A energia elétrica pode ser tarifada de diversas maneiras, dependendo do enquadramento de cada consumidor. Em resumo, a classificação dos consumidores é feita da seguinte forma:
Grupo A: engloba os consumidores que recebem energia em tensões acima de 220 V. Possui três tipos de tarifa: convencional, horo-sazonal azul e horo-sazonal verde. Nesta categoria, os consumidores pagam pelo consumo, pela demanda e por baixo fator de potência.
Grupo B: engloba os demais consumidores, divididos em três tipos de tarifa: residencial, comercial e rural. Neste grupo, os consumidores pagam apenas pelo consumo medido.
Em sua maioria, as pequenas e médias empresas (industriais ou comerciais) brasileiras se encaixam no grupo A, onde recebem tarifa pelo consumo, demanda e por baixo fator de potência. Estes consumidores podem ser enquadrados na tarifação convencional ou horo-sazonal (azul ou verde). Os custos por kWh são mais baixos nas tarifas horo-sazonais, mas as multas por ultrapassagem são mais pesadas. Para permitir um gerenciamento eficiente de energia elétrica, devemos escolher a melhor modalidade e ajustar o contrato junto à concessionária de energia, mas existem algumas outras ações que podem ajudar.
Controlador e gerenciador de energia
Utilizar um gerenciador de energia também pode auxiliar no monitoramento da demanda e do fator de potência de maneira contínua, além de fornecer gráficos e relatórios que permitem a análise do comportamento da demanda e do fator de potência e a tomada de medidas corretivas cabíveis. Dessa forma, as cargas e os capacitores podem ser controlados automaticamente, impedindo a ocorrência de multas. É possível conseguir boa economia na conta de energia elétrica.
O funcionamento de um gerenciador segue os passos descritos abaixo:
Entrada de dados: Os pulsos emitidos pelo medidor REP, utilizado pela concessionária para registrar o faturamento de sua energia, são os mesmos que o controlador usa para fazer cálculos. Isto torna o controle 100% compatível com a sua medição. Estes pulsos são recebidos pela placa de interface do sistema.
Cálculos da concessionária: A demanda ativa consumida é registrada a cada 15 minutos, o chamado intervalo de integração. É registrada, igualmente, a demanda reativa e, com base nestes valores, calcula o fator de potência médio da instalação em cada intervalo de uma hora, ao longo do mês.
Cálculos do controlador: São feitos constantemente vários cálculos que permitem alcançar alguns valores de demanda e fator de potência (
figura 1), a cada intervalo de integração, dentro dos limites estabelecidos pela legislação em vigor. Tudo isso sem desligar inutilmente as cargas, sobrecarregar os capacitores, ou prejudicar a produção.
Atuação do controlador: Ele age sobre as cargas e sobre os capacitores obedecendo aos critérios definidos pelo usuário, e garante que a demanda e o fator de potência alcançados no final de cada intervalo estejam dentro do limites pré-fixados.
Diagrama funcional do sistema
A instalação de um controlador pode ser realizada de várias maneiras, dependendo do ambiente industrial e do modo de operar desejado pelo usuário.
Como ilustrado na
figura 1, a unidade CCK 6700 atua de três maneiras. Na primeira delas, recebe e armazena em memória de massa os dados provenientes do medidor de energia da concessionária. Outra função é a de realizar, através da comunicação serial RS-485 (protocolo Modbus), a leitura dos transdutores CCK 4200 e/ou 4300. Para cada medidor, o CCK armazenará em sua memória de massa, o consumo e a demanda de energia ativa de cada ponto. Por último, essa unidade aciona as cargas para executar o controle de demanda e consumo de energia elétrica, controle de fator de potência e programação horária.
Quando o programa SW CCK PC 6000 estiver sendo executado, ele se comunicará com a unidade CCK 6700 via par trançado blindado, interface RS-485 ou Ethernet TCP/IP Isso permitirá a monitoração em tempo real da concessionária e de cada ponto de medição. Alarmes podem ser programados para soar quanto aos limites pré-fixados de demanda, fator de potência, freqüência, nível de tensão, entre outros parâmetros.
