2.335, de 6 de outubro de 1997 - Constituição da Agência
Nacional de Energia Elétrica – ANEEL.
O sistema tarifário de energia elétrica é um conjunto de normas
e regulamentos que tem por finalidade estabelecer o preço da
eletricidade para os diferentes tipos de consumidores. O órgão
regulamentador do sistema tarifário vigente é a Agência Nacional de
Energia Elétrica – ANEEL, autarquia sob regime especial, vinculada ao
Ministério das Minas e Energia - MME.
74
Ao longo da história do setor elétrico brasileiro as questões tarifárias,
por um motivo ou outro, sempre estiveram presentes, quer seja do
lado do consumidor, preocupado com os pagamentos de suas contas
mensais, quer seja do lado das empresas concessionárias de energia
elétrica, preocupadas com o fluxo de caixa, equilíbrio econômicofinanceiro e rentabilidade dos seus negócios. Para os consumidores
a tarifa pode servir como um sinal econômico, motivando-o a
economizar energia.
No início do século passado, a entrada da Light canadense no Rio de
Janeiro e em São Paulo foi protegida pela inclusão, nos contratos da
época, de cláusulas prevendo a necessidade de atualizações tarifárias
em decorrência de uma futura desvalorização da moeda brasileira. As
empresas de capital externo precisavam adquirir divisas para honrarem
seus compromissos financeiros externos e também remeterem os
Com o Decreto-lei no 1.383, de 1974, tem-se o estabelecimento da
política nacional de equalização tarifária. Neste mesmo ano de 1974,
foi instituída a Reserva Global de Garantia-RGG, instrumento que
serviu para transferir recursos gerados por empresas rentáveis para
outras menos rentáveis.
Ao longo dos anos, a fixação das tarifas serviu, ora como um
instrumento econômico considerado por muitos como inadequado,
caso da eqüalização tarifária, ora de política antiinflacionária,
como ocorreu no período de 1975 até 1986. Como conseqüência
desta política e de um crescente endividamento externo de algumas
empresas, instalou-se forte crise financeira no setor elétrico. Neste
período de tarifas equalizadas, os reajustes tarifários se baseavam na
evolução do “custo do serviço” das empresas concessionárias de energia
elétrica, composto basicamente pelos custos de operação e manutenção,
mais uma remuneração garantida sobre o capital investido.
Em 1993, com o advento das Leis nos 8.631 e 8.724 e do Decreto
regulamentar no 774, iniciou-se uma nova fase do sistema de tarifas,
buscando, entre outros objetivos, a recuperação do equilíbrio econômicofinanceiro das empresas. A Lei no 8.631 extinguiu o regime de remuneração
garantida, terminou com a equalização tarifária e estabeleceu que a
ELETROBRÁS também destinaria os recursos da Reserva Global de
75
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Ainda na primeira metade do século passado, tem-se um período
caracterizado pela forte presença do Estado na regulamentação
dos serviços de energia elétrica, como pode ser comprovado pela
publicação do Código de Águas, em 10 de julho de 1934, (Decreto no
24.643), e da adoção do regime tarifário de serviço pelo custo (Decreto
no 41.019, de 26/02/57).
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
dividendos. Um caminho encontrado foi a introdução da chamada
cláusula ouro, onde as tarifas eram definidas parcialmente em papelmoeda e em ouro, atualizada esta última pelo câmbio médio mensal.
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Reversão - RGR para, entre outras finalidades, a reativação do programa
de conservação de energia elétrica, mediante projetos específicos. Este fato
possibilitou estimular e injetar uma soma significativa de recursos nos
programas do Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
- PROCEL. Outras importantes alterações foram a solução para os débitos
acumulados da União para com o setor elétrico (Conta Resultados a
Compensar – CRC) e a implantação de uma nova sistemática para o
reajuste das tarifas. A partir da referida Lei, passou-se a aplicar uma fórmula
paramétrica que garantia às concessionárias o reajuste das tarifas iniciais,
propostas com base nos seus custos, por indicadores específicos destes
custos. As tarifas seriam revisadas a cada três anos. Na prática, tentouse garantir aos concessionários um repasse para as tarifas das variações
ocorridas nos seus custos.
76
Com a implantação do Plano Real, através da Lei no 9.069, de 29 de
junho de 1994, as tarifas foram convertidas em Real (URV) pela média
dos valores praticados nos meses de dezembro de 1993 a março de
1994. A fórmula paramétrica definida em 1993 ficou suspensa, sendo
que se estabeleceu a condição de não poder ocorrer reajuste de tarifas
em prazo inferior a um ano. Em novembro de 1995, para as unidades
consumidoras classificadas como Residencial, foram alteradas as faixas
de desconto, extinguindo-se a progressividade para os clientes não
enquadrados como baixa renda, ao mesmo tempo em que se reduziram
os descontos existentes para as menores faixas de consumo. Dentro da
classe Residencial, criou-se a subclasse Residencial Baixa Renda, com
o objetivo de manter os subsídios para as menores faixas de consumo,
dos menos favorecidos economicamente.
As leis no 8.987, de 13 de fevereiro de 1995 e no 9.074, de 07 de julho
de 1995, que dispõem sobre o regime das concessões, constituem
importante marco legal para o setor elétrico, estabelecendo novas
diretrizes para a administração das tarifas. Com a lei no 8.987, a
política tarifária sofre nova alteração, instituindo-se o conceito de
“tarifa pelo preço”. Ou seja, visando dar maiores incentivos à busca por
Uma importante mudança no sistema tarifário brasileiro ocorreu com
a implantação da tarifa horo-sazonal. O Decreto no 86.463, de 1981, já
determinava que o então existente Departamento Nacional de Águas
e Energia Elétrica – DNAEE, passaria a estabelecer diferenciações nas
tarifas, tendo em vista os períodos do ano e os horários de utilização
da energia. Optou-se, então, pelo emprego da teoria dos custos
marginais, onde o custo marginal de fornecimento reflete o custo
incorrido pelo sistema elétrico para atender o crescimento da carga.
Este sistema tarifário permitiu a implantação de um sinal econômico
para os consumidores, incentivando-os à maior utilização de energia
durante os períodos de menor demanda ou de maior disponibilidade
de oferta pelo sistema elétrico. A THS, como é também conhecida
a tarifa horo-sazonal, teve suas primeiras portarias publicadas em
1982, sendo que a portaria DNAEE no 33, de 11 de fevereiro de
1988, consolidava todas as anteriores. A modalidade THS também
prevê contemplar os consumidores de baixa tensão, notadamente
os residenciais, através da tarifa amarela. Algumas concessionárias
realizaram projetos pilotos de tarifa amarela, autorizadas na época pelo
DNAEE, através da Portaria no 740, de 7 de novembro de 1994.
77
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Cabe ainda destacar a introdução nos contratos de concessão de
cláusulas de garantia de preço, com fórmula de reajuste anual e
critérios de revisões periódicas e extraordinárias; a introdução de
mecanismos de competição com livre negociação de tarifas com a
criação dos “Consumidores Livres”; promoção da desverticalização das
atividades setoriais, visando dar transparência à definição dos preços
de geração, transmissão, distribuição e comercialização.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
eficiência e redução de custos, as tarifas seriam fixadas num processo
licitatório onde a concessão seria dada ao agente que solicitasse a
menor tarifa ou, alternativamente, uma vez fixadas no edital as tarifas
iniciais, a concessão seria dada ao agente que oferecesse o maior
pagamento pela concessão.
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
O sistema de tarifação horo-sazonal permitiu a diferenciação na
cobrança de energia elétrica de acordo com os períodos do dia
(horários de ponta e fora de ponta) e com os períodos do ano
(seco e úmido). Tal forma de tarifação trouxe vantagens para o
sistema elétrico, pois levou a uma utilização mais racional da
energia. Os consumidores por sua vez passaram a ter alternativas
de deslocamento do seu consumo para períodos em que o custo
é mais baixo, reduzindo gastos. Atualmente, este sistema tarifário
bem como as modificações recentes envolvendo o fator de
potência estão consolidadas na Resolução ANEEL n o 456, de29 de
novembro de 2000.
4.2
Sistema elétrico
O sistema elétrico de potência pode ser subdividido, para facilitar
a compreensão, em sub-sistemas de transmissão, subtransmissão e
distribuição:
» Transmissão: Alta Tensão (AT)
78
Grandes unidades consumidoras: 69 a 500 kV
» Subtransmissão: Média Tensão (MT) e AT
Médias unidades consumidoras: 13,8 a 138 KV
» Distribuição: MT e Baixa Tensão (BT)
Pequenas unidades consumidoras: Residencial, Comercial,
Industrial, Poder Público, Rural
A localização das unidades consumidoras no sistema vai depender,
basicamente, da característica de consumo de energia, isto é, de acordo
com sua potência elétrica. Em sistemas de distribuição podem-se
relacionar as cargas envolvidas da seguinte forma:
» carga da unidade consumidora;
» carga do transformador;
» carga de uma rede primária ou linha de distribuição;
É importante considerar que o regime dessas cargas não é fixo, varia
de um valor mínimo a um valor máximo. Assim, o sistema deve estar
preparado para atender a esse valor máximo. Deve-se considerar, ainda,
que os valores máximos dessas cargas não ocorrem ao mesmo tempo,
e para que não ocorra um superdimensionamento do sistema deve-se
considerar uma diversidade de consumo para cada um dos níveis de carga.
As curvas de carga variam de acordo com as características de uso e
hábito das unidades consumidoras. Assim, as unidades consumidoras
residencial, industrial, comercial, rural, iluminação pública etc.,
apresentam efeitos combinados sobre o sistema elétrico.
4.3
Definições e conceitos
79
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Para facilitar a compreensão dos conceitos e definições que virão a
seguir, suponha a curva de carga apresentada pela figura 4.1. Esta
curva representa as potências médias medidas em intervalos de 15 em
15 minutos de uma unidade consumidora.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
» carga de uma subestação.
Figura 4.1 - Curva de carga típica de uma
unidade consumidora, ao longo de um dia
4.3.1 Energia elétrica ativa
É o uso da potência ativa durante qualquer intervalo de tempo, sua
unidade usual é o quilowatt-hora (kWh). Uma outra definição é
“energia elétrica que pode ser convertida em outra forma de energia”.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
4.3.2 Energia elétrica reativa
É a energia elétrica que circula continuamente entre os diversos campos
elétricos e magnéticos de um sistema de corrente alternada, sem
produzir trabalho, expressa em quilovolt-ampère-reativo-hora (kvarh).
