Manual de Adm de Energia Elétrica - Masalupri
Manual de Adm de Energia Elétrica - Masalupri
Manual de Adm de Energia Elétrica - Masalupri
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
2<br />
ÍNDICE<br />
1. INTRODUÇÃO .......................................................................................3<br />
2. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS ...........................................................................4<br />
2.1. Circuitos <strong>de</strong> Distribuição ......................................................................4<br />
2.2. Transformadores ............................................................................. 10<br />
2.3. Fator <strong>de</strong> Potência ............................................................................ 15<br />
3. ANÁLISE DE CONTAS DE ENERGIA ELÉTRICA .................................................... 20<br />
3.1. Características dos Sistemas Tarifários..................................................... 21<br />
3.2. Análise da Demanda ......................................................................... 22<br />
3.3. Fator <strong>de</strong> Carga............................................................................... 23<br />
3.4. Fator <strong>de</strong> Potência ............................................................................ 25<br />
3.5. Planilhas <strong>de</strong> Acompanhamento .............................................................. 27<br />
3.6. Cálculo do Preço Médio da <strong>Energia</strong> <strong>Elétrica</strong> ................................................ 28<br />
4. ANÁLISE ECONÔMICA DE INVESTIMENTOS ....................................................... 31<br />
4.1. Generalida<strong>de</strong>s ................................................................................ 31<br />
4.2. Matemática Financeira ...................................................................... 32<br />
4.3. Métodos <strong>de</strong> Análise Econômica <strong>de</strong> Projetos ................................................ 34<br />
4.4. Critérios para Seleção <strong>de</strong> Projetos <strong>de</strong> Investimento ....................................... 38
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
1.INTRODUÇÃO<br />
É com prazer que reeditamos mais este fascículo do <strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong> enfocando os temas:<br />
Instalações <strong>Elétrica</strong>s, Análise <strong>de</strong> Contas <strong>de</strong> <strong>Energia</strong> <strong>Elétrica</strong> e Análise Econômica <strong>de</strong> Investimentos.<br />
Gran<strong>de</strong>s <strong>de</strong>sperdícios <strong>de</strong> energia elétrica ocorrem <strong>de</strong>vido ao mau dimensionamento, operação e manutenção<br />
dos circuitos elétricos que, inclusive, po<strong>de</strong>m colocar em risco a segurança dos usuários. Através <strong>de</strong> medidas<br />
simples, aqui apresentadas, é possível i<strong>de</strong>ntificar as causas dos <strong>de</strong>sperdícios <strong>de</strong> energia elétrica, e a forma <strong>de</strong><br />
elimina-los.<br />
A orientação sobre o ajuste do fator <strong>de</strong> potência visando a supressão da cobrança <strong>de</strong> excesso <strong>de</strong> reativos e<br />
também sobre a melhoria das condições <strong>de</strong> operação das instalações elétricas, é outro ponto importante<br />
apresentado neste manual.<br />
Através do acompanhamento dos vários parâmetros das faturas <strong>de</strong> energia é possível i<strong>de</strong>ntificar o perfil <strong>de</strong><br />
utilização <strong>de</strong> eletricida<strong>de</strong> da unida<strong>de</strong> consumidora. Este procedimento é muito importante quando se <strong>de</strong>seja<br />
implantar um sistema <strong>de</strong> gestão <strong>de</strong> energia. Assim procuramos fornecer informações básicas sobre os sistemas<br />
tarifários em vigor, índices <strong>de</strong> performance da instalação, tais como, o fator <strong>de</strong> carga e o fator <strong>de</strong> potência.<br />
Por fim foram inseridos alguns conceitos sobre análise econômica <strong>de</strong> investimentos, fundamentais para a<br />
tomada <strong>de</strong> <strong>de</strong>cisões na implantação <strong>de</strong> novos projetos, e neste manual especialmente àqueles voltados ao uso<br />
eficiente <strong>de</strong> energia.<br />
3
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
2. INSTALAÇÕES ELÉTRICAS<br />
A transferência <strong>de</strong> energia através dos circuitos elétricos, à semelhança <strong>de</strong> quaisquer outras formas <strong>de</strong> transporte<br />
<strong>de</strong> energia, está sempre associada à ocorrência <strong>de</strong> perdas. Cabe ao técnico responsável pela área <strong>de</strong> conservação<br />
<strong>de</strong> energia <strong>de</strong> uma empresa i<strong>de</strong>ntificar e quantificar estas perdas, propondo, se pertinentes, ações que para<br />
reduzi-las que justifiquem economicamente os investimentos necessários.<br />
O texto a seguir discorre sobre potenciais <strong>de</strong> conservação <strong>de</strong> energia em circuitos <strong>de</strong> distribuição, transformadores<br />
e na melhoria do fator <strong>de</strong> potência das instalações.<br />
2.1. Circuitos <strong>de</strong> Distribuição<br />
Nos circuitos <strong>de</strong> distribuição, as perdas <strong>de</strong> energia mais significativas são provocadas pelo efeito Joule, <strong>de</strong>vido<br />
à passagem da corrente elétrica nos condutores. A redução das perdas por efeito Joule po<strong>de</strong> ser conseguida por<br />
meio da elevação dos níveis <strong>de</strong> tensão, pelo dimensionamento a<strong>de</strong>quado dos condutores e até mesmo pela<br />
redução do comprimento dos alimentadores mais carregados.<br />
a) Elevação dos níveis <strong>de</strong> tensão<br />
Existem vários equipamentos que po<strong>de</strong>m ser alimentados por diferentes níveis <strong>de</strong> tensão. Este é o caso comum<br />
<strong>de</strong> motores que, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ndo do critério adotado pelo usuário para fechamento das bobinas, oferecem<br />
normalmente a possibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> ligação em duas tensões (por exemplo, 220 ou 380V). Como regra geral, <strong>de</strong>vese<br />
sempre procurar utilizar o maior nível <strong>de</strong> tensão oferecido. Quanto maior for a tensão, menor será a<br />
corrente que circula pelos condutores para uma mesma potência consumida e, portanto, menores serão as<br />
perdas por efeito Joule. Uma vez que a potência dissipada por um condutor em forma <strong>de</strong> calor varia inversamente<br />
com o quadrado da corrente que nele circula pequenas elevações no nível <strong>de</strong> tensão po<strong>de</strong>rão produzir reduções<br />
apreciáveis nas perdas por efeito Joule.<br />
Para quantificar potenciais <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia que po<strong>de</strong>m ser obtidos com a elevação dos níveis se tensão,<br />
adote o seguinte roteiro:<br />
· Verifique os níveis <strong>de</strong> tensão utilizados com maior freqüência em sua instalação. Se a tensão padronizada na<br />
empresa já for elevada, não haverá potencial significativo <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia sob este aspecto. Neste<br />
caso, uma das poucas possibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> economia resi<strong>de</strong> na utilização <strong>de</strong> equipamentos alimentados diretamente<br />
em alta tensão.<br />
· Verifique se os transformadores existentes po<strong>de</strong>m fornecer tensões mais elevadas.<br />
· Verifique se existem equipamentos que po<strong>de</strong>m se alimentados em tensão superior a atualmente utilizada.<br />
· I<strong>de</strong>ntifique os circuitos <strong>de</strong> distribuição que alimentam tais equipamentos e observe se é possível elevar a sua<br />
tensão <strong>de</strong> alimentação. Em <strong>de</strong>terminados casos isto po<strong>de</strong> ser feito efetuando-se o remanejamento <strong>de</strong><br />
algumas cargas cuja tensão <strong>de</strong> alimentação não po<strong>de</strong> ser modificada.<br />
· Meça a corrente que circula atualmente nos condutores dos circuitos cuja tensão será alterada.<br />
· Calcule a corrente que circulará nos condutores com a nova tensão, utilizando a seguinte expressão:<br />
4
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
I<br />
I 2 = U1×<br />
U<br />
on<strong>de</strong>:<br />
I 2 = corrente que circula nos condutores com nova tensão (A);<br />
U 1 = tensão atual (V);<br />