Além disso, outra função deste programa é a transferência de dados armazenados na unidade CCK 6700 e sua gravação no PC, gerando um banco de dados do qual poderão ser emitidos gráficos e relatórios analíticos do uso de energia elétrica, além da emissão e distribuição da conta de energia.
Estudo de caso: Vescon equipamentos industriais
Para prosseguir com o projeto de gerenciamento de energia foi necessário levantar alguns dados da empresa Vescon Equipamentos Industriais, fabricante de válvulas-esfera para aplicações críticas e normais, fire safe e alta temperatura. Além disso, a empresa fornece equipamentos de cabeça de poço de petróleo, atuadores e acessórios para as suas válvulas.
A base de cálculo do projeto foi fixada depois de encontrar alguns dados importantes. No histórico dos últimos 12 meses de consumo, foi verificado o consumo ativo na ponta (CANP), fora de ponta(CAFP), demanda de ponta (DNP) e fora de ponta (DFP), através das faturas cedidas pela empresa. Outro dado foi o registro das curvas de consumo atuais,] levantado pelo analisador de energia da concessionária, que permite a verificação do nível de consumo de energia nas áreas da fábrica. O relatório de memória de massa foi efetuado através do software de análise de demanda, e busca identificar as características em relação às demandas reais e pode ser visto na
tabela 1.
Analisar os desvios que possam ocorrer na magnitude, forma de onda ou freqüência da tensão e a corrente elétrica é importante para chegar à qualidade da baixa energia fornecida. Isso também se aplica às interrupções permanentes ou transitórias que afetam o desempenho da transmissão, distribuição e utilização da energia elétrica. Assim é possível garantir que os equipamentos não sejam prejudicados, visto que a empresa possui muitos equipamentos de controle numérico computadorizados (CNC).
Os dados colhidos foram analisados e inseridos em um simulador de consumo a fim de encontrar a melhor solução de gerenciamento de energia para a empresa, conforme mostrado na
tabela 1.
Resultados obtidos
Para as três modalidades de contrato da concessionária, que chamaremos de comercial, horo-sazonal verde e horosazonal azul, foram obtidos os resultados a seguir.
Modalidade Comercial
Não é recomendável para as curvas atuais de consumo, pois gera um custo elevado em função das altas tarifas de consumo e demanda.
Modalidade horo-sazonal verde
Também não é recomendada, visto que o consumidor pode contratar apenas dois valores de demanda, um para o período úmido e outro para o seco. Não existe contrato diferenciado de demanda no horário de ponta. O faturamento da parcela de demanda será composto por uma parcela apenas, relativa ao período seco ou ao período úmido.
Modalidade horo-sazonal azul
Aqui, o faturamento da parcela de demanda será igualmente composto por parcelas relativas a cada período: fora de ponta seca ou fora de ponta úmida, e ponta seca ou ponta úmida.
Conclusão
Diante dos resultados obtidos, é recomendado manter a modalidade tarifária horo-sazonal azul. Além disso, será necessária a instalação de um controlador e gerenciador de energia elétrica para garantir a redução de até 41,86% na conta de energia. Isso pode ser observado na tabela 2, que apresenta dados baseados na conta de consumo da empresa Vescon no último mês analisado, além do retorno previsto do investimento em até dois meses.
Informações a considerar:
Tarifação por fator de potência: relação entre potência ativa, reativa e total de uma instalação.
Potência Ativa: gera calor, iluminação, movimento e é medida em kW.
Potência Reativa: mantém o campo eletromagnético necessário, pois a maioria das cargas presentes na instalação elétrica são indutivas.
Potência Total: é a soma vetorial das potências ativa e reativa em kVA.
Fator de Potência: sempre um número entre 0 e 1 e pode ser capacitivo ou indutivo.
Tarifa Horo-sazonal Azul ou Verde: dias divididos entre fora de ponta e de ponta, para faturamento da demanda, e em horário capacitivo e restante, para faturamento do fator de potência, além disso, o ano é dividido em período seco e período úmido.
Daniel Marcos Silva dos Santos é engenheiro mecatrônico da Vescon Equipamentos Industriais.
*Originalmente publicado na revista Mecatrônica Atual - Ano 6 - Edição 33 - Abr/Mai/07 