4.3.3 Demanda
80
É a média das potências elétricas ativas ou reativas, solicitadas ao
sistema elétrico pela parcela da carga instalada em operação na
unidade consumidora, durante um intervalo de tempo especificado.
Assim, esta potência média, expressa em quilowatts (kW), pode ser
calculada dividindo-se a energia elétrica absorvida pela carga em
um certo intervalo de tempo Δt, por este intervalo de tempo Δt. Os
medidores instalados no Brasil operam com intervalo de tempo Δt =
15 minutos (Decreto n° 62724 de maio de 1968).
4.3.4 Demanda máxima
É a demanda de maior valor verificada durante um certo período
(diário, mensal, anual etc.). Ver figura 4.2.
4.3.5 Demanda média
É a relação entre a quantidade de energia elétrica (kWh) consumida
durante um certo período de tempo e o número de horas desse
período. Ver figura 4.2.
4.3.6 Demanda medida
É a maior demanda de potência ativa, verificada por medição,
integralizada no intervalo de 15 (quinze) minutos durante o período de
faturamento, expressa em quilowatts (kW). Considerando um ciclo de
faturamento de 30 dias, tem-se 720 horas e 2880 intervalos de 15 min.
4.3.7 Demanda contratada
81
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
É a demanda de potência ativa a ser obrigatória e continuamente
disponibilizada pela concessionária, no ponto de entrega, conforme
valor e período de vigência fixados no contrato de fornecimento e que
deverá ser integralmente paga, seja ou não utilizada, durante o período
de faturamento, expressa em quilowatts (kW). A figura 4.3 exemplifica
a demanda contratada.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Figura 4.2 - Demandas máxima e média
de uma curva de carga
Figura 4.3 - Demanda contratada para a
curva de carga da unidade consumidora
4.3.8 Demanda faturável
É o valor da demanda de potência ativa, identificada de acordo com
os critérios estabelecidos e considerada para fins de faturamento, com
aplicação da respectiva tarifa, expressa em quilowatts (kW).
O Fator de Carga (FC) é a razão entre a demanda média (DMED) e
a demanda máxima (DMAX) da unidade consumidora, ocorridas no
mesmo intervalo de tempo (Δ t) especificado.
sendo:
82
Obs: O FC pode ser calculado considerando um dia, uma semana,
um mês etc..
As figuras 4.4 e 4.5 mostram a relação entre a demanda média
e a máxima, através das áreas geradas pela curva de carga da
unidade consumidora.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
4.3.9 Fator de carga
Figura 4.4 - Consumo de energia baseado
na demanda média
Verifica-se, então, que o fator de carga pode ser expresso pela relação
entre o consumo real de energia e o consumo que haveria se a carga
solicitasse, durante todo o tempo, de uma potência constante e igual à
demanda máxima. Deve-se procurar trabalhar com um Fator de Carga
o mais próximo possível da unidade.
4.3.10 Fator de potência
O fator de potência é a razão entre a energia elétrica ativa e a raiz
quadrada da soma dos quadrados das energias elétricas ativa e reativa,
consumidas num mesmo período especificado.
4.3.11 Horários Fora de Ponta e de Ponta
O horário de ponta (P) é o período definido pela concessionária
e composto por 3 (três) horas diárias consecutivas, exceção feita
aos sábados, domingos e feriados nacionais, considerando as
características do seu sistema elétrico. O horário fora de ponta (F) é
o período composto pelo conjunto das horas diárias consecutivas e
83
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Pode-se observar que a relação entre o consumo de energia devido à
demanda média, pelo consumo de energia devido à demanda máxima,
se traduz no Fator de Carga da unidade consumidora.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Figura 4.5 - Consumo de energia baseado
na demanda máxima
Figura 4.6 - Horários de ponta e fora de
ponta para uma unidade consumidora
Estes horários são definidos pela concessionária em virtude,
principalmente, da capacidade de fornecimento que a mesma
apresenta. A curva de fornecimento de energia típica de uma
concessionária pode ser vista através da figura 4.7, onde o maior valor
de demanda ocorre geralmente no horário de ponta.
84
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
complementares àquelas definidas no horário de ponta. A figura 4.6
apresenta um exemplo do exposto.
Figura 4.7 - Curva típica de fornecimento
de potência de uma concessionária
4.3.12 Períodos Seco e Úmido
4.3.13 Consumidor
Pessoa física ou jurídica, ou comunhão de fato ou de direito,
legalmente representada, que solicitar a concessionária o fornecimento
de energia elétrica e assumir a responsabilidade pelo pagamento das
faturas e pelas demais obrigações fixadas em normas e regulamentos
da ANEEL, assim vinculando-se aos contratos de fornecimento, de uso
e de conexão ou de adesão, conforme cada caso.
4.3.14 Unidade Consumidora
Conjunto de instalações e equipamentos elétricos caracterizado pelo
recebimento de energia elétrica em um só ponto de entrega, com
medição individualizada e correspondente a um único consumidor.
4.4 Tensão de Fornecimento
As Condições Gerais de Fornecimento de Energia Elétrica são
estabelecidas pela Resolução ANEEL n0 456. Neste documento, as
unidades consumidoras são divididas em grupos, distinguindo-se
85
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
O período seco (S) corresponde ao período de 7 (sete) meses
consecutivos iniciando-se em maio e finalizando-se em novembro
de cada ano; é, geralmente, o período com pouca chuva. O período
úmido (U) corresponde ao período de 5 (cinco) meses consecutivos,
compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras de
dezembro de um ano a abril do ano seguinte; é, geralmente, o
período com mais chuva.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Estes períodos guardam, normalmente, uma relação direta com os
períodos onde ocorrem as variações de cheias dos reservatórios de
água utilizados para a geração de energia elétrica.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
uns dos outros pelo nível de tensão de fornecimento, apresentando
cada um deles valores definidos de tarifa. Este nível de tensão está
relacionado com a carga instalada na unidade consumidora. Competirá
à concessionária estabelecer e informar ao interessado a tensão de
fornecimento para a unidade consumidora, com observância dos
seguintes limites:
I - tensão secundária de distribuição: quando a carga instalada
na unidade consumidora for igual ou inferior a 75 kW;
II - tensão primária de distribuição inferior a 69 kV: quando a
carga instalada na unidade consumidora for superior a 75 kW
e a demanda contratada ou estimada pelo interessado, para o
fornecimento, for igual ou inferior a 2.500 kW;
III - tensão primária de distribuição igual ou superior a 69 kV:
quando a demanda contratada ou estimada pelo interessado,
para o fornecimento, for superior a 2.500 kW.
86
A empresa concessionária prestadora de serviço público de energia
elétrica poderá estabelecer a tensão do fornecimento sem observar os
limites anteriores, quando a unidade consumidora incluir-se em um
dos seguintes casos:
I - for atendível, em princípio, em tensão primária de
distribuição, mas situar-se em prédio de múltiplas unidades
consumidoras predominantemente passíveis de inclusão no
critério de fornecimento em tensão secundária de distribuição,
conforme o inciso I, art. 6º, e não oferecer condições para ser
atendida nesta tensão;
II - estiver localizada em área servida por sistema subterrâneo
de distribuição, ou prevista para ser atendida pelo referido
sistema de acordo com o plano já configurado no Programa de
Obras da concessionária;
III - estiver localizada fora de perímetro urbano;
IV - tiver equipamento que, pelas suas características de
funcionamento ou potência, possa prejudicar a qualidade do
fornecimento a outros consumidores; e
Para fins de faturamento, as unidades consumidoras são agrupadas
em dois grupos tarifários, definidos, principalmente, em função da
tensão de fornecimento e também, como conseqüência, em função
da demanda. Se a concessionária fornece energia em tensão inferior
a 2300 Volts, o consumidor é classificado como sendo do “Grupo B”
(baixa tensão); se a tensão de fornecimento for maior ou igual a 2300
Volts, será o consumidor do “Grupo A” (alta tensão). Estes grupos
foram assim definidos:
4.4.1 Grupo A
Grupamento composto de unidades consumidoras com fornecimento
em tensão igual ou superior a 2,3 kV, ou, ainda, atendidas em tensão
inferior a 2,3 kV a partir de sistema subterrâneo de distribuição e
faturadas neste Grupo, em caráter opcional, nos termos definidos na
Resolução ANEEL n0 456, caracterizado pela estruturação tarifária
binômia e subdividido nos subgrupos A1, A2, A3, A3a, A4 e AS. A
tabela 4.1 apresenta estes subgrupos.
87
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
O responsável por uma unidade consumidora atendível, a princípio,
em tensão primária de distribuição, segundo os limites apresentados
acima, poderá optar por tensão de fornecimento diferente daquela
estabelecida pela concessionária, desde que, havendo viabilidade
técnica do sistema elétrico, assuma os investimentos adicionais
necessários ao atendimento no nível de tensão pretendido.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
V - havendo conveniência técnica e econômica para o
sistema elétrico da concessionária e não acarretar prejuízo ao
interessado.
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Tabela 4.1 - Tensão de Fornecimento - Grupo A
Subgrupo
Tensão de Fornecimento
A1
≥ 230 kV
A2
88 kV a 138 kV
A3
69 kV
A3a
30 kV a 44 kV
A4
2,3 kV a 25 kV
AS
Subterrâneo
4.4.2 Grupo B
Grupamento composto de unidades consumidoras com
fornecimento em tensão inferior a 2,3 kV, ou, ainda, atendidas
em tensão superior a 2,3 kV e faturadas neste Grupo, nos
termos definidos na Resolução ANEEL n o 456, caracterizado
pela estruturação tarifária monômia e subdividido nos
seguintes subgrupos:
a) subgrupo B1 - residencial;
b) subgrupo B1 - residencial baixa renda;
88
c) subgrupo B2 - rural;
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
d) subgrupo B2 - cooperativa de eletrificação rural;
e) subgrupo B2 - serviço público de irrigação;
f ) subgrupo B3 - demais classes;
g)subgrupo B4 - iluminação pública.
As tarifas aplicáveis aos fornecimentos de energia elétrica para
iluminação pública serão estruturadas de acordo com a localização do
ponto de entrega, a saber:
I - tarifa B4a: aplicável quando o Poder Público for o
proprietário do sistema de iluminação pública;
II - tarifa B4b: aplicável quando o sistema de iluminação
pública for de propriedade da concessionária.