I 1 = corrente atual (A);<br />
U 2 = nova tensão a ser utilizada(V).<br />
· Verifique a seção e o comprimento dos condutores utilizados no circuito.<br />
· Determine as perdas por efeito Joule nos condutores, antes e após a conversão <strong>de</strong> tensão, por cálculo ou<br />
utilize os gráficos anexos.<br />
· Calcule a redução das perdas, adotando a seguinte expressão:<br />
R = P − P ) × d × n<br />
( 1 2<br />
on<strong>de</strong>:<br />
R= redução <strong>de</strong> perdas (kW);<br />
P 1 = perdas por efeito Joule na situação atual (kW/km);<br />
P 2 = perdas por efeito Joule após conversão <strong>de</strong> tensão (kW/km);<br />
d = comprimento do circuito (km);<br />
n = quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> condutores no circuito.<br />
· Estime a duração média <strong>de</strong> operação <strong>de</strong> cada circuito (h), em horas/mês.<br />
· Calcule o potencial <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia adotando a seguinte expressão:<br />
E = R×<br />
h (kWh/mês)<br />
b) Dimensionamento a<strong>de</strong>quado dos condutores<br />
O dimensionamento <strong>de</strong> condutores é normalmente realizado pelos critérios previstos em norma (NBR 5410) tais<br />
como, capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> condução <strong>de</strong> corrente, queda <strong>de</strong> tensão em função do comprimento, etc. Através <strong>de</strong><br />
normas e com o emprego <strong>de</strong> tabelas dos fabricantes, a corrente <strong>de</strong> projeto, o tipo <strong>de</strong> instalação dos condutores,<br />
e o comprimento do circuito, é possível <strong>de</strong>terminar a seção do condutor a ser utilizada.<br />
A evolução dos materiais empregados na fabricação dos condutores ao longo dos anos tem permitido que seus<br />
isolantes trabalhem em temperaturas maiores sem comprometimento da segurança das instalações. Em termos<br />
práticos, isto significa um aumento da corrente que o condutor é capaz <strong>de</strong> transportar. No entanto, correntes<br />
maiores significam maiores perdas por efeito Joule.<br />
1<br />
2<br />
5
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
A seleção a<strong>de</strong>quada <strong>de</strong> condutores do ponto <strong>de</strong> vista <strong>de</strong> conservação <strong>de</strong> energia é uma ativida<strong>de</strong> que po<strong>de</strong> ser<br />
bastante atraente durante a fase <strong>de</strong> projeto das instalações elétricas. É possível <strong>de</strong>terminar com poucos<br />
cálculos qual será o custo da energia <strong>de</strong>sperdiçada sob forma <strong>de</strong> calor para algumas seções <strong>de</strong> condutores e<br />
comparar estes custos com o acréscimo <strong>de</strong> investimento em cada caso, verificando assim a atrativida<strong>de</strong> da<br />
utilização <strong>de</strong> um condutor com maior seção com base na economia <strong>de</strong> energia que po<strong>de</strong>rá resultar. Este critério<br />
po<strong>de</strong> conduzir a seções superiores as que seriam <strong>de</strong>terminadas pelos critérios <strong>de</strong> capacida<strong>de</strong> <strong>de</strong> corrente e<br />
queda <strong>de</strong> tensão, em função das normas, mas que acarretariam instalações <strong>de</strong> operação mais econômica.<br />
A mesma teoria é válida quando se <strong>de</strong>seja reformar instalações já existentes. No entanto, nesse caso o<br />
investimento inicial <strong>de</strong>verá ser acrescido da parcela <strong>de</strong> custo referente à mão-<strong>de</strong>-obra para substituição dos<br />
condutores e a não ser que haja <strong>de</strong>stinação para o condutor antigo, o novo cabo terá seu custo assumido na<br />
íntegra (e não a diferença <strong>de</strong> custos entre os condutores, como seria feito na fase <strong>de</strong> projeto). Embora não<br />
seja muito provável que a substituição <strong>de</strong> condutores traga vantagens econômicas, esta hipótese não <strong>de</strong>ve ser<br />
<strong>de</strong>scartada quando se procura aumentar a eficiência energética <strong>de</strong> uma instalação.<br />
Para quantificar o potencial <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia que po<strong>de</strong> ser obtido com o redimensionamento dos<br />
condutores, adote o seguinte roteiro:<br />
· I<strong>de</strong>ntifique os circuitos <strong>de</strong> distribuição <strong>de</strong> maior comprimento e que transportam maiores correntes.<br />
· Verifique a seção dos condutores e meça a corrente.<br />
· Determine as perdas por efeito Joule nos condutores dos circuitos i<strong>de</strong>ntificados por cálculo ou utilizando os<br />
gráficos anexos.<br />
· Meça os comprimentos <strong>de</strong> cada condutor.<br />
· Verifique a possibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> remanejar as cargas para circuitos menos solicitados.<br />
· Verifique a possibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> substituir os condutores <strong>de</strong> maior carregamento por outros <strong>de</strong> maior seção.<br />
· Verifique a possibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> construir novos circuitos para aliviar o carregamento por outros existentes.<br />
· A partir da nova configuração do circuito, <strong>de</strong>termine os novos valores <strong>de</strong> corrente, seção e comprimento dos<br />
condutores.<br />
· Determine o novo valor das perdas por efeito Joule por cálculo ou utilize os gráficos anexos.<br />
· Calcule qual será a redução das perdas por efeito Joule, em cada circuito, adotando a seguinte expressão:<br />
on<strong>de</strong> :<br />
R = redução das perdas por efeito Joule (kW);<br />
P 1 = perdas no circuito atual (kW/km);<br />
d 1 = comprimento do circuito atual (km);<br />
P 2 = perdas na nova configuração (kW/km);<br />
d 2 = comprimento do circuito na nova configuração (km);<br />
n = quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> condutores no circuito.<br />
6<br />
R = P × d − P × d ) × n<br />
( 1 1 2 2
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
· Estime o período médio <strong>de</strong> operação do circuito (h), em horas/mês.<br />
· Calcule a economia <strong>de</strong> energia, a partir da expressão:<br />
E = R×<br />
h (kWh/mês)<br />
c) Redução do comprimento dos condutores<br />
A queda <strong>de</strong> tensão nos condutores é diretamente proporcional ao seu comprimento. Como resultado <strong>de</strong>sta<br />
queda <strong>de</strong> tensão, os condutores passam a dissipar uma potência igual ao produto da queda <strong>de</strong> tensão pela<br />
corrente que neles circula. Para que se reduzam as perdas <strong>de</strong> energia por dissipação nos condutores, alguns<br />
cuidados <strong>de</strong>vem ser tomados.<br />
Os transformadores <strong>de</strong>vem estar localizados, sempre que possível, próximo ao baricentro elétrico da instalação,<br />
para que se reduza o comprimento dos circuitos em baixa tensão.<br />
A situação i<strong>de</strong>al é que existam vários transformadores localizados o mais próximo possível das maiores cargas a<br />
alimentar. Quanto menor for a distância a ser percorrida por gran<strong>de</strong>s correntes, menores serão as perdas por<br />
efeito Joule.<br />
R = ( dO<br />
1 −caminhamento<br />
d2<br />
) × P×<br />
n dos circuitos, da mesma maneira, <strong>de</strong>ve ser estudado <strong>de</strong> modo a permitir a alimentação das<br />
cargas com o menor comprimento possível <strong>de</strong> condutores.<br />
Para quantificar o potencial <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia que po<strong>de</strong> ser obtido mediante a redução do comprimento<br />
dos condutores, adote o seguinte roteiro:<br />
· I<strong>de</strong>ntifique os circuitos <strong>de</strong> distribuição <strong>de</strong> maior comprimento e que alimentam potências significativas,<br />
verificando a existência <strong>de</strong> local mais próximo para a instalação <strong>de</strong> um novo transformador, recolocação <strong>de</strong><br />
outro existente ou a possibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> alteração no caminhamento dos condutores <strong>de</strong> modo <strong>de</strong> reduzir seu<br />
comprimento.<br />
· Meça a corrente que circula nos condutores do circuito <strong>de</strong> distribuição.<br />
· Meça o comprimento atual do circuito, do transformador até a carga.<br />
· Estime o novo comprimento do circuito após as alterações possíveis.<br />
· Calcule as perdas por efeito Joule antes e após as alterações por cálculo ou utilize os gráficos anexos.<br />
· A redução das perdas por efeito Joule po<strong>de</strong> ser calculada adotando a seguinte expressão:<br />
on<strong>de</strong>:<br />
R = redução das perdas <strong>de</strong>vido à alteração no comprimento do circuito (kW);<br />
d 1 = comprimento atual do circuito (km);<br />
d 2 = novo comprimento do circuito após modificação (km);<br />
P = perda no condutor em função da corrente (kW/km);<br />
n = quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> condutores no circuito.<br />
7
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
· Estime o período médio <strong>de</strong> operação do circuito (h), em horas/mês.<br />
· Calcule a economia <strong>de</strong> energia, a partir da expressão:<br />
d) Procedimentos <strong>de</strong> manutenção<br />
Além dos conceitos já apresentados para redução das perdas <strong>de</strong> energia em circuitos <strong>de</strong> distribuição, <strong>de</strong>ve-se<br />
também atentar para os procedimentos <strong>de</strong> manutenção que resultem no bom funcionamento das instalações, o<br />
que se constitui num fator importante a ser consi<strong>de</strong>rado na implantação <strong>de</strong> programas <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia<br />
elétrica.<br />
Recomenda-se adotar os seguintes procedimentos:<br />
· Verificar quinzenalmente as condições dos isolamentos.<br />
· Proce<strong>de</strong>r à limpeza dos painéis e aparelhos elétricos semestralmente.<br />
· Verificar os contatos e conexões, reapertanto os parafusos e verificando a qualida<strong>de</strong> das ligações a terra<br />
anualmente.<br />
Gráficos<br />
8<br />
24,0<br />
22,0<br />
20,0<br />
18,0<br />
16,0<br />
14,0<br />
12,0<br />
10,0<br />
8,0<br />
6,0<br />
4,0<br />
2,0<br />
PERDAS (kW/km)<br />
E = R×<br />
h (kWh/mês)<br />
PERDAS EM CONDUTORES POR EFEITO JOULE (kWkm)<br />
4mm²<br />
6mm²<br />
20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150<br />
CORRENTE (A)<br />
10mm²<br />
16mm²<br />
25mm²<br />
35mm²<br />
50mm²<br />
70mm²<br />
95mm²<br />
120mm²<br />
150mm²
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
30,0<br />
28,0<br />
26,0<br />
24,0<br />
22,0<br />
20,0<br />
18,0<br />
16,0<br />
14,0<br />
12,0<br />
10,0<br />
8,0<br />
6,0<br />
4,0<br />
2,0<br />
40,0<br />
38,0<br />
36,0<br />
34,0<br />
32,0<br />
30,0<br />
28,0<br />
26,0<br />
24,0<br />
22,0<br />
20,0<br />
18,0<br />
16,0<br />
14,0<br />
12,0<br />
10,0<br />
8,0<br />
6,0<br />
PERDAS (kW/km)<br />
PERDAS EM CONDUTORES POR EFEITO JOULE (kWkm)<br />
25mm²<br />
35mm²<br />
170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280<br />
50mm²<br />
PERDAS EM CONDUTORES POR EFEITO JOULE (kWkm)<br />
PERDAS (kW/km)<br />
70mm² 70mm²<br />
95mm² 95mm²<br />
120mm² 120mm²<br />
70mm²<br />
95mm²<br />
120mm²<br />
150mm²<br />
CORRENTE (A)<br />
150mm² 150mm²<br />
185mm² 185mm²<br />
240mm² 240mm²<br />
300 350 400 450 500<br />
CORRENTE (A)<br />
9
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
2.2. Transformadores<br />
Os transformadores são equipamentos que transferem energia elétrica <strong>de</strong> um circuito para outro, mantendo a<br />
mesma freqüência e variando a tensão <strong>de</strong> trabalho. Esta transferência <strong>de</strong> energia é acompanhada <strong>de</strong> perdas<br />
que <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>m da construção do transformador e do seu regime <strong>de</strong> trabalho.<br />
As principais perdas que ocorrem em transformadores são as perdas no cobre e as perdas no ferro. As perdas no<br />
cobre correspon<strong>de</strong>m à dissipação <strong>de</strong> energia por efeito Joule <strong>de</strong>terminada pelas correntes que circulam nos<br />
enrolamentos primário e secundário, que variam com a carga elétrica alimentada pelo transformador. Já as<br />
perdas no ferro são <strong>de</strong>terminadas pelo fluxo estabelecido no circuito magnético e são constantes para cada<br />
transformador.<br />
Eventualmente po<strong>de</strong>m ocorrer perdas em transformadores ligados em paralelo, <strong>de</strong>vido à diferença entre a<br />
relação <strong>de</strong> transformação dos equipamentos ligados <strong>de</strong>sta forma.<br />
Quando esta relação apresenta diferenças significativas ocorre a circulação <strong>de</strong> corrente entre os transformadores,<br />
provocando perdas que po<strong>de</strong>m se tornar importantes.<br />
A seguir é apresentado um roteiro para <strong>de</strong>terminação do potencial <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia que po<strong>de</strong> se obter<br />
com o uso a<strong>de</strong>quado dos transformadores.<br />
a) Perdas no ferro<br />
As perdas no circuito magnético, conhecidas como perdas no ferro, aparecem sempre que um transformador é<br />
ligado à re<strong>de</strong> e in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>m da carga que está sendo alimentada. Para um transformador específico, estas<br />
perdas são constantes e <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>m <strong>de</strong> suas características construtivas.<br />
Uma providência que permite reduzir o consumo <strong>de</strong> energia elétrica <strong>de</strong>vido a este fato seria <strong>de</strong>sligar a alimentação<br />
dos transformadores durante os períodos em que eles não estiverem sendo utilizados. Em muitos casos po<strong>de</strong> ser<br />
interessante, por exemplo, dispor-se <strong>de</strong> um transformador <strong>de</strong> menor porte exclusivo para alimentação da<br />
iluminação, <strong>de</strong> modo a permitir mantê-la ligada para execução dos serviços <strong>de</strong> limpeza e vigilância nos horários<br />
em que a empresa não estiver em funcionamento.<br />
Para <strong>de</strong>terminar os potenciais <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia que po<strong>de</strong>m ser obtidos com a redução das perdas no<br />
ferro, adote o seguinte roteiro:<br />
· I<strong>de</strong>ntifique os transformadores existentes e anote os seus dados nominais (potência nominal e tensão), que<br />
po<strong>de</strong>m ser encontrados na placa do equipamento.<br />
· Consulte as características <strong>de</strong> cada um dos transformadores e verifique o valor das perdas no ferro e perdas<br />
totais. Caso não disponha dos dados <strong>de</strong> seus equipamentos, utilize como referência os valores <strong>de</strong>monstrados<br />
na tabela a seguir:<br />
10
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
POTÊNCIA PERDAS NO FERRO PERDAS TOTAIS<br />
(kVA)<br />
(W)<br />
(W)<br />
15 120 460<br />
30 200 770<br />
45 260 1.040<br />
75 390 1.530<br />
112,5 520 2.070<br />
150 640 2.550<br />
225 900 3.600<br />
300 1.120 4.480<br />
500 1.350 6.700<br />
750 1.500 13.500<br />
1.000 1.900 16.500<br />
1.500 2.500 25.000<br />
2.000 3.900 25.100<br />
3.000 4.900 31.700<br />
· Analise os circuitos que são alimentados pelos transformadores e verifique se é possível <strong>de</strong>sligar cada<br />
transformador em horários em que não haja solicitação <strong>de</strong> energia, ou quando tal solicitação é reduzida e<br />
po<strong>de</strong> ser transferida para outro transformador.<br />
· Estime a quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> horas mensais em que o transformador po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>senergizado.<br />
· Determine o potencial <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia a partir da seguinte expressão:<br />
on<strong>de</strong>:<br />
E = potencial <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia <strong>de</strong>vido às perdas no ferro (kWh/mês);<br />
P 1 = perdas no ferro (W);<br />
h = quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> horas mensais <strong>de</strong> <strong>de</strong>sligamento do transformador (h/mês).<br />
b) Perdas no cobre<br />
E =<br />
P × h / 1000<br />
1<br />
As perdas no transformador <strong>de</strong>vido ao efeito Joule, conhecidas como perdas no cobre são diretamente proporcionais<br />
ao quadrado das correntes elétricas que circulam pelos enrolamentos e, portanto, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>m na carga que está<br />
sendo alimentada.<br />
Uma maneira <strong>de</strong> se reduzir o consumo <strong>de</strong> energia elétrica por efeito Joule, quando estiverem em uso vários<br />
transformadores, é distribuir as cargas <strong>de</strong> modo a se otimizar os carregamentos médios <strong>de</strong> cada transformador,<br />
reduzindo as correntes daqueles que estiverem sendo muito carregados e aumentando a corrente dos que<br />
estiverem sendo submetidos a pouca carga.<br />
11
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Para <strong>de</strong>terminar o potencial <strong>de</strong> economia <strong>de</strong> energia que se po<strong>de</strong> obter com esta medida, adote o seguinte<br />