Estrutura Tarifária
A estrutura tarifária é um conjunto de tarifas aplicáveis aos componentes
de consumo de energia elétrica e/ou à demanda de potência ativa, de
acordo com a modalidade de fornecimento de energia elétrica.
4.5.1 Estrutura Tarifária Convencional
Esta estrutura é caracterizada pela aplicação de tarifas de consumo de
energia elétrica e/ou demanda de potência, independentemente, das
horas de utilização do dia e dos períodos do ano.
4.5.2 Estrutura Tarifária Horo-Sazonal
Esta estrutura tarifária se caracteriza pela aplicação de tarifas
diferenciadas de consumo de energia elétrica e de demanda de
potência de acordo com as horas de utilização do dia e dos períodos do
ano, conforme especificação a seguir:
a) tarifa Azul: modalidade estruturada para aplicação de tarifas
diferenciadas de consumo de energia elétrica de acordo com as
horas de utilização do dia e os períodos do ano, bem como de
tarifas diferenciadas de demanda de potência de acordo com as
horas de utilização do dia;
b) tarifa Verde: modalidade estruturada para aplicação de
tarifas diferenciadas de consumo de energia elétrica de acordo
89
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
4.5
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Obs.: para efeito de aplicação de tarifas, a Resolução ANEEL no
456 apresenta a classificação das unidades consumidoras com
as respectivas classes e subclasses, como por exemplo, unidade
consumidora classe Rural e respectiva subclasse Agropecuária.
com as horas de utilização do dia e os períodos do ano, bem
como de uma única tarifa de demanda de potência;
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
c) horário de ponta (P): é o período definido pela
concessionária e composto por 3 (três) horas diárias
consecutivas, exceção feita aos sábados, domingos e
feriados nacionais, considerando as características do seu
sistema elétrico;
d) horário fora de ponta (F): período composto pelo
conjunto das horas diárias consecutivas e complementares
àquelas definidas no horário de ponta;
e) período úmido (U): período de 5 (cinco) meses
consecutivos, compreendendo os fornecimentos
abrangidos pelas leituras de dezembro de um ano a abril
do ano seguinte;
f ) período seco (S): período de 7 (sete) meses consecutivos,
compreendendo os fornecimentos abrangidos pelas leituras
de maio a novembro.
90
4.5.3 Critérios de Inclusão
Os critérios de inclusão na estrutura tarifária convencional ou
horo-sazonal aplicam-se às unidades consumidoras do Grupo “A”,
conforme as condições apresentadas a seguir, estabelecidas na
Resolução ANEEL n o 456.
I - na estrutura tarifária convencional: para as unidades
consumidoras atendidas em tensão de fornecimento inferior a
69 kV, sempre que for contratada demanda inferior a 300 kW
e não tenha havido opção pela estrutura tarifária horo-sazonal
nos termos do item IV;
II - compulsoriamente na estrutura tarifária horo-sazonal,
com aplicação da Tarifa Azul: para as unidades consumidoras
atendidas pelo sistema elétrico interligado e com tensão de
fornecimento igual ou superior a 69 kV;
b) a unidade consumidora faturada na estrutura tarifária
convencional houver apresentado, nos últimos 11 (onze) ciclos de
faturamento, 3 (três) registros consecutivos ou 6 (seis) alternados
de demandas medidas iguais ou superiores a 300 kW; e
IV - opcionalmente na estrutura tarifária horo-sazonal,
com aplicação da Tarifa Azul ou Verde, conforme opção do
consumidor: para as unidades consumidoras atendidas pelo
sistema elétrico interligado e com tensão de fornecimento inferior
a 69 kV, sempre que a demanda contratada for inferior a 300 kW.
91
O consumidor poderá optar pelo retorno à estrutura tarifária
convencional, desde que seja verificado, nos últimos 11 (onze) ciclos
de faturamento, a ocorrência de 9 (nove) registros, consecutivos ou
alternados, de demandas medidas inferiores a 300 kW. Especificamente,
para unidades consumidoras classificadas como Cooperativa de
Eletrificação Rural, a inclusão na estrutura tarifária horo-sazonal será
realizada mediante opção do consumidor.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
a) a demanda contratada for igual ou superior a 300 kW em
qualquer segmento horo-sazonal; ou
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
III - compulsoriamente na estrutura tarifária horo-sazonal,
com aplicação da Tarifa Azul, ou Verde se houver opção do
consumidor: para as unidades consumidoras atendidas pelo
sistema elétrico interligado e com tensão de fornecimento
inferior a 69 kV, quando:
4.6
Faturamento
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
4.6.1 Generalidades
A fatura de energia elétrica é a nota fiscal que apresenta a quantia
total que deve ser paga pela prestação do serviço público de energia
elétrica, referente a um período especificado, discriminando as
parcelas correspondentes. O valor líquido da fatura é o valor em
moeda corrente, resultante da aplicação das respectivas tarifas de
fornecimento, sem incidência de imposto, sobre os componentes de
consumo de energia elétrica ativa, de demanda de potência ativa,
de uso do sistema, de consumo de energia elétrica e demanda de
potência reativas excedentes. Para as unidades consumidoras do
Grupo B, tem-se um valor mínimo faturável referente ao custo de
disponibilidade do sistema elétrico, de acordo com os limites fixados
por tipo de ligação.
92
Segundo a Resolução ANEEL no 456, a concessionária deve
efetuar as leituras, bem como os faturamentos, em intervalos de
aproximadamente 30 (trinta) dias, observados o mínimo de 27 (vinte e
sete) e o máximo de 33 (trinta e três) dias, de acordo com o calendário
respectivo. O faturamento inicial deve corresponder a um período não
inferior a 15 (quinze) nem superior a 47 (quarenta e sete) dias.
A concessionária é obrigada a instalar equipamentos de medição nas
unidades consumidoras, exceto em casos especiais, definidos na legislação,
como por exemplo, para fornecimento destinado para iluminação pública.
O fator de potência das instalações da unidade consumidora, para
efeito de faturamento, deverá ser verificado pela concessionária por
meio de medição apropriada, observados os seguintes critérios:
I - unidade consumidora do Grupo A: de forma
obrigatória e permanente;
II - unidade consumidora do Grupo B: de forma facultativa,
sendo admitida a medição transitória, desde que por um
período mínimo de 7 (sete) dias consecutivos.
I - monofásico e bifásico a 2 (dois) condutores: valor em moeda
corrente equivalente a 30 kWh;
II - bifásico a 3 (três) condutores: valor em moeda corrente
equivalente a 50 kWh;
III - trifásico: valor em moeda corrente equivalente a 100 kWh.
Os valores mínimos serão aplicados sempre que o consumo,
medido ou estimado, for inferior aos referidos acima e quando
for constatado, no ciclo de faturamento, consumo medido ou
estimado inferior, a diferença resultante não será objeto de
futura compensação.
4.6.3 Faturamento de Unidade Consumidora do Grupo A
4.6.3.1 CRITÉRIOS DE FATURAMENTO
O faturamento de unidade consumidora do Grupo A, observados, no
fornecimento com tarifas horo-sazonais, os respectivos segmentos, será
realizado com base nos valores identificados por meio dos critérios
descritos a seguir.
93
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
O faturamento de unidade consumidora do Grupo B realiza-se com
base no consumo de energia elétrica ativa, e, quando aplicável, no
consumo de energia elétrica reativa excedente. Os valores mínimos
faturáveis, referentes ao custo de disponibilidade do sistema elétrico,
aplicáveis ao faturamento mensal de unidades consumidoras do Grupo
B, serão os seguintes:
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
4.6.2 Faturamento de Unidade Consumidora do Grupo B
I - demanda faturável: um único valor, correspondente ao
maior dentre os a seguir definidos:
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
a) a demanda contratada ou a demanda medida, no caso
de unidade consumidora incluída na estrutura tarifária
convencional ou horo-sazonal, exceto se classificada como
Rural ou reconhecida como sazonal;
b) a demanda medida no ciclo de faturamento ou 10% (dez
por cento) da maior demanda medida em qualquer dos 11
(onze) ciclos completos de faturamento anteriores, no caso
de unidade consumidora incluída na estrutura tarifária
convencional, classificada como Rural ou reconhecida
como sazonal;
c) a demanda medida no ciclo de faturamento ou 10% (dez
por cento) da demanda contratada, observada a condição
prevista na segunda observação abaixo, no caso de unidade
consumidora incluída na estrutura tarifária horo-sazonal,
classificada como Rural ou reconhecida como sazonal.
94
II - consumo de energia elétrica ativa: um único valor,
correspondente ao maior dentre os a seguir definidos:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
a) energia elétrica ativa contratada, se houver; ou
b) energia elétrica ativa medida no período de faturamento.
III - consumo de energia elétrica e demanda de potência
reativa excedentes: quando o fator de potência da unidade
consumidora, indutivo ou capacitivo, for inferior a 0,92
(noventa e dois centésimos).
Uma parte da fatura de energia elétrica para a unidade consumidora
incluída na estrutura tarifária convencional, pode ser determinada pela
equação que segue:
onde:
CF = Consumo: é a quantidade de energia elétrica ativa faturada
[kWh];
TC = Tarifa de Consumo: é o preço único para o consumo de energia elétrica
R$/kWh];
DF = Demanda: é a quantidade de demanda faturada
[kW];
TD = Tarifa de Demanda: é o valor cobrado por unidade de demanda
[R$/kW];
ICMS = índice do imposto sobre circulação de mercadorias e serviços
[p.u.].
Observações:
» Para fins de faturamento, na impossibilidade de avaliação
do consumo nos horários de ponta e fora de ponta, esta
segmentação será efetuada proporcionalmente ao número de
horas de cada segmento.
» A cada 12 (doze) meses, a partir da data da assinatura do
contrato de fornecimento, deverá ser verificada, por segmento
horário, demanda medida não inferior à contratada em pelo
menos 3 (três) ciclos completos de faturamento, ou, caso
contrário, a concessionária poderá cobrar, complementarmente,
na fatura referente ao 12º (décimo segundo) ciclo, as diferenças
positivas entre as 3 (três) maiores demandas contratadas e as
respectivas demandas medidas.
» Relativamente à unidade consumidora localizada em
área ser vida por sistema subterrâneo ou prevista para ser
atendida pelo referido sistema, de acordo com o programa
de obras da concessionária, o consumidor poderá optar
por faturamento com aplicação das tarifas do Subgrupo
AS, desde que o fornecimento seja feito em tensão
95
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
[R$];
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
VPF = Valor Parcial da Fatura de energia elétrica
secundária de distribuição e possa ser atendido um dos
seguintes requisitos:
I - verificação de consumo de energia elétrica ativa mensal igual
ou superior a 30 MWh em, no mínimo, 3 (três) ciclos completos
e consecutivos nos 6 (seis) meses anteriores à opção; ou
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
II - celebração de contrato de fornecimento fixando demanda
contratada igual ou superior a 150 kW.
4.6.3.2 Tarifa Azul
A Tarifa Azul será aplicada considerando a seguinte estrutura tarifária:
I - demanda de potência (kW):
a) um preço para horário de ponta (P); e
b) um preço para horário fora de ponta (F).
II - consumo de energia (kWh):
a) um preço para horário de ponta em período úmido (PU);
96
b) um preço para horário fora de ponta em período úmido (FU);
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
c) um preço para horário de ponta em período seco (PS); e
d) um preço para horário fora de ponta em período seco (FS).
Uma parte da fatura de energia elétrica, para a unidade consumidora
incluída na estrutura tarifária horo-sazonal azul, é calculada de acordo
com as seguintes expressões:
» No período seco
» No período úmido
onde:
f = índice que indica o horário fora de ponta;
s = índice que indica o período seco;
u = índice que indica o período úmido;
4.6.3.3 Tarifa Verde
A Tarifa Verde será aplicada considerando a seguinte estrutura tarifária:
I - demanda de potência (kW): um preço único.
II - consumo de energia (kWh):
a) um preço para horário de ponta em período úmido (PU);
b) um preço para horário fora de ponta em período úmido (FU);
97
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
p = índice que indica o horário de ponta;
d) um preço para horário fora de ponta em período seco (FS).
Uma parte da fatura de energia elétrica para a unidade consumidora
incluída na estrutura tarifária horo-sazonal verde é calculado de
acordo com as seguintes expressões:
» No período seco
» No período úmido
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
c) um preço para horário de ponta em período seco (PS); e
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Observações:
» A ANEEL pode autorizar, mediante fundamentada
justificativa técnica da concessionária, a adoção de
horários de ponta ou de fora de ponta e de períodos
úmidos ou secos diferentes daqueles estabelecidos, em
decorrência das características operacionais do subsistema
elétrico de distribuição ou da necessidade de estimular o
consumidor a modificar o perfil de consumo e/ou demanda
da unidade consumidora.
98
» Com o propósito de permitir o ajuste da demanda a ser
contratada, a concessionária deve oferecer ao consumidor
um período de testes, com duração mínima de 3 (três) ciclos
consecutivos e completos de faturamento, durante o qual
será faturável a demanda medida, observados os respectivos
segmentos horo-sazonais, quando for o caso. A concessionária
pode dilatar o período de testes mediante solicitação
fundamentada do consumidor.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
4.6.3.4 Tarifa de Ultrapassagem
Sobre a parcela da demanda medida, que superar a respectiva demanda
contratada, será aplicada uma tarifa com valor majorado, denominada
tarifa de ultrapassagem, caso aquela parcela seja superior aos limites
mínimos de tolerância a seguir fixados:
I - 5% (cinco por cento) para unidade consumidora atendida
em tensão de fornecimento igual ou superior a 69 kV; e
II - 10% (dez por cento) para unidade consumidora atendida
em tensão de fornecimento inferior a 69 kV.
» Ultrapassagem na Ponta:
» Ultrapassagem Fora da Ponta:
b) Tarifa Verde
99
onde:
DM = demanda medida
[kW];
DC = demanda contratada
[kW];
TU = tarifa de ultrapassagem
p = índice que indica horário de ponta;
f = índice que indica horário fora de ponta.
[R$/kW];
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
a) Tarifa Azul
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Esta tarifa de ultrapassagem aplicável a unidade consumidora faturada
na estrutura tarifária convencional, será correspondente a 3 (três)
vezes o valor da tarifa normal de fornecimento. Quando inexistir
o contrato por motivo atribuível exclusivamente ao consumidor e
o fornecimento não estiver sendo efetuado no período de testes, a
concessionária aplicará a tarifa de ultrapassagem sobre a totalidade da
demanda medida. O faturamento da ultrapassagem da demanda (FDU)
será feito segundo as seguintes expressões:
4.6.3.5 Resumo do Faturamento Tarifário
A tabela 4.2 apresenta as modalidades de faturamento tarifário resumidamente.
Tabela 4.2 - Resumo das modalidades de faturamento
AZUL
VERDE
CONVENCIONAL
Um preço para ponta
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Demanda (kW)
Preço único
Preço único
Um preço para fora de ponta
Um preço - ponta - período úmido
Um preço - fora de ponta - período úmido
Consumo (kWh)
Preço único
Um preço - ponta - período seco
Um preço - fora de ponta - período seco
4.6.4 ETST - Energia Temporária para Substituição
100
É a energia suplementar à energia firme, ocasionalmente, disponível
em sistemas de origem hidráulica, em decorrência de condições
favoráveis, podendo seu fornecimento ser interrompido, a qualquer
momento, por períodos e critérios estabelecidos contratualmente.
Destina-se à unidades consumidoras atendidas em tensão
superior a 2,3 kV ou sistema subterrâneo, Grupo A e Subgrupo AS
respectivamente, para uso exclusivo em processos bioenergéticos, em
substituição a outras fontes energéticas.
4.6.4.1 Requisitos necessários
Carta solicitando a Energia Temporária para Substituição - ETST,
contendo as seguintes informações:
» cronograma de demandas em função da entrada em operação
dos equipamentos, sendo que os valores poderão ser, no
máximo iguais à potência nominal desses equipamentos;
» montante mensal de energia elétrica a ser contratado
deverá ser estabelecido em função do regime operativo
do equipamento elétrico, sendo que o valor máximo não
poderá exceder ao calculado conforme a expressão a seguir:
EE = kW x 665 horas
kW = demanda contratada
[kW];
665 = número médio de horas mensal do segmento fora de ponta
[h].
» a quantidade, tipo e as características dos
equipamentos que serão substituídos e/ou evitados, bem
como os instalados;
» a quantidade mensal e tipo dos insumos energéticos que
deixarão de ser utilizados.
4.6.5 ICMS: Cobrança E Sua Aplicação
O Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Ser viços ICMS incidente sobre o fornecimento de energia elétrica.é
um imposto cujas taxas são definidas em lei estadual. Cabe à
concessionária, na qualidade de contribuinte legal e substituto
tributário do referido imposto, dentro de sua área de concessão,
apenas a tarefa de recolher ao Erário Estadual as quantias
cobradas nas Faturas de Energia Elétrica. O ICMS é devido por
todos os consumidores.
O cálculo do ICMS é efetuado de forma onde o montante do
imposto integra a sua própria base de cálculo (cálculo por dentro).
101
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
EE = montante máximo mensal de energia elétrica a ser contratada [kWh];
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
onde:
Para operacionalizar o cálculo é adotada a fórmula abaixo,
definida pelo Conselho de Política Fazendária - Confaz:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
onde:
4.6.6
102
F = Fornecimento
[R$];
X = Alíquota / 100
[pu].
Cobrança de Multa e seu Percentual
Na hipótese de atraso no pagamento da fatura, sem prejuízo de outros
procedimentos previstos na legislação aplicável, será cobrada multa
limitada ao percentual máximo de 2 % (dois por cento) sobre o valor
total da fatura em atraso, cuja cobrança não poderá incidir sobre o
valor da multa eventualmente apresentada na fatura anterior. O mesmo
percentual incidirá sobre a cobrança de outros serviços prestados,
exceto quando o contrato entre o consumidor e o prestador do serviço
estipular percentual menor.
4.6.7 Fator de Potência ou Energia Reativa Excedente
4.6.7.1 Introdução
As mudanças ocorridas com o fator de potência tiveram início
na Portaria DNAEE n° 1569, de 23/12/1993 e, atualmente, estão
consolidadas na Resolução ANEEL n 0 456, de 29 de novembro
de 2000. O fator de potência (FP) é um índice que reflete como a
energia está sendo utilizada, mostrando a relação entre a energia
realmente útil (ativa – W) e a energia total (aparente – VA),
fornecida pelo sistema elétrico.
O faturamento correspondente ao consumo de energia elétrica e à demanda
de potência reativas excedentes pode ser feito de duas formas distintas:
» por avaliação horária: através de valores de energia ativa
e reativa medidas de hora em hora durante o ciclo de
faturamento, obedecendo aos períodos para verificação das
energias reativas indutiva e capacitiva;
» por avaliação mensal: através de valores de energia ativa e
reativa medidas durante o ciclo de faturamento.
Os novos critérios para faturamento regulamentam a cobrança de
excedente de energia reativa abandonando a figura do “ajuste por
baixo fator de potência” a qual sempre se associou a idéia de multa.
O excedente de reativo indutivo ou capacitivo, que ocorre quando o
fator de potência indutivo ou capacitivo é inferior ao fator de potência
de referência, 0,92, é cobrado utilizando-se as tarifas de fornecimento
de energia ativa. Surge então o conceito de energia ativa reprimida,
ou seja, a cobrança pela circulação de excedente de reativo no sistema
elétrico.
4.6.7.2 Faturamento do Fator de Potência por Posto Horário
Para unidade consumidora faturada na estrutura tarifária horo-sazonal
ou na estrutura tarifária convencional com medição apropriada,
103
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
A energia reativa capacitiva passa a ser medida e faturada. Sua medição será
feita no período entre 23 h e 30 min e 6 h e 30 min e a medição da energia
reativa indutiva passa a ser limitada ao período diário complementar.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
A resolução fixa o fator de potência de referência “fr”, indutivo ou
capacitivo, em 0,92 como limite mínimo permitido para as instalações
elétricas das unidades consumidoras. Para as unidades consumidoras
do Grupo A, a medição do FP será obrigatória e permanente, enquanto
que para aquelas do Grupo B, a medição será facultativa.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
o faturamento correspondente ao consumo de energia elétrica e à
demanda de potência reativas excedentes será calculado de acordo com
as seguintes fórmulas:
onde:
FER(p) = valor do faturamento, por posto horário “p”, correspondente
ao consumo de energia reativa excedente à quantidade permitida pelo
fator de potência de referência “f r”, no período de faturamento;
CAt = consumo de energia ativa medida em cada intervalo de 1 (uma)
hora “t”, durante o período de faturamento;
f r = fator de potência de referência igual a 0,92;
104
ft = fator de potência da unidade consumidora, calculado em cada intervalo
“t” de 1 (uma) hora, durante o período de faturamento, considerando as
definições dispostas na observação 1 apresentada neste item;
TCA(p) = tarifa de energia ativa, aplicável ao fornecimento em cada
posto horário “p”;
FDR(p) = valor do faturamento, por posto horário “p”, correspondente
à demanda de potência reativa excedente à quantidade permitida pelo
fator de potência de referência “f r” no período de faturamento;
DAt = demanda medida no intervalo de integralização de 1 (uma) hora
“t”, durante o período de faturamento;
DF(p) = demanda faturável em cada posto horário “p” no período
de faturamento;
TDA(p) = tarifa de demanda de potência ativa aplicável ao
fornecimento em cada posto horário “p”;
p = indica posto horário, ponta ou fora de ponta, para as tarifas horosazonais ou período de faturamento para a tarifa convencional; e
n = número de intervalos de integralização “t”, por posto horário “p”, no
período de faturamento.