roteiro:<br />
· Determine as perdas no cobre para cada um dos transformadores quando estes operam a plena carga,<br />
efetuando a seguinte diferença:<br />
on<strong>de</strong>:<br />
P 1 = perdas <strong>de</strong> ferro (W);<br />
P c = perdas no cobre do transformador (W);<br />
P = perdas totais (W).<br />
Nota: As perdas totais apresentadas para um transformador incluem outros tipos <strong>de</strong> perda. Para efeito prático não serão consi<strong>de</strong>rados<br />
outros valores, admitindo-se que somente ocorram perdas no cobre e no ferro.<br />
· Calcule a corrente nominal do transformador utilizando a seguinte expressão<br />
Pn<br />
× 1000<br />
In<br />
=<br />
3×<br />
U<br />
on<strong>de</strong>:<br />
I = corrente nominal do transformador (A);<br />
n<br />
P = potência nominal do transformador (kVA);<br />
n<br />
U = tensão nominal secundária do transformador (V);<br />
· Efetue a medição da corrente secundária do transformador para vários horários do dia e <strong>de</strong>termine o valor<br />
da corrente média que circula em cada transformador (I m ).<br />
· Analise o carregamento <strong>de</strong> cada transformador e verifique a possibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> remanejar as cargas por eles<br />
alimentadas, <strong>de</strong> modo a reduzir o carregamento daqueles mais solicitados e aumentar o dos menos carregados.<br />
· Determine o novo valor das correntes médias <strong>de</strong> cada transformador (I r ).<br />
· Calcule a redução das perdas que po<strong>de</strong> ser obtida com esta medida adotando a seguinte expressão:<br />
On<strong>de</strong>:<br />
R = redução <strong>de</strong> perdas no cobre (W);<br />
P c = perdas no cobre do transformador (W);<br />
I m = corrente secundária do transformador na condição atual (A);<br />
I r = corrente secundária do transformador após remanejamento da carga (A);<br />
I n = corrente nominal do transformador (A).<br />
12<br />
P C<br />
( I<br />
R = P ×<br />
c<br />
= P − P<br />
1<br />
− I<br />
2 2<br />
m r<br />
2<br />
In<br />
)
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
· Estime a quantida<strong>de</strong> média mensal <strong>de</strong> horas <strong>de</strong> funcionamento dos transformadores (h)<br />
· Calcule as perdas mensais mensais <strong>de</strong> energia que ocorrem em cada transformador, utilizando a seguinte<br />
expressão:<br />
E = R×<br />
h (kWh/mês)<br />
1000<br />
c) Perdas em transformadores ligados em paralelo<br />
Freqüentemente utiliza-se a ligação <strong>de</strong> dois ou mais transformadores em paralelo para aten<strong>de</strong>r a várias cargas<br />
através do mesmo barramento secundário. Neste caso, <strong>de</strong>ve-se observar os seguintes itens fundamentais, sob<br />
pena <strong>de</strong> ocorrerem sérios danos aos mesmos:<br />
· Capacida<strong>de</strong><br />
Utilizar transformadores com capacida<strong>de</strong> iguais ou muito próximas, para melhor aproveitamento das potências<br />
dos mesmos.<br />
· Ligação interna dos transformadores<br />
A ligação <strong>de</strong> transformadores em paralelo exige que as ligações internas sejam as mesmas, isto é, todos os<br />
transformadores <strong>de</strong>vem estar ligados em estrela ou todos em triângulo.<br />
· Impedâncias<br />
A ligação <strong>de</strong> transformadores em paralelo exige que sua impedância expressa em valores percentuais, sejam<br />
iguais.<br />
· Relação <strong>de</strong> transformação<br />
Dois ou mais transformadores, para serem ligados em paralelo, <strong>de</strong>vem ter a mesma relação <strong>de</strong> transformação.<br />
A ligação <strong>de</strong> transformadores em paralelo com relações <strong>de</strong> transformação diferentes resulta em circulação <strong>de</strong><br />
corrente entre os mesmos, reduzindo suas capacida<strong>de</strong>s e <strong>de</strong>sperdiçando energia elétrica. Para <strong>de</strong>terminar qual<br />
a perda <strong>de</strong> energia numa ligação <strong>de</strong> transformadores em paralelo, adote o seguinte roteiro:<br />
· Determine as perdas no cobre e a corrente nominal para cada um dos transformadores quando estes operam<br />
a plena carga, conforme <strong>de</strong>talhado no item (b).<br />
· Meça a corrente secundária <strong>de</strong> cada transformador com todas as cargas <strong>de</strong>sligadas.<br />
· Calcule as perdas que ocorrem no cobre <strong>de</strong> cada um dos transformadores adotando a seguinte expressão:<br />
R = P × I × I<br />
c<br />
2<br />
r<br />
2<br />
n<br />
13
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
on<strong>de</strong>:<br />
R = perdas que ocorrem no cobre, <strong>de</strong>vido à corrente resultante da ligação em paralelo (W);<br />
P c = perdas nominais no cobre do transformador (W);<br />
I r = corrente secundária do transformador sem carga (A);<br />
I n = corrente nominal do transformador (A).<br />
· Estime a quantida<strong>de</strong> média mensal <strong>de</strong> horas <strong>de</strong> funcionamento dos transformadores ligados em paralelo (h).<br />
· Calcule as perdas mensais <strong>de</strong> energia, em cada transformador, <strong>de</strong>vido à ligação em paralelo, adotando a<br />
seguinte expressão:<br />
d) Procedimentos <strong>de</strong> manutenção<br />
O tratamento do óleo <strong>de</strong> um transformador torna-se necessário quando o po<strong>de</strong>r dielétrico ou o índice <strong>de</strong> aci<strong>de</strong>z<br />
do óleo em serviço atingir o valor limite especificado pelo fabricante.<br />
Um tratamento realizado periodicamente sem esperar o limite crítico apresenta a vantagem <strong>de</strong> suprimir:<br />
· A presença da lama <strong>de</strong>ntro do aparelho, facilitando as trocas térmicas com conseqüente diminuição da<br />
temperatura do transformador.<br />
· A presença <strong>de</strong> produtos que contribuem para a oxidação do óleo e, portanto para sua <strong>de</strong>gradação.<br />
Com esse tratamento, realizado no período a<strong>de</strong>quado, serão conseguidas economias <strong>de</strong> energia elétrica e <strong>de</strong><br />
reposição do óleo.<br />
No campo da manutenção, os transformadores que contem óleo isolante merecem especial atenção. Alguns<br />
controles <strong>de</strong> óleo <strong>de</strong>vem ser efetuados antes da colocação sob carga e durante o funcionamento. É sugerida a<br />
seguir uma rotina para estes controles:<br />
14<br />
E = R×<br />
h / 1000 (kWh/mês)<br />
ANTES DA COLOCAÇÃO SOB CARGA CADA 3 MESES CADA 2 ANOS<br />
Tensão <strong>de</strong> ruptura X<br />
Teor <strong>de</strong> água X<br />
Resistivida<strong>de</strong> X<br />
Fator <strong>de</strong> dissipação dielétrica X<br />
Índice <strong>de</strong> neutralização X<br />
Ponto <strong>de</strong> fulgor X<br />
Tensão interfacial X
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
2.3 Fator <strong>de</strong> Potência<br />
Os aparelhos elétricos indutivos, tais como motores e transformadores, <strong>de</strong>senvolvem um campo magnético<br />
interno necessário para o seu funcionamento. Este campo é formado pela passagem da corrente nos enrolamentos.<br />
Quando os equipamentos são alimentados em corrente alternada, a energia armazenada em forma <strong>de</strong> campo<br />
magnético ten<strong>de</strong> a se opor à variação da intensida<strong>de</strong> da corrente, causando um atraso da corrente em relação<br />
à tensão. Como conseqüência uma parcela da corrente não realiza trabalho útil, produzindo o que se chama <strong>de</strong><br />
energia reativa.<br />
Para melhor compreen<strong>de</strong>r a ocorrência <strong>de</strong> energia reativa em um sistema, visualize o <strong>de</strong>senho a seguir, on<strong>de</strong><br />
um vagão é tracionado para se <strong>de</strong>slocar sobre os trilhos por ações <strong>de</strong> uma força em direção diferente a do<br />
<strong>de</strong>slocamento.<br />
O esforço <strong>de</strong> tração representa a potência aparente do sistema (kVA). A componente <strong>de</strong> força paralela aos<br />
trilhos é a que realiza trabalho útil representado a potência ativa do sistema (kW). A componente perpendicular<br />
a esta última não realiza trabalho, causando um aumento da potência aparente para se obter a mesma<br />
potência ativa que seria necessária à locomoção do vagão caso a força <strong>de</strong> tração fosse aplicada no mesmo<br />
sentido e direção aos trilhos. Esta representa a potência reativa (kVAr).<br />
A relação entre potência ativa e a potência aparente é <strong>de</strong>nominada fator <strong>de</strong> potência. Note, na analogia<br />