Observações:
1. Nas fórmulas FER(p) e FDR(p) serão considerados:
a) durante o período de 6 horas consecutivas, compreendido, a
critério da concessionária, entre 23 h e 30 min e 06h e 30 min,
apenas os fatores de potência “f t” inferiores a 0,92 capacitivo,
verificados em cada intervalo de 1 (uma) hora “t”; e
b) durante o período diário complementar ao definido na alínea
anterior, apenas os fatores de potência “ft” inferiores a 0,92
indutivo, verificados em cada intervalo de 1 (uma) hora “t”.
2. O período de 6 (seis) horas definido na alínea “a” do
parágrafo anterior deverá ser informado pela concessionária
aos respectivos consumidores com antecedência mínima de 1
(um) ciclo completo de faturamento.
3. Havendo montantes de energia elétrica estabelecidos em
contrato, o faturamento correspondente ao consumo de energia
105
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
t = indica intervalo de 1 (uma) hora, no período de faturamento;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
MAX = função que identifica o valor máximo da fórmula, dentro dos
parênteses correspondentes, em cada posto horário “p”;
reativa, verificada por medição apropriada, que exceder às
quantidades permitidas pelo fator de potência de referência “f r”,
será calculado de acordo com a seguinte fórmula:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
onde:
FER(p) = valor do faturamento, por posto horário “p”, correspondente
ao consumo de energia reativa excedente à quantidade permitida pelo
fator de potência de referência “f r”, no período de faturamento;
CAt = consumo de energia ativa medida em cada intervalo de 1 (uma)
hora “t”, durante o período de faturamento;
f r = fator de potência de referência igual a 0,92;
106
ft = fator de potência da unidade consumidora, calculado em cada intervalo
“t” de 1 (uma) hora, durante o período de faturamento, considerando as
definições dispostas na observação 1 apresentada neste item;
CF(p) = consumo de energia elétrica ativa faturável em cada posto
horário “p” no período de faturamento; e
TCA(p) = tarifa de energia ativa, aplicável ao fornecimento em cada
posto horário “p”.
4.6.7.3 Faturamento do Fator de Potência por Valor Médio
Para unidade consumidora faturada na estrutura tarifária convencional,
enquanto não forem instalados equipamentos de medição que permitam
a aplicação das fórmulas apresentadas anteriormente, a concessionária
poderá realizar o faturamento de energia e demanda de potência reativas
excedentes utilizando as seguintes fórmulas:
CA = consumo de energia ativa medida durante o período de faturamento;
f r = fator de potência de referência igual a 0,92;
f m = fator de potência indutivo médio das instalações elétricas da
unidade consumidora, calculado para o período de faturamento;
TCA = tarifa de energia ativa, aplicável ao fornecimento;
FDR = valor do faturamento total correspondente à demanda de
potência reativa excedente à quantidade permitida pelo fator de
potência de referência, no período de faturamento;
DM = demanda medida durante o período de faturamento;
DF = demanda faturável no período de faturamento; e
TDA = tarifa de demanda de potência ativa aplicável ao fornecimento.
Observação:
1. Havendo montantes de energia elétrica estabelecidos em
contrato, o faturamento correspondente ao consumo de energia
107
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
FER = valor do faturamento total correspondente ao consumo de
energia reativa excedente à quantidade permitida pelo fator de
potência de referência, no período de faturamento;
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
onde:
reativa, verificada por medição apropriada, que exceder às
quantidades permitidas pelo fator de potência de referência “f r”,
será calculado de acordo com a seguinte fórmula:
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
onde:
FER = valor do faturamento total correspondente ao consumo de
energia reativa excedente à quantidade permitida pelo fator de
potência de referência, no período de faturamento;
CA = consumo de energia ativa medida durante o período de faturamento;
f r = fator de potência de referência igual a 0,92;
f m = fator de potência indutivo médio das instalações elétricas da
unidade consumidora, calculado para o período de faturamento;
108
CF = consumo de energia elétrica ativa faturável no período de faturamento; e
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
TCA = tarifa de energia ativa, aplicável ao fornecimento.
4.6.7.4 Faturamento do Fator de Potência com base em Medição Transitória
Para unidade consumidora do Grupo B, cujo fator de potência
tenha sido verificado por meio de medição transitória (desde
que por um período mínimo de 7 (sete) dias consecutivos), o
faturamento correspondente ao consumo de energia elétrica
reativa indutiva excedente só poderá ser realizado de acordo com
os seguintes procedimentos:
I - a concessionária deverá informar ao consumidor, via
correspondência específica, o valor do fator de potência
encontrado, o prazo para a respectiva correção, a possibilidade
de faturamento relativo ao consumo excedente, bem como
outras orientações julgadas convenientes;
IV - a partir do recebimento da comunicação do
consumidor, a concessionária terá o prazo de 15 (quinze)
dias para constatar a correção e suspender o faturamento
relativo ao consumo excedente.
4.6.7.5 Outras Considerações sobre o Fator de Potência
A concessionária deverá conceder um período de ajustes, com duração
mínima de 3 (três) ciclos consecutivos e completos de faturamento,
objetivando permitir a adequação das instalações elétricas da unidade
consumidora, durante o qual o faturamento será realizado com base no
valor médio do fator de potência, quando ocorrer:
I - pedido de fornecimento novo passível de inclusão na
estrutura tarifária horo-sazonal;
II - inclusão compulsória na estrutura tarifária horo-sazonal,
conforme disposto no inciso III, ou
III - solicitação de inclusão na estrutura tarifária horosazonal decorrente de opção de faturamento ou mudança
de Grupo tarifário.
109
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
III - findo o prazo e não adotadas as providências, o
fator de potência verificado poderá ser utilizado nos
faturamentos posteriores até que o consumidor comunique
a correção do mesmo; e
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
II - a partir do recebimento da correspondência, o
consumidor disporá do prazo mínimo de 90 (noventa)
dias para providenciar a correção do fator de potência e
comunicar à concessionária;
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
A concessionária poderá dilatar o período de ajustes mediante
solicitação fundamentada do consumidor. Durante o período
de ajustes aqui mencionado, a concessionária informará ao
consumidor os valores dos faturamentos que seriam efetivados e
correspondentes ao consumo de energia elétrica e a demanda de
potência reativas excedentes.
Para fins de faturamento de energia e demanda de potência
reativas excedentes serão considerados somente os valores ou
parcelas positivas das mesmas. Nos faturamentos relativos à
demanda de potência reativa excedente não serão aplicadas as
tarifas de ultrapassagem.
4.7 Análise do Perfil de Utilização da Energia Elétrica
Com a possibilidade de reduções na carga total instalada, a partir do
aumento de eficiência dos sistemas consumidores instalados, deve-se,
também, considerar a otimização da demanda de potência em função
de níveis mais baixos de consumo de kWh.
110
Outras possibilidades de otimização devem ser consideradas, tais como
a análise da opção tarifária e a correção do fator de potência.
4.7.1 Otimização da Demanda de Potência
A análise da demanda tem por objetivo a sua adequação às reais
necessidades da unidade consumidora. São analisadas as demandas de
potência contratada, medidas e as efetivamente faturadas. A premissa
básica é a de se procurar reduzir ou mesmo eliminar as ociosidades e
ultrapassagens de demanda.
Assim, a unidade consumidora estará trabalhando adequadamente
quando os valores de demanda de potência registrados, contratados
e faturados tiverem o mesmo valor, ou, pelo menos, apresentarem
111
Figura 4.9 - Contrato insuficiente de
demanda
Deve-se, nesse ponto, considerar a possibilidade de reduções nas
demandas contratadas em função de alterações nos principais sistemas
consumidores, com a redução das cargas instaladas e a introdução
de controles automatizados para a modulação ótima da carga. Para
assegurar mínimas despesas mensais com a Fatura de Energia Elétrica,
é fundamental a escolha dos valores para as demandas a serem
contratadas junto às concessionárias de eletricidade, que devem ser
adequados às reais necessidades da empresa. Esse procedimento deve
ser observado tanto quando se faz a opção pela estrutura tarifária,
como na renovação periódica do contrato.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Figura 4.8 - Contrato ocioso de demanda
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
valores próximos, pois assim estará pagando por aquilo que realmente
necessita. As figuras 4.8 e 4.9 exemplificam o exposto.
A importância na fixação de valores adequados de contrato reside em
dois pontos importantes da legislação:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
» se a demanda solicitada for inferior à contratada, será
faturada a demanda contratada;
» nos contratos de tarifas horo-sazonais, serão aplicadas
as tarifas de ultrapassagem, caso a demanda registrada
ultrapasse a contratada em porcentuais superiores aos
limites estabelecidos.
Dessa forma, se as demandas contratadas não forem aquelas realmente
necessárias e suficientes para cada segmento horário, haverá elevação
desnecessária dos custos com energia elétrica.
O super ou subdimensionamento das demandas contratadas geram
aumentos de custos que podem e devem ser evitados. O ideal é ser sempre
faturado pelo valor efetivamente utilizado em cada ciclo de faturamento.
112
Outro ponto importante é que, uma vez fixado os valores de
contrato, deve-se supervisionar e controlar o consumo de energia
de forma a evitar que algum procedimento inadequado venha a
provocar uma elevação desnecessária da demanda. Para as empresas,
onde a demanda registrada varia muito ao longo do tempo, pode ser
conveniente a instalação de um sistema automático de supervisão e
controle da demanda.