apresentada, que o fator <strong>de</strong> potência é na realida<strong>de</strong> a tangente do ângulo formado entre a força <strong>de</strong> tração e os<br />
trilhos. Quanto menor for este ângulo, menor será a componente reativa do sistema, e tanto mais o fator <strong>de</strong><br />
potência irá se aproximar do valor unitário.<br />
A ocorrência <strong>de</strong> energia reativa em circuitos elétricos sobrecarrega as instalações, ocupando uma capacida<strong>de</strong><br />
<strong>de</strong> condução <strong>de</strong> corrente que po<strong>de</strong>ria ser melhor aproveitada. Isto é válido tanto para a concessionária que<br />
entrega energia elétrica ao consumidor como também para o próprio consumidor em seus circuitos <strong>de</strong> distribuição.<br />
A concessionária protege-se contra a ocorrência <strong>de</strong> reativos elevados em suas linhas impondo ao consumidor um<br />
fator <strong>de</strong> potência mínimo <strong>de</strong> 0,92. Quando a instalação registra um fator <strong>de</strong> potência abaixo do mínimo é<br />
cobrado o exce<strong>de</strong>nte <strong>de</strong> energia reativa, a título <strong>de</strong> ajuste. Assim sendo, a melhoria do fator <strong>de</strong> potência <strong>de</strong><br />
uma instalação representa não apenas uma melhor utilização dos circuitos <strong>de</strong> distribuição, mas também uma<br />
forma <strong>de</strong> reduzir as <strong>de</strong>spesas com o fornecimento <strong>de</strong> energia caso este índice esteja abaixo do mínimo<br />
regulamentado.<br />
15
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
As principais causas do baixo fator <strong>de</strong> potência são:<br />
· Motores operando em vazio ou super dimensionados;<br />
· Transformadores operando com pequenas cargas;<br />
· Nível <strong>de</strong> tensão acima da nominal;<br />
· Reatores <strong>de</strong> lâmpadas <strong>de</strong> <strong>de</strong>scarga; e,<br />
· Gran<strong>de</strong> quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> motores <strong>de</strong> pequena potência.<br />
No texto a seguir encontram-se algumas consi<strong>de</strong>rações relativas ao potencial <strong>de</strong> economia oriundo da melhoria<br />
do fator <strong>de</strong> potência, bem como técnicas utilizadas para este fim.<br />
a) Redução <strong>de</strong>spesas no faturamento da energia elétrica<br />
A legislação que regulamenta os critérios para fornecimento <strong>de</strong> energia elétrica <strong>de</strong>termina que o fator <strong>de</strong><br />
potência <strong>de</strong>ve ser mantido o mais próximo possível <strong>de</strong> 1,00 (um) e estabelece que a concessionária cobre, com<br />
preços da energia ativa, o exce<strong>de</strong>nte <strong>de</strong> energia reativa que ocorrer quando o fator <strong>de</strong> potência da instalação<br />
consumidora for inferior ao valor mínimo (0,92).<br />
Se uma <strong>de</strong>terminada instalação apresentar fator <strong>de</strong> potência inferior a 0,92, o valor referente à energia<br />
reativa exce<strong>de</strong>nte já estará sendo cobrado na fatura <strong>de</strong> energia elétrica. Este valor po<strong>de</strong>rá ser reduzido ou<br />
mesmo eliminado com a a<strong>de</strong>quação do fator <strong>de</strong> potência a níveis mais elevados. A economia obtida será<br />
resultante da quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> potência reativa (kVAr) que pu<strong>de</strong>r ser eliminada da instalação.<br />
b) Técnicas para melhoria do fator <strong>de</strong> potência<br />
Algumas medidas po<strong>de</strong>m ser consi<strong>de</strong>radas para a melhoria do fator <strong>de</strong> potência. Uma <strong>de</strong>las, e a mais óbvia é<br />
utilizar equipamentos com elevado fator <strong>de</strong> potência.<br />
A indústria oferece <strong>de</strong>terminados equipamentos (reatores <strong>de</strong> lâmpadas <strong>de</strong> <strong>de</strong>scarga, motores, transformadores)<br />
com uma variada gama <strong>de</strong> valores <strong>de</strong> fator <strong>de</strong> potência.<br />
Cabe verificar se há possibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> substituição dos equipamentos existentes por outros <strong>de</strong> alto fator <strong>de</strong><br />
potência. No caso <strong>de</strong> instalações novas, é recomendado iniciar a operação com tais equipamentos e provi<strong>de</strong>nciar<br />
as correções necessárias com capacitores, como será visto adiante.<br />
O correto dimensionamento dos equipamentos po<strong>de</strong> ser também uma maneira <strong>de</strong> se elevar o fator <strong>de</strong> potência<br />
<strong>de</strong> uma instalação. Os motores, por exemplo, apresentam um fator <strong>de</strong> potência mais elevado quando operam<br />
próximo à sua capacida<strong>de</strong> nominal. Motores superdimensionados ou motores operando em vazio provocam a<br />
diminuição do fator <strong>de</strong> potência <strong>de</strong> uma unida<strong>de</strong> consumidora.<br />
16
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Outra forma <strong>de</strong> se elevar o fator <strong>de</strong> potência é instalar bancos <strong>de</strong> capacitores. Ao contrário da energia reativa<br />
indutiva, que provoca o atraso da corrente em relação à tensão, como já visto, a energia reativa capacitiva<br />
produz efeito contrário.<br />
O fornecimento <strong>de</strong> reativo capacitivo em instalações predominantemente indutivas (regra geral) tem, por<br />
conseqüência, a elevação do fator <strong>de</strong> potência. A quantida<strong>de</strong> <strong>de</strong> reativo capacitivo necessário à elevação do<br />
fator <strong>de</strong> potência é facilmente <strong>de</strong>terminada por meio da utilização da tabela a seguir. O valor encontrado na<br />
tabela <strong>de</strong>ve ser multiplicado pela potência ativa da instalação (kW) e o resultado será a potência reativa do<br />
capacitor a ser utilizado (kVAr).<br />
17
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
18<br />
ÍNDICES PARA DETERMINAR A POTÊNCIA DE CAPACITORES PARA CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA<br />
FP Atual Fator <strong>de</strong> Potência Corrigido<br />
0,80 0,81 0,82 0,83 0,84 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 1,00<br />
0,50 0,982 1,008 1,034 1,060 1,086 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 1,590 1,732<br />
0,51 0,937 0,963 0,989 1,015 1,041 1,067 1,093 1,120 1,147 1,174 1,202 1,231 1,261 1,291 1,324 1,358 1,395 1,436 1,484 1,544 1,687<br />
0,52 0,893 0,919 0,945 0,971 0,997 1,023 1,049 1,076 1,103 1,130 1,158 1,187 1,217 1,247 1,280 1,314 1,351 1,392 1,440 1,500 1,643<br />
0,53 0,850 0,876 0,902 0,928 0,954 0,980 1,007 1,033 1,060 1,088 1,116 1,144 1,174 1,205 1,237 1,271 1,308 1,349 1,397 1,458 1,600<br />
0,54 0,809 0,835 0,861 0,887 0,913 0,939 0,965 0,992 1,019 1,046 1,074 1,103 1,133 1,163 1,196 1,230 1,267 1,308 1,356 1,416 1,559<br />
0,55 0,768 0,794 0,820 0,846 0,873 0,899 0,925 0,952 0,979 1,006 1,034 1,063 1,092 1,123 1,156 1,190 1,227 1,268 1,315 1,376 1,518<br />
0,56 0,729 0,755 0,781 0,807 0,834 0,860 0,886 0,913 0,940 0,967 0,995 1,024 1,053 1,084 1,116 1,151 1,188 1,229 1,276 1,337 1,479<br />
0,57 0,691 0,717 0,743 0,769 0,796 0,822 0,848 0,875 0,902 0,929 0,957 0,986 1,015 1,046 1,079 1,113 1,150 1,191 1,238 1,299 1,441<br />
0,58 0,655 0,681 0,707 0,733 0,759 0,785 0,811 0,838 0,865 0,892 0,920 0,949 0,979 1,009 1,042 1,076 1,113 1,154 1,201 1,262 1,405<br />
0,59 0,618 0,644 0,670 0,696 0,723 0,749 0,775 0,802 0,829 0,856 0,884 0,913 0,942 0,973 1,006 1,040 1,077 1,118 1,165 1,226 1,368<br />
0,60 0,583 0,609 0,635 0,661 0,687 0,714 0,740 0,767 0,794 0,821 0,849 0,878 0,907 0,938 0,970 1,005 1,042 1,083 1,130 1,191 1,333<br />
0,61 0,549 0,575 0,601 0,627 0,653 0,679 0,706 0,732 0,759 0,787 0,815 0,843 0,873 0,904 0,936 0,970 1,007 1,048 1,096 1,157 1,299<br />
0,62 0,515 0,541 0,567 0,593 0,620 0,646 0,672 0,699 0,726 0,753 0,781 0,810 0,839 0,870 0,903 0,937 0,974 1,015 1,062 1,123 1,265<br />
0,63 0,483 0,509 0,535 0,561 0,587 0,613 0,639 0,666 0,693 0,720 0,748 0,777 0,807 0,837 0,870 0,904 0,941 0,982 1,030 1,090 1,233<br />
0,64 0,451 0,477 0,503 0,529 0,555 0,581 0,607 0,634 0,661 0,688 0,716 0,745 0,775 0,805 0,838 0,872 0,909 0,950 0,998 1,058 1,201<br />
0,65 0,419 0,445 0,471 0,497 0,523 0,549 0,576 0,602 0,629 0,657 0,685 0,714 0,743 0,774 0,806 0,840 0,877 0,919 0,966 1,027 1,169<br />
0,66 0,388 0,414 0,440 0,466 0,492 0,519 0,545 0,572 0,599 0,626 0,654 0,683 0,712 0,743 0,775 0,810 0,847 0,888 0,935 0,996 1,138<br />
0,67 0,358 0,384 0,410 0,436 0,462 0,488 0,515 0,541 0,568 0,596 0,624 0,652 0,682 0,713 0,745 0,779 0,816 0,857 0,905 0,966 1,108<br />
0,68 0,328 0,354 0,380 0,406 0,432 0,459 0,485 0,512 0,539 0,566 0,594 0,623 0,652 0,683 0,715 0,750 0,787 0,828 0,875 0,936 1,078<br />
0,69 0,299 0,325 0,351 0,377 0,403 0,429 0,456 0,482 0,509 0,537 0,565 0,593 0,623 0,654 0,686 0,720 0,757 0,798 0,846 0,907 1,049<br />
0,70 0,270 0,296 0,322 0,348 0,374 0,400 0,427 0,453 0,480 0,508 0,536 0,565 0,594 0,625 0,657 0,692 0,729 0,770 0,817 0,878 1,020<br />
0,71 0,242 0,268 0,294 0,320 0,346 0,372 0,398 0,425 0,452 0,480 0,508 0,536 0,566 0,597 0,629 0,663 0,700 0,741 0,789 0,849 0,992<br />
0,72 0,214 0,240 0,266 0,292 0,318 0,344 0,370 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 0,964<br />
0,73 0,186 0,212 0,238 0,264 0,290 0,316 0,343 0,370 0,396 0,424 0,452 0,481 0,510 0,541 0,573 0,608 0,645 0,686 0,733 0,794 0,936<br />
0,74 0,159 0,185 0,211 0,237 0,263 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 0,909<br />
0,75 0,132 0,158 0,184 0,210 0,236 0,262 0,289 0,315 0,342 0,370 0,398 0,426 0,456 0,487 0,519 0,553 0,590 0,631 0,679 0,739 0,882<br />
0,76 0,105 0,131 0,157 0,183 0,209 0,235 0,262 0,288 0,315 0,343 0,371 0,400 0,429 0,460 0,492 0,526 0,563 0,605 0,652 0,713 0,855<br />
0,77 0,079 0,105 0,131 0,157 0,183 0,209 0,235 0,262 0,289 0,316 0,344 0,373 0,403 0,433 0,466 0,500 0,537 0,578 0,626 0,686 0,829<br />
0,78 0,052 0,078 0,104 0,130 0,156 0,183 0,209 0,236 0,263 0,290 0,318 0,347 0,376 0,407 0,439 0,474 0,511 0,552 0,599 0,660 0,802<br />
0,79 0,026 0,052 0,078 0,104 0,130 0,156 0,183 0,209 0,236 0,264 0,292 0,320 0,350 0,381 0,413 0,447 0,484 0,525 0,573 0,634 0,776<br />
0,80 0,026 0,052 0,078 0,104 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 0,608 0,750<br />
0,81 0,026 0,052 0,078 0,104 0,131 0,157 0,184 0,212 0,240 0,268 0,298 0,329 0,361 0,395 0,432 0,473 0,521 0,581 0,724<br />
0,82 0,026 0,052 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 0,556 0,698<br />
0,83 0,026 0,052 0,079 0,105 0,132 0,160 0,188 0,216 0,246 0,277 0,309 0,343 0,380 0,421 0,469 0,530 0,672<br />
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 0,646<br />
0,85 0,026 0,053 0,080 0,107 0,135 0,164 0,194 0,225 0,257 0,291 0,328 0,369 0,417 0,477 0,620<br />
0,86 0,027 0,054 0,081 0,109 0,138 0,167 0,198 0,230 0,265 0,302 0,343 0,390 0,451 0,593<br />
0,87 0,027 0,054 0,082 0,111 0,141 0,172 0,204 0,238 0,275 0,316 0,364 0,424 0,567<br />
0,88 0,027 0,055 0,084 0,114 0,145 0,177 0,211 0,248 0,289 0,337 0,397 0,540<br />
0,89 0,028 0,057 0,086 0,117 0,149 0,184 0,221 0,262 0,309 0,370 0,512<br />
0,90 0,029 0,058 0,089 0,121 0,156 0,193 0,234 0,281 0,342 0,484<br />
0,91 0,030 0,060 0,093 0,127 0,164 0,205 0,253 0,313 0,456<br />
0,92 0,031 0,063 0,097 0,134 0,175 0,223 0,284 0,426<br />
0,93 0,032 0,067 0,104 0,145 0,192 0,253 0,395<br />
0,94 0,034 0,071 0,112 0,160 0,220 0,363<br />
0,95 0,037 0,078 0,126 0,186 0,329<br />
0,96 0,041 0,089 0,149 0,292<br />
0,97 0,048 0,108 0,251<br />
0,98 0,061 0,203<br />
0,99 0,142<br />
1,00
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
A instalação <strong>de</strong> capacitores em paralelo às cargas irá beneficiar todo o circuito atrás do ponto <strong>de</strong> inserção dos<br />
capacitores, ou seja, da cabine <strong>de</strong> entrada até o ponto <strong>de</strong> inserção. Assim sendo, a localização mais a<strong>de</strong>quada<br />
para a instalação dos capacitores é junto aos equipamentos consumidores, após a chave. Com esta configuração,<br />
garante-se inclusive que o reativo capacitivo será <strong>de</strong>sligado junto com o equipamento quando este não estiver<br />
em uso. Tal medida tem por finalida<strong>de</strong> evitar o excesso <strong>de</strong> capacitivo na re<strong>de</strong>, igualmente cobrado pela<br />
concessionária. Face ao elevado número <strong>de</strong> capacitores necessários, esta alternativa é normalmente pouco<br />
atraente do ponto <strong>de</strong> vista econômico.<br />
Bancos <strong>de</strong> capacitores po<strong>de</strong>m ser instalados juntos à cabine <strong>de</strong> medição. Esta configuração aten<strong>de</strong> aos requisitos<br />
da concessionária, mas não irá proporcionar os benefícios do alívio da carga nos circuitos internos <strong>de</strong> distribuição.<br />
Deve-se ressaltar que tal alternativa implica na necessida<strong>de</strong> <strong>de</strong> modular a entrada dos capacitores <strong>de</strong> acordo<br />
com a variação da carga, para se evitar a ocorrência <strong>de</strong> excesso <strong>de</strong> capacitivo.<br />
As alternativas para instalação variam entre os dois extremos acima <strong>de</strong>scritos. A situação i<strong>de</strong>al para uma<br />
<strong>de</strong>terminada instalação <strong>de</strong>verá ser resultado <strong>de</strong> estudo específico, comparando-se os benefícios obtidos com os<br />
investimentos necessários.<br />
Convém lembrar que quando gran<strong>de</strong> parte do consumo <strong>de</strong> uma instalação é <strong>de</strong>vida a equipamentos não-lineares<br />
(conversores <strong>de</strong> freqüência, acionadores <strong>de</strong> velocida<strong>de</strong> variável em estado sólido, acionadores em corrente<br />
contínua, acionadores programáveis, fornos <strong>de</strong> indução e a arco, solda a arco), a instalação <strong>de</strong> capacitores<br />
<strong>de</strong>ve ser procedida <strong>de</strong> um estudo <strong>de</strong> harmônicos. Capacitores ligados a equipamentos não lineares po<strong>de</strong>m<br />
agravar problemas <strong>de</strong> ressonância em harmônicos <strong>de</strong> or<strong>de</strong>m ímpar, distorcendo a forma <strong>de</strong> onda senoidal da<br />
alimentação (distorção harmônica) e provocando surtos <strong>de</strong> corrente nos circuitos. Quando isto acontece ocorre<br />
a abertura dos fusíveis <strong>de</strong> proteção dos capacitores, <strong>de</strong>nunciando a existência <strong>de</strong> irregularida<strong>de</strong>s na instalação.<br />
19
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
3. ANÁLISE DE CONTAS DE ENERGIA ELÉTRICA<br />
A análise das contas <strong>de</strong> fornecimento permite avaliar as condições gerais <strong>de</strong> utilização <strong>de</strong> energia elétrica pela<br />
unida<strong>de</strong> consumidora, apresentando possibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> aumentar a racionalida<strong>de</strong> do seu uso. Além disso, o<br />
resultado da análise permite que o contrato <strong>de</strong> fornecimento com a concessionária torne-se a<strong>de</strong>quado às<br />
necessida<strong>de</strong>s da empresa consumidora, po<strong>de</strong>ndo implicar em redução <strong>de</strong> <strong>de</strong>spesas com eletricida<strong>de</strong>.<br />
Antes <strong>de</strong> iniciar a análise propriamente dita, é importante verificar a tensão <strong>de</strong> fornecimento e o tipo <strong>de</strong> tarifa<br />
na qual o consumidor está enquadrado <strong>de</strong> acordo com a legislação vigente.<br />
Se o consumidor é atendido em tensão inferior a 2.300 V, é classificado como sendo do “Grupo B” (baixa<br />
tensão); se a tensão <strong>de</strong> fornecimento for maior ou igual a 2.300 V, será um consumidor do “Grupo A” (alta<br />
tensão).<br />
Vamos analisar a partir <strong>de</strong> agora as contas dos consumidores do Grupo A, pois para os consumidores atendidos<br />
em baixa tensão (Grupo B), esta análise resume-se a um acompanhamento mensal do consumo <strong>de</strong> energia<br />
elétrica.<br />
Os consumidores do Grupo A são divididos em subgrupos, sendo faturados pelas estruturas tarifárias convencional<br />
ou horo-sazonal azul ou ver<strong>de</strong> <strong>de</strong> acordo com a tensão <strong>de</strong> fornecimento e <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> potência verificada por<br />
medição, conforme tabela a seguir:<br />
20<br />
Subgrupos <strong>de</strong><br />
Faturamento<br />
Estrutura<br />
Tarifária<br />
Convencional<br />
Estrutura Tarifária Horo-sazonal<br />
Ver<strong>de</strong> Azul<br />
A1 (230 kV ou mais) Não aplicável Não aplicável Compulsória<br />
A2 (88 kV a 138 kV) Não aplicável Não aplicável Compulsória<br />
A3 (69 kV) Não aplicável Não aplicável Compulsória<br />
A3a (30 kV a 44 kV)<br />
A4 (2,3 kV a 25 kV)<br />
AS (Subterrâneo)<br />
Resolução ANEEL 456/2000 – Art. 53<br />
Opcional para<br />
<strong>de</strong>manda<br />
menor que<br />
300kW<br />
Opcional Opcional<br />
In<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>nte do sistema tarifário recomenda-se que a análise das faturas <strong>de</strong> fornecimento seja efetuada sobre<br />
um período mínimo <strong>de</strong> doze meses consecutivos, <strong>de</strong> modo que uma possível sazonalida<strong>de</strong> no consumo <strong>de</strong><br />
energia da empresa seja incluída na análise.