4.7.2 Análise de Opção Tarifária
A otimização tarifária é a escolha da tarifa mais conveniente
para a unidade consumidora, considerando-se o seu regime de
funcionamento, as características do seu processo de trabalho, bem
como a oportunidade/possibilidade de se fazer modulação de carga.
A simulação realizada com os dados obtidos nas contas de energia
elétrica confirma, ou não, a tarifa utilizada como a mais conveniente,
e com os fatores de carga vigentes e a legislação tarifária em vigor,
aponta a tarifa que proporciona o menor custo médio.
No entanto, é possível dizer que as tarifas horo-sazonais
apresentam maiores possibilidades para gerenciamento das
despesas com energia, permitindo obter menores custos, desde que
se possam minimizar, ou mesmo evitar, o consumo e a demanda
nos horários de ponta.
De maneira geral, para determinar o melhor sistema de tarifação, é
preciso considerar:
» os valores médios mensais de consumo e de demanda em
cada um dos segmentos de ponta e fora de ponta;
» os valores médios mensais a serem faturados em cada um
dos segmentos horo-sazonais, ou os valores respectivos de
demanda e consumo para tarifação convencional; e, também,
os valores de ultrapassagem que porventura ocorram;
» as possibilidades de deslocamento do horário de trabalho
de diversos equipamentos para minimizar o consumo e a
demanda no segmento de ponta;
» as despesas mensais com cada um dos sistemas tarifários.
113
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Não se podem fixar regras definidas para esta escolha, devendo
ser desenvolvida uma análise detalhada do uso de energia elétrica,
identificando-se as horas do dia de maior consumo e as flutuações de
consumo ao longo do ano.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Conforme visto anteriormente, a estrutura tarifária brasileira atual
oferece várias modalidades de tarifas, as quais, em função das
características do consumo de cada empresa, apresentam maiores ou
menores vantagens, em termos de redução de despesas com energia.
4.7.3 Correção do Fator de Potência
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Alguns aparelhos elétricos, como os motores e transformadores,
além de consumirem energia ativa, solicitam também energia reativa
necessária para criar o fluxo magnético que seu funcionamento exige.
Com base na relação entre a energia reativa e ativa, determina-se o
fator de potência indutivo médio num determinado período.
A análise das contas de energia elétrica aponta um fator de
potência médio, na ponta e fora de ponta, que comparado aos
0,92, aponta ou não para a necessidade da implantação de medidas
corretivas, tais como:
» instalação de banco de capacitores estáticos ou automáticos;
» através de motores síncronos;
» aumento do consumo de energia ativa;
» entre outros.
114
Quando o fator de potência é inferior a 0,92, o total desembolsado a
título de consumo de excedente reativo se constituirá num potencial de
economia que poderá ser obtido através das medidas citadas.
4.8 A Importância dos Indicadores de Eficiência Energética
De uma maneira geral, pode-se afirmar que a eficiência
energética aumenta quando se consegue realizar um serviço
e/ou produzir um bem com uma quantidade de energia inferior
a que era usualmente consumida. Para se poder quantificar esta
melhoria utilizam-se os chamados indicadores de eficiência
energética. Dentre os mais comuns e os que apresentam maior
utilização, podem-se destacar:
» consumo específico de energia (CE);
» fator de carga da instalação (FC);
» custo médio de energia.
A análise do consumo de energia (kWh) ou da carga instalada (kW)
em relação ao produto gerado, serviço prestado ou à área ocupada
produz indicadores de desempenho passíveis de comparação à padrões
estabelecidos no país e exterior. Em relação à área ocupada, o índice
W/m2 é determinado e comparado com as edificações tipológicas e
funcionalmente semelhantes, mas, com diferentes níveis de eficiência.
Pode-se, dessa forma, projetar padrões muito mais eficientes de
consumo de energia elétrica, considerando-se a utilização de produtos
e processos de melhor desempenho energético. Para o cálculo do
consumo específico de energia (CE), faz-se:
onde:
115
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
4.8.1 Consumo Específico de Energia (CE)
QP = quantidade de produto ou serviço produzido no mês pela
unidade consumidora;
i = índice referente ao mês de análise do histórico de dados.
Torna-se importante ressaltar que o consumo mensal de energia (CA)
deve coincidir com o período da quantidade de produto ou serviço
produzido no mês (QP). Isto para que não se obtenha resultados
incorretos. Torna-se, portanto, importante saber qual o exato período
de medição do consumo de energia e a real quantidade produzida
neste mesmo período.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
CA = consumo mensal de energia [kWh/mês];
4.8.2 Custo médio de Energia e Fator de Carga da Instalação
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
O custo médio de energia elétrica depende grandemente da forma
como ela é utilizada. Se está sendo usada eficientemente, seu custo
médio é menor e, ao contrário, se o uso não é eficiente.
O fator de carga que é deduzido pelos dados das contas de energia,
é um dos indicadores de eficiência, pois, mostra como a energia está
sendo utilizada ao longo do tempo.
Quanto maior for o fator de carga, menor será o custo do kWh.
Supondo-se a possibilidade de manter, ao longo do ano, o fator de
carga na faixa do mais alto já obtido, no período analisado, projeta-se
uma economia média em cima da fatura mensal de energia.
116
Um fator de carga próximo de 1 indica que as cargas elétricas foram
utilizadas racionalmente ao longo do tempo. Por outro lado, um fator de
carga baixo indica que houve concentração de consumo de energia elétrica
em curto período de tempo, determinando uma demanda elevada. Isto se
dá quando muitos equipamentos são ligados ao mesmo tempo.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Para obter um fator de carga mais elevado existem três formas básicas:
» aumentar o número de horas trabalhadas (ou seja,
aumentando-se o consumo de kWh), porém conservando-se a
demanda de potência;
» otimizar a demanda de potência, conservando-se o mesmo
nível de consumo de kWh;
» atuar simultaneamente nos dois parâmetros acima citados.
Para se avaliar o potencial de economia, neste caso, deve-se observar
o comportamento do fator de carga nos segmentos horo-sazonais e
identificar os meses em que este fator apresentou seu valor máximo.
Isto pode indicar que se adotou nestes meses uma sistemática de
operação que proporcionou o uso mais racional de energia elétrica.
Portanto, seria possível repetir esta sistemática, após uma averiguação
das causas deste alto fator de carga e determinando se este valor pode
ser mantido ao longo dos meses. Desta forma, para cada período
(ponta ou fora de ponta) existe um fator de carga diferente.
onde:
FC = fator de carga do mês na ponta e fora de ponta;
CA = consumo de energia no mês na ponta e fora de ponta
[ - ];
[kWh];
h = número médio de horas no mês, sendo geralmente 66 horas para a
ponta e 664 horas para o período fora de ponta
[ h ];
DR = demanda registrada máxima de potência no mês na ponta e
fora de ponta
[kW].
Desta forma, determina-se o fator de carga para as tarifas.
» Convencional
117
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Este fator de carga também pode ser calculado da seguinte maneira:
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
O Fator de Carga é dado pela seguinte equação:
» Horo-sazonal Azul
No Horário de Ponta:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
No Horário Fora de Ponta
Para a análise do custo médio de energia, tem-se:
onde:
CMe = custo médio de energia
[R$/kWh].
O custo médio de energia também é conhecido como custo unitário de energia.
4.9 Análise da conta de energia
118
Neste item mostra-se como identificar oportunidades de redução dos gastos
com a energia elétrica a partir das contas mensais, conforme está no anexo
do Manual de Tarifação da Energia Elétrica do PROCEL / Eletrobrás.
Inicialmente mostra-se como tratar o consumo de reativos e em seguida,
utilizando uma planilha EXCEL, como determinar a demanda a ser
contratada com a concessionária e qual o melhor enquadramento tarifário.
4.9.1 Correção do Fator de Potência
Em geral, a correção do fator de potência é uma das medidas mais
baratas de redução de despesa com energia elétrica.
Verifique nas suas 12 últimas contas de luz se a empresa pagou as
parcelas de energia e/ou demanda reativa. Se isso vem ocorrendo com
freqüência, procure uma empresa especializada e faça um orçamento
da correção do fator de potência. Em geral o fator de potência é
indutivo e se corrige com a instalação de um banco de capacitores na
entrada do alimentador da unidade de consumo.
onde P é o preço orçado do serviço.
Se o valor A encontrado for menor ou igual à soma do que a empresa
pagou nos últimos 12 meses, vale a pena contratar o serviço de
correção do fator de potência.
(*) Valor presente de série uniforme de 10 pagamentos anuais,
calculado à taxa de 12% ao ano.
4.9.2 Demanda Contratual
Para mostrar como determinar a demanda a ser contratada, será utilizado
como exemplo o histórico de consumo de parte de uma Universidade,
parte essa enquadrada na tarifa Convencional, sub-grupo A4.
A leitura da conta de luz cobre o período que vai do dia 15 do mês
anterior a 15 do mês do pagamento. Deve ser registrado que a
administração da Universidade funciona de 08:00h às 22:00h e que
as aulas se estendem de 08:00h às 22:30h, com maior número de
alunos no período noturno.
Como a Resolução 456 permite revisão anual do contrato com
a concessionária, o objetivo da análise é calcular um valor de
demanda contratada tal que nos 12 meses seguintes se pague o
119
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
A = 0,17698 x P (*)
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Faça a seguinte conta:
mínimo possível na parcela da conta referente à demanda.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Lembre-se que se o valor contratado for insuficiente, a empresa
pagará pelas ultrapassagens e se for excessivo, a empresa pagará
por algo que não utiliza.
O primeiro passo é registrar, mês a mês, a demanda medida informada
nas contas de luz: o histórico de demanda. Quanto mais longo o
histórico melhor e o usuário perceberá com mais nitidez a evolução da
demanda se fizer dois gráficos, como mostra a figura 4.10.
Ano
Mês
Demanda
jan
186,9
(kW)
1998
120
1999
fev
214,7
mar
262,5
abr
264,9
mai
265,5
jun
219,1
jul
207,5
ago
215,4
set
248,8
out
234,1
nov
246,3
dez
256,6
jan
204,7
fev
232,9
mar
261,6
abr
267,6
mai
239,4
jun
200,3
jul
184,8
ago
209,0
set
239,2
out
211,8
nov
255,8
dez
262,7
Figura 4.10 - Evolução da demanda ao longo dos meses
Os gráficos mostram um padrão estável tanto nos valores quanto na
sazonalidade da demanda: a maior demanda é registrada na conta do mês
de abril (que cobre o período de 15 de março a 15 de abril), justamente
quando, ainda no calor do verão, se inicia o primeiro semestre letivo e a
menor demanda é registrada nas contas de julho, coincidindo com o auge
do inverno e com o início das férias de meio de ano.