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
3.1 Características dos Sistemas Tarifários<br />
A seguir estão <strong>de</strong>scritas as principais características dos sistemas tarifários, importantes para a análise das<br />
contas <strong>de</strong> fornecimento <strong>de</strong> energia.<br />
a) Tarifa Convencional<br />
No sistema tarifário convencional a conta mensal leva em consi<strong>de</strong>ração o consumo (kWh) e a <strong>de</strong>manda (kW) <strong>de</strong><br />
energia, sem diferenciação quanto aos horários do dia e períodos do ano.<br />
b) Tarifa Horo-Sazonal<br />
A tarifa horo-sazonal é caracterizada por apresentar preços diferenciados <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda e consumo <strong>de</strong> energia<br />
elétrica <strong>de</strong> acordo com as horas do dia (ponta e fora <strong>de</strong> ponta) e períodos do ano (seco e úmido).<br />
· "Horário <strong>de</strong> ponta" período <strong>de</strong>finido pela concessionária e composto por três horas diárias consecutivas,<br />
exceção feita aos sábados, domingos, terça-feira <strong>de</strong> carnaval, sexta-feira da paixão, "Corpus Christi", dia<br />
<strong>de</strong> finados e <strong>de</strong>mais feriados <strong>de</strong>finidos por lei fe<strong>de</strong>ral, consi<strong>de</strong>rando as características do seu sistema<br />
elétrico.<br />
· "Horário fora <strong>de</strong> ponta" período composto pelo conjunto das horas diárias consecutivas e complementares<br />
àquelas <strong>de</strong>finidas no horário <strong>de</strong> ponta.<br />
· "Período úmido" período <strong>de</strong> cinco meses consecutivos compreen<strong>de</strong>ndo os fornecimentos abrangidos<br />
pelas leituras <strong>de</strong> <strong>de</strong>zembro <strong>de</strong> um ano a abril do ano seguinte.<br />
· "Período seco" período <strong>de</strong> sete meses consecutivos, compreen<strong>de</strong>ndo os fornecimentos abrangidos pelas<br />
leituras <strong>de</strong> maio a novembro.<br />
Existem duas modalida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> tarifas horo-sazonal: a Tarifa Azul e a Tarifa Ver<strong>de</strong>.<br />
· Tarifa Azul: modalida<strong>de</strong> estruturada para aplicação <strong>de</strong> tarifas diferenciadas <strong>de</strong> consumo <strong>de</strong> energia<br />
elétrica <strong>de</strong> acordo com as horas <strong>de</strong> utilização do dia e os períodos do ano, bem como as tarifas<br />
diferenciadas <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> potência <strong>de</strong> acordo com as horas <strong>de</strong> utilização do dia.<br />
· Tarifa Ver<strong>de</strong>: modalida<strong>de</strong> estruturada para aplicação <strong>de</strong> tarifas diferenciadas <strong>de</strong> consumo <strong>de</strong> energia<br />
elétrica <strong>de</strong> acordo com as horas <strong>de</strong> utilização do dia e os períodos do ano, bem como <strong>de</strong> uma única tarifa<br />
<strong>de</strong> <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> potência.<br />
A metodologia aplicada para análise das contas tanto para a tarifa azul como para a tarifa ver<strong>de</strong> é a mesma,<br />
<strong>de</strong>vendo apenas ser observado que para tarifa ver<strong>de</strong>, na análise da <strong>de</strong>manda, não haverá distinção entre<br />
horário <strong>de</strong> ponta e fora <strong>de</strong> ponta.<br />
21
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
3.2. Análise da Demanda<br />
a) Tarifa Convencional<br />
Com relação à <strong>de</strong>manda, a legislação vigente estabelece que seja consi<strong>de</strong>rado para efeito <strong>de</strong> faturamento o<br />
maior valor entre:<br />
22<br />
· Demanda verificada por medição (<strong>de</strong>manda registrada);<br />
· Demanda fixada em contrato <strong>de</strong> fornecimento.<br />
O consumidor estará utilizando a energia <strong>de</strong> forma a<strong>de</strong>quada quando o valor <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda faturada for igual ao<br />
da <strong>de</strong>manda registrada. Dessa forma, estará pagando por aquilo que realmente consome.<br />
Quando a <strong>de</strong>manda registrada exce<strong>de</strong>r em mais <strong>de</strong> 10% a <strong>de</strong>manda contratada, o faturamento será feito pela<br />
<strong>de</strong>manda registrada, e a concessionária irá faturar com tarifa <strong>de</strong> ultrapassagem, igual a 3 (três) vezes a tarifa<br />
normal <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda.<br />
Se o valor da <strong>de</strong>manda faturada for sistematicamente superior à <strong>de</strong>manda registrada, ou seja, sempre igual<br />
<strong>de</strong>manda contratada, <strong>de</strong>ve-se analisar a possibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> ajuste no contrato recorrendo em primeira instância à<br />
concessionária solicitando um auxílio para normalização <strong>de</strong>sta situação.<br />
b) Tarifa Horo-sazonal<br />
A legislação vigente prevê que o faturamento da <strong>de</strong>manda <strong>de</strong>ve ser feito da seguinte forma:<br />
· Quando a <strong>de</strong>manda registrada for inferior à <strong>de</strong>manda contratada o faturamento será feito pela <strong>de</strong>manda<br />
contratada.<br />
· Quando a <strong>de</strong>manda registrada for superior à <strong>de</strong>manda contratada o faturamento será feito pela <strong>de</strong>manda<br />
registrada.<br />
Faturamento com tarifas <strong>de</strong> ultrapassagem<br />
· Para as unida<strong>de</strong>s consumidoras atendidas em tensão igual ou superior a 69 kV, quando a <strong>de</strong>manda<br />
registrada exce<strong>de</strong>r em mais <strong>de</strong> 5% a <strong>de</strong>manda contratada.<br />
· Para unida<strong>de</strong>s consumidoras atendidas em tensão inferior a 69 kV, quando a <strong>de</strong>manda registrada exce<strong>de</strong>r<br />
em mais <strong>de</strong> 10% a <strong>de</strong>manda contratada.<br />
Quando as <strong>de</strong>mandas faturadas nos segmentos horo-sazonais forem iguais aos valores das <strong>de</strong>mandas registradas,<br />
a unida<strong>de</strong> consumidora estará utilizando a energia <strong>de</strong> forma a<strong>de</strong>quada.<br />
Conforme visto, a unida<strong>de</strong> consumidora é faturada com a tarifa <strong>de</strong> ultrapassagem quando a <strong>de</strong>manda registrada<br />
exce<strong>de</strong>r em certos limites a <strong>de</strong>manda contratada. Para evitar este tipo <strong>de</strong> faturamento <strong>de</strong>ve-se reavaliar o<br />
contrato <strong>de</strong> fornecimento <strong>de</strong> energia elétrica, ou reduzir os valores <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda registrada através da otimização<br />
da operação dos equipamentos elétricos e das instalações.