Numa coluna, registre a demanda medida nos últimos 12 meses. Na
coluna seguinte faça um teste lógico para facilitar o uso das fórmulas:
se a demanda verificada for menor que a contratada, o teste resulta
em .0.; se a demanda for maior que a contratada porém menor
que a margem de ultrapassagem (10%), resulta em .1. e se a demanda
verificada for maior que o limite de tolerância de ultrapassagem, o
teste resulta em .2.. Para esse teste, usamos a declaração do EXCEL:
=SE(D7>$D$3;(SE(D7>1,1*$D$3;2;1));0).
Use as duas colunas seguintes para calcular seus pagamentos, (Pdemanda
e Pultrapassagem). Use a última coluna para somar os valores das colunas
denominadas Demanda e Ultrapass..
121
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Neste exemplo, a máxima demanda medida foi de 267,6 kW (em abril
de 1999), de modo que a demanda contratada não deve ser superior
a 243,3 kW. É possível que a demanda contratada mais adequada seja
inferior a 243,3. Para analisar essa possibilidade, prepare nova tabela,
como mostrado na figura 4.11.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
No segundo gráfico, trace uma linha reta passando pela máxima
demanda medida(Dmáx). Admitindo que as demandas mensais futuras
seguirão o mesmo padrão do passado e sabendo-se que a tolerância de
ultrapassagem da demanda é de 10%, a demanda contratada não deve
ser superior a Dmáx / 1,1.
Figura 4.11 - Avaliação para a demanda contratual inicial
A
B
C
D
E
1
F
G
H
Tarifas
2
Contrato
Demanda
Ultrapass
3
243,3
6,33
18,99
4
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
5
Demanda
Teste
6
Ano
Mês
(kW)
Lógico
Demanda
Ultrapass
Total
7
1999
Jan
204,7
0
1540,09
0,00
1540,09
8
Fev
232,9
0
1540,09
0,00
1540,09
9
Mar
261,6
1
1655,93
0,00
1655,93
10
Abr
267,6
1
1693,91
0,00
1693,91
11
Mai
239,4
0
1540,09
0,00
1540,09
12
Jun
200,3
0
1540,09
0,00
1540,09
13
Jul
184,8
0
1540,09
0,00
1540,09
14
Ago
209
0
1540,09
0,00
1540,09
15
Set
239,2
0
1540,09
0,00
1540,09
16
Out
211,8
0
1540,09
0,00
1540,09
17
Nov
255,8
1
1619,21
0,00
1619,21
18
Dez
262,7
1
1662,89
0,00
19
Total Ano 1999:
1662,89
18952,65
Observe que em 12 meses você pagaria um total de R$ 18.952,65.
Agora reduza um pouco a demanda contratada, por exemplo, para 240
kW e refaça as contas, conforme figura 4.12.
122
Figura 4.12 - Redução da demanda contratual
A
B
C
D
E
1
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Pagamento
F
G
H
Tarifas
2
Contrato
Demanda
Ultrapass
3
240
6,33
18,99
4
5
Demanda
Teste
6
Ano
Mês
(kW)
Lógico
Demanda
Ultrapass
Total
7
1999
Jan
204,7
0
1519,20
0,00
1519,20
8
Fev
232,9
0
1519,20
0,00
1519,20
9
Mar
261,6
1
1655,93
0,00
1655,93
10
Abr
267,6
2
1519,20
524,12
2043,32
11
Mai
239,4
0
1519,20
0,00
1519,20
12
Jun
200,3
0
1519,20
0,00
1519,20
13
Jul
184,8
0
1519,20
0,00
1519,20
14
Ago
209
0
1519,20
0,00
1519,20
15
Set
239,2
0
1519,20
0,00
1519,20
16
Out
211,8
0
1519,20
0,00
1519,20
17
Nov
255,8
1
1619,21
0,00
1619,21
18
Dez
262,7
1
1662,89
0,00
1662,89
19
Pagamento
Total Ano 1999:
19134,96
Por último, use as facilidades que a Resolução 456 lhe oferece. Se
o usuário verificar que a demanda contratada estabelecida no seu
contrato atual é superior ao valor ideal que foi calculado, solicite
da concessionária imediata revisão do contrato. Por outro lado,
se a demanda contratada estabelecida no seu contrato atual é
inferior ao valor ideal que foi calculado, aguarde o momento
adequado para renegociar o contrato da empresa. Pelo exemplo,
se a demanda contratada atual é de 220 kW e estamos no mês
de junho a Universidade deveria aguardar até novembro para
renegociar seu contrato.
Atenção: como o processo envolve a estimativa de valores, supôsse que o próximo ano será uma repetição do ano anterior. Em
geral, o consumo de energia elétrica depende de vários fatores, uns
previsíveis e outros imprevisíveis e que não se repetem. No caso
da Universidade que foi utilizado como exemplo, um fator dos
mais importantes na formação da demanda de energia elétrica é o
clima, como mostra a figura 4.13 onde se relacionam demandas e
temperaturas médias mensais.
123
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
DICA: Como as tarifas de ultrapassagem são excepcionalmente
elevadas, raramente ocorrem situações em que a demanda contratada
mais vantajosa é menor que aquela calculada pela divisão da demanda
máxima verificada por 1,1.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Veja que em decorrência da ultrapassagem no mês de abril, o gasto
anual subiria para R$ 19.134,96. Isso significa que o primeiro valor
escolhido (243,3 kW) é mais vantajoso para a empresa. Para maior
simplicidades dos cálculos foram desconsideradas os juros sobre os
pagamentos mensais.
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Figura 4.13 - Variação da demanda com a
temperatura
Assim, não há qualquer garantia que, apesar de utilizar uma boa
técnica, o valor recomendado para a demanda contratada seja
efetivamente aquele que resultará no menor gasto com a energia
elétrica. Uma maneira mais científica de abordar a questão é
através de métodos estatísticos de projeção, porém isso foge ao
escopo deste Manual.
124
4.9.3 Enquadramento Tarifário
A última análise a ser realizada é aquela relativa à seleção do grupo
tarifário, Como as informações registradas nas contas de luz das
modalidades de tarifação menos complexas são insuficientes para
analisar vantagens ou desvantagens de modalidades mais complexas,
nem sempre esta análise pode ser realizada sem um bom conhecimento
de engenharia elétrica e sem medições confiáveis,
Por exemplo, se sua unidade de consumo é tarifada no Grupo B, a
conta de luz apresenta apenas os dados de consumo, insuficientes
para a análise das tarifações do grupo A, que exigem o conhecimento
também da demanda mensal,
No entanto, a partir das modalidades tarifárias mais complexas, podese avaliar as mais simples, Tomando como exemplo outra conta da
mesma Universidade, conta esta enquadrada na tarifação horo-sazonal
Azul, sub-grupo A4, e verificando se existe vantagem em passar para a
tarifação Verde, mesmo sub-grupo. Inicialmente, devem-se determinar
os valores contratuais mais adequados às duas modalidades de
tarifação (Azul e Verde). Para isso, deve-se preparar as tabelas abaixo,
semelhantes àquela mostrada no item anterior.
Para a tarifação Azul, calculam-se os quatro valores contratuais
(Demandas na Ponta e Fora de Ponta nos períodos úmido e seco) que
resultam no menor gasto anual, conforme figura 4.14.
Figura 4.14 - Avaliação da demanda tarifa azul
A
B
1
C
D
E
F
Contrato
2
G
H
I
J
K
M
HS Azul - Tarifas de Demanda (R$/kW)
Per. Úmido
Per. Seco
DPT
Ultrap.PT
DFP
Ultrap.FP
16,74
50,21
5,58
16,74
3
PT
FP
PT
FP
4
544,1
486,8
515,1
478,9
DPT
Demanda
Ultrapass
DFP
Demanda
Ultrapass
125
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Ainda, se a unidade é tarifada no grupo Verde, a conta de luz não mostra
os valores demandados na ponta e fora de ponta, daí a dificuldade da
avaliação das vantagens do enquadramento no grupo Azul,
6
$$ Ponta
7
8
Soma
$$ PT
$$ FP
Teste
Teste
Lógico
Lógico
Jan
422,8
9108,23
0,00
439,8
2716,34
0,00
0
0
9
Fev
533,4
9108,23
0,00
501,7
2799,49
0,00
0
1
10
Mar
572,0
9575,28
0,00
518,4
2892,67
0,00
1
1
11
Abr
598,5
10018,89
0,00
535,4
2987,53
0,00
1
1
12
Dez
581,2
9728,45
0,00
520,1
2902,16
0,00
1
1
13
Mai
557,3
9329,20
0,00
508
2834,64
0,00
1
1
14
Jun
434,9
8622,77
0,00
407,5
2672,26
0,00
0
0
15
Jul
432,6
8622,77
0,00
388,2
2672,26
0,00
0
0
16
Ago
428,8
8622,77
0,00
368,6
2672,26
0,00
0
0
17
Set
503,1
8622,77
0,00
484,4
2702,95
0,00
0
1
18
Out
463,1
8622,77
0,00
441,9
2672,26
0,00
0
0
19
Nov
566,6
9484,38
0,00
526,7
2938,99
0,00
1
1
20
2000
$$ Fora de Ponta
Total Anual:
47539,09
61927,45
142930,36
14298,19
19165,63
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
5
No exemplo encontra-se o pagamento anual de R$ 142.930,36 pela
parcela de demanda, com os seguintes valores contratuais:
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Período Úmido
Demanda na Ponta: 544,1 kW
Demanda Fora de Ponta: 486,8 kW
Período Seco
Demanda na Ponta: 515,1 kW
Demanda Fora de Ponta: 478,9 kW
Da mesma forma, para a tarifação Verde devem-se calcular os dois
valores contratuais (demanda nos períodos úmido e seco) que resultam
no menor gasto anual.
Mas antes se devem comparar os valores escritos nas colunas C e F,
linhas 8 a 19, da tabela anterior com os valores escritos na figura 4.15,
coluna C, linhas 7 a 18.
126
Como as contas de luz da tarifa Verde registram apenas um valor
de demanda medida, na coluna C escreve-se o maior valor entre a
demanda na ponta e fora de ponta.
Figura 4.15 - Avaliação da demanda tarifa verde
A
B
C
1
D
E
F
Contrato
G
H
I
HS Verde - Tarifas de Demanda (R$/kW)
2
P.Úmido
P.Seco
Demanda
Ultrapass
3
544,1
515,1
5,58
16,74
4
6
Teste
DPT
Demanda
Ultrapass
Jan
439,8
3036,08
0,00
0
8
Fev
533,4
3036,08
0,00
0
9
Mar
572,0
3191,76
0,00
1
10
Abr
598,5
3339,63
0,00
1
11
Dez
581,2
3242,82
0,00
12
Mai
557,3
3109,73
0,00
1
13
Jun
434,9
2874,26
0,00
0
14
Jul
432,6
2874,26
0,00
0
15
Ago
428,8
2874,26
0,00
0
16
Set
503,1
2874,26
0,00
0
17
Out
463,1
2874,26
0,00
18
Nov
566,6
3161,46
0,00
7
2000
19
Total Anual:
Total
15846,36
Lógico
1
0
20642,48
1
36488,85
No exemplo encontra-se o pagamento anual de R$ 36.488,85 pela
parcela de demanda, com os seguintes valores contratuais:
Período Úmido
Demanda: 544,1 kW
Período Seco
Demanda: 515,1 kW
Agora resta calcular qual o valor a ser pago anualmente pela parcela
relativa ao consumo de energia elétrica nas duas modalidades tarifárias
em análise. Novamente devem-se preparar duas tabelas, uma para a
tarifação Azul (figura 4.16) e outra para a tarifação Verde (figura 4.17),
nas quais registram-se os valores mensais de consumo na ponta e fora
de ponta (colunas C e D) e calculam-se os pagamentos relativos a esses
consumos (colunas E e F) usando as equações mostradas anteriormente.
127
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
$$ Pagamento
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
5
Figura 4.16 – Avaliação do consumo / tarifa azul.
A
B
C
D
1
E
F
HS Azul -Tarifas de consumo (R$/MWh)
2
Per. Úmido
Per. Seco
3
PT
FP
PT
FP
4
101,59
46,12
109,76
52,19
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
5
6
Consumo
7
E PT
E FP
$$ E PT
$$ E FP
Jan
16671
94522
1693,61
4359,35
8
9
Fev
18849
100526
1914,87
4636,26
10
Mar
27717
123667
2815,77
5703,52
11
Abr
28467
124092
2891,96
5723,12
12
Dez
26692
115548
2711,64
5329,07
13
Mai
24424
108540
2680,78
5664,70
14
Jun
23919
111557
2625,35
5822,16
15
Jul
18226
83563
2000,49
4361,15
16
Ago
15307
71993
1680,10
3757,31
17
Set
24967
106667
2740,38
5566,95
18
Out
21130
92496
2319,23
4827,37
19
Nov
25514
105338
2800,42
5497,59
20
21
128
2000
Pagamentos
Total Anual:
90123,15
Total anual tarifa azul: 233.053,51
Como mostrado na figura 4.16, na tarifação Azul, o pagamento
anual pelo consumo seria de R$ 90.123,23. Somando a este valor o
pagamento pela demanda calculado anteriormente, chega-se a um total
anual de R$ 233.053,51.
Figura 4.17 – Avaliação do consumo / tarifa verde.
A
B
C
D
1
E
F
HS Verde -Tarifas de consumo (R$/MWh)
2
Per. Úmido
Per. Seco
3
PT
FP
PT
FP
4
488,54
46,12
496,69
52,19
5
E PT
E FP
$$ E PT
$$ E FP
Jan
16671
94522
8144,45
4359,35
8
2000
Pagamentos
9
Fev
18849
100526
9208,49
4636,26
10
Mar
27717
123667
13540,86
5703,52
11
Abr
28467
124092
13907,27
5723,12
12
Dez
26692
115548
13040,11
5329,07
13
Mai
24424
108540
12131,16
5664,70
14
Jun
23919
111557
11880,33
5822,16
15
Jul
18226
83563
9052,67
4361,15
16
Ago
15307
71993
7602,83
3757,31
17
Set
24967
106667
12400,86
5566,95
18
Out
21130
92496
10495,06
4827,37
19
Nov
25514
105338
12672,55
5497,59
20
21
Total Anual:
195325,21
Total anual tarifa verde: 231814,37
Com o enquadramento na tarifação Verde, o pagamento anual pelo
consumo seria de R$ 195.325,52 que, somado ao pagamento pela
demanda, resulta num gasto total anual de R$ 231.814,37. Conclui-se,
então, que a melhor opção para a Universidade seria o enquadramento
na tarifação horo-sazonal Verde, com contrato de demanda de 544,1
kW no período úmido e 515,1 kW no período seco.
129
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Consumo
7
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
6
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
130
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Conhecer. Editora Abril Cultural, 1970.
Tecnirama. Editora Codex, 1968.
FERREIRA, C. Eletrotécnica - E301. Itajubá: Universidade Federal de
Itajubá - UNIFEI, 1992.
YAMAMOTO, K. et al. Os alicerces da física. São Paulo: Editora Saraiva, 1993.
Manual de energia elétrica. São Paulo: Siemens, volume 1.
SCHMIDT, W. Quadro geral das unidades de medida. Publicação da
Revista Mundo Elétrico.
Padrões e unidades de medida, referências metrológicas da França e
do Brasil. BNM/LNM, 1998.
SANTOS, A. H. M.; et al. Conservação de energia: eficiência energética de
instalações e equipamentos. 1.ed. Itajubá–MG: Editora Efei, 2001. 467 p.
Condições gerais de fornecimento de energia elétrica: Agência Nacional
de Energia Elétrica. 2. ed. Brasilia: resolução Aneel nº 456/2000, 2000. 76 p..
MEDEIROS FILHO, S. Medição de energia elétrica. 4. ed. Rio de
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., 1997. 483 p..
CREDER, H. Instalações elétricas. 13 ed. Rio de Janeiro: Livros
Técnicos e Científicos Editora S. A., 1999. 516 p..
131
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
REIS, L. B. Geração de energia elétrica. São Paulo: Tec Art Editora, 1998.
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Conhecer Atual. Editora Nova Cultural, 1988.
Nova tarifa de energia elétrica: metodologia e aplicação. Brasília:
Ministério de Minas e Energia, Departamento Nacional de Águas e
Energia Elétrica, 1985. 440 p.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Legislação básica do setor elétrico brasileiro. Agência Nacional de
Energia Elétrica. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br>. Acesso
em 17 de março de 2003.
BONNARD, E. The problems posed by electrical power supply to
industrial installations. Proceedings, v. 132, Pt.B, n. 6, p. 335-343, 1985.
BURKE, J. J.. Power distribution engineering – fundamentals and
applications. Marcel Dekxer,1994.
DOUGLAS, S.. Point of utilization power quality study results. IEEE
Transactions on Industry Applications, v. 31, n. 4, p. 658-666, 1995.
Critérios e procedimentos para o atendimento a consumidores
com cargas especiais. ELETROBRÁS, Relatório CECE/SCEL/GCOI e
GTCP/CTST/GCPS, 1993.
132
GUNTHER, E W., SAMOTYJ, M.. Overview of voltage quality from
a global approach and terms of power systems. In: VI ENCONTRO
REGIONAL LATINO-AMERICANO DA CIGRÉ. Foz do Iguaçú, 1995.
Description of the environment - electromagnetic environment for
low-frequency conducted disturbances and signalling in public power
suplly systems. IEC 1000-2-1, Electromagnetic compatibility, 1990.
IEEE Recommended practices and requirements for harmonic
control in electrical power systems. IEEE Std 519 - 1992 ( Revision
of IEEE Std 519-1981). Published by the Institute of Electrical and
Electronics Engineers. Inc., 1993.
LAMORE, J. et al. Voltage Sag Analysis Case Studies. IEEE
Transactions on Industry Applications, v. 30, n. 4, pp. 1083-1088, 1994.
MARTZLOFF, F.D., GRUZS, T.M. Power quality site surveys: facts, fiction
and fallacies. IEEE Transactions on Industry Applications, v. 10. n. 1, 1995.
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
133
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
Manual de tarifação da energia elétrica. 1. ed. Rio de Janeiro:
ELETROBRÁS/PROCEL, 44 p., 2001.
ELETROBRÁS / PROCEL
Presidência
Silas Rondeau
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
Diretoria de projetos especiais e desenvolvimento tecnológico industrial
Aloísio Vasconcelos
Departamento de desenvolvimento de projetos especiais
George Alves Soares
Divisão de projetos setoriais de eficiência energética
Fernando Pinto Dias Perrone
EQUIPE TÉCNICA
Autor
Fábio Jamil Haddad
134
ELETROBRÁS / PROCEL
Coordenadora do PROCEL INDÚSTRIA
Vanda Alves dos Santos
Equipe PROCEL INDÚSTRIA
Bráulio Romano Motta
Carlos Aparecido Ferreira
Carlos Henrique Moya
Frederico Guilherme S. M. Castro
CEPEL
Edson Szyszka
Osvaldo Luiz Cramer de Otero
Fabiane Maia
Evandro Camelo
PROJETO GRÁFICO
Núcleo Design PUC-Rio
Projeto gráfico do miolo, tratamento das imagens, diagramação e
editoração eletrônica
Traço Design
Projeto gráfico das capas
135
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
(*) O trabalho de revisão abrangeu: padronização de todas as publicações quanto à itemização, apresentação
de fórmulas, figuras e tabelas; verificação de ortografia e eventuais correções gramaticais; padronização de
figuras quanto à precisão, incluindo reelaboração e/ou escaneamento. As correções ou alterações do texto
limitaram-se aos aspectos citados e a eventuais adaptações requeridas pelas padronizações, não tendo havido
interferência quanto ao conteúdo técnico, que é de total mérito e integral responsabilidade do(s) autor(es).
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
REVISÃO*
Edson Szyszka (CEPEL)
Osvaldo Luiz Cramer de Otero (CEPEL)
Fabiane Maia (CEPEL)
Evandro Camelo (CEPEL)
Carlos Aparecido Ferreira (ELETROBRÁS)
Bráulio Romano Motta (ELETROBRÁS)
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica:conceitos, qualidade e tarifação
136
EFICIÊNCIA ENERGÉTICA INDUSTRIAL
Energia Elétrica: conceitos, qualidade e tarifação
137