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
3.3. Fator <strong>de</strong> Carga<br />
O fator <strong>de</strong> carga é um índice que reflete o regime <strong>de</strong> funcionamento <strong>de</strong> uma dada instalação.<br />
Um fator <strong>de</strong> carga elevado, próximo a 1, indica que as cargas elétricas foram distribuídas ao longo do tempo.<br />
Por outro lado, um fator <strong>de</strong> carga baixo indica que houve concentração <strong>de</strong> consumo <strong>de</strong> energia elétrica em um<br />
curto período <strong>de</strong> tempo, <strong>de</strong>terminando uma <strong>de</strong>manda elevada.<br />
Deve-se ter em mente, entretanto, que <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ndo da característica <strong>de</strong> funcionamento da unida<strong>de</strong> consumidora,<br />
existirá sempre um limite superior para o fator <strong>de</strong> carga, seja pela característica própria dos equipamentos e<br />
ou processos, como também pelo período <strong>de</strong> funcionamento. É meramente impossível obter um fator <strong>de</strong> carga<br />
próximo a unida<strong>de</strong> em uma instalação que opere apenas 8h por dia, por exemplo.<br />
Logo é preciso que a avaliação do fator <strong>de</strong> carga seja sempre feita <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> uma faixa típica <strong>de</strong> uma<br />
<strong>de</strong>terminada classe <strong>de</strong> consumo.<br />
Para melhorar o fator <strong>de</strong> carga, <strong>de</strong>ve-se adotar um sistema <strong>de</strong> gerenciamento do uso da energia procurando-se<br />
<strong>de</strong>slocar cargas que contribuem para formação <strong>de</strong> picos, para os horários <strong>de</strong> menor <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> potência<br />
(vales).<br />
Nas tarifas, convencional e horo-sazonal ver<strong>de</strong>, o fator <strong>de</strong> carga é único porque existe um único registro <strong>de</strong><br />
<strong>de</strong>manda <strong>de</strong> energia, enquanto que, para tarifa horo-sazonal azul haverá dois fatores <strong>de</strong> carga, um para o<br />
horário da ponta e outro para fora <strong>de</strong> ponta.<br />
A análise do fator <strong>de</strong> carga, além <strong>de</strong> mostrar se a energia elétrica está sendo utilizada <strong>de</strong> modo racional, traz<br />
uma conclusão importante para <strong>de</strong>finir o tipo <strong>de</strong> tarifa mais a<strong>de</strong>quada para a instalação. Um fator <strong>de</strong> carga<br />
elevado no horário <strong>de</strong> ponta po<strong>de</strong>rá indicar que a tarifa horo-sazonal azul será mais a<strong>de</strong>quada quando comparada<br />
à tarifa horo-sazonal ver<strong>de</strong>.<br />
a) Cálculo do fator <strong>de</strong> carga<br />
Fator <strong>de</strong> carga na ponta:<br />
FC<br />
On<strong>de</strong>:<br />
FC p = fator <strong>de</strong> carga na ponta;<br />
kWh p = consumo registrado na ponta;<br />
kW p = <strong>de</strong>manda registrada na ponta; e,<br />
66 = número <strong>de</strong> horas <strong>de</strong> ponta <strong>de</strong> um mês médio.<br />
TARIFA AZUL<br />
p<br />
kWhp<br />
=<br />
kW × 66<br />
p<br />
23
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Fator <strong>de</strong> carga fora <strong>de</strong> ponta<br />
24<br />
FC<br />
fp<br />
kWh fp<br />
=<br />
kW × 664<br />
On<strong>de</strong>:<br />
FC = fator <strong>de</strong> carga fora <strong>de</strong> ponta;<br />
fp<br />
kWh = consumo registrado fora <strong>de</strong> ponta;<br />
fp<br />
kW = <strong>de</strong>manda registrada fora <strong>de</strong> ponta;<br />
fp<br />
664 = número <strong>de</strong> horas fora <strong>de</strong> ponta <strong>de</strong> um mês médio<br />
On<strong>de</strong>:<br />
FC = Fator <strong>de</strong> Carga;<br />
kW = <strong>de</strong>manda registrada;<br />
kWhfp kWfp 730<br />
= consumo registrado fora <strong>de</strong> ponta;<br />
= consumo registrado na ponta;<br />
= número <strong>de</strong> horas <strong>de</strong> um mês médio;<br />
On<strong>de</strong>:<br />
FC = Fator <strong>de</strong> Carga;<br />
kW = <strong>de</strong>manda registrada;<br />
kWh = consumo registrado no mês;<br />
730 = número <strong>de</strong> horas <strong>de</strong> um mês médio.<br />
fp<br />
TARIFA VERDE<br />
kWh p + kWh<br />
FC =<br />
kW×<br />
730<br />
TARIFA CONVENCIONAL<br />
kWh<br />
FC =<br />
kW×<br />
730<br />
É importante observar que po<strong>de</strong>mos trabalhar ainda com dois tipos diferentes <strong>de</strong> Fator <strong>de</strong> Carga no tocante a<br />
<strong>de</strong>manda adotada para cálculo. Se adotarmos a <strong>de</strong>manda faturada para o cálculo vamos obter o fator <strong>de</strong> carga<br />
<strong>de</strong> faturamento, apropriado para o cálculo do preço médio da energia elétrica. Por outro lado po<strong>de</strong>mos adotar<br />
a <strong>de</strong>manda registrada para o cálculo, nesse caso o fator <strong>de</strong> carga refletirá com mais exatidão o perfil <strong>de</strong><br />
utilização <strong>de</strong> energia da unida<strong>de</strong> consumidora.<br />
fp
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
3.4. Fator <strong>de</strong> Potência<br />
Como já visto no capítulo “Instalações <strong>Elétrica</strong>s” o fator <strong>de</strong> potência reflete a proporção entre a energia ativa<br />
e a energia reativa, numa instalação elétrica.<br />
O faturamento <strong>de</strong> energia e <strong>de</strong>manda reativa exce<strong>de</strong>nte, quando o fator <strong>de</strong> potência verificado na unida<strong>de</strong><br />
consumidora for inferior a 0,92, será realizado da seguinte forma:<br />
O exce<strong>de</strong>nte po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>vido ao excesso <strong>de</strong> energia reativa indutiva ou <strong>de</strong> energia reativa capacitiva. Dessa<br />
forma, para não pagar por esse exce<strong>de</strong>nte, a unida<strong>de</strong> consumidora <strong>de</strong>ve manter o fator <strong>de</strong> potência, durante<br />
todo o tempo, no mínimo, em 0,92, indutivo ou capacitivo.<br />
a) Cálculo do exce<strong>de</strong>nte reativo<br />
Para estruturas tarifárias horosazonal e convencional:<br />
Faturamento do Consumo <strong>de</strong> <strong>Energia</strong> Reativa (FER p )<br />
n fr<br />
FER(<br />
p)<br />
= ∑ [ CAt<br />
× ( −1)]<br />
× TCA(<br />
p)<br />
t=<br />
1 ft<br />
on<strong>de</strong>:<br />
FER = valor do faturamento, por posto horário “p”, correspon<strong>de</strong>nte ao consumo <strong>de</strong> energia reativa exce<strong>de</strong>nte<br />
(p)<br />
à quantida<strong>de</strong> permitida pelo fator <strong>de</strong> potência <strong>de</strong> referência “fr”, no período <strong>de</strong> faturamento;<br />
CA t = consumo <strong>de</strong> energia ativa medida em cada intervalo <strong>de</strong> 1 (uma) hora “t”, durante o período <strong>de</strong> faturamento;<br />
fr = fator <strong>de</strong> potência <strong>de</strong> referência igual a 0,92;<br />
ft = fator <strong>de</strong> potência da unida<strong>de</strong> consumidora, calculado em cada intervalo “t” <strong>de</strong> 1 (uma) hora, durante o<br />
período <strong>de</strong> faturamento, <strong>de</strong>vendo ser observado as <strong>de</strong>finições a seguir;<br />
Nas fórmulas FER(p) e FDR(p) serão consi<strong>de</strong>rados:<br />
A. Durante o período <strong>de</strong> 6 (seis) horas consecutivas, compreendido, a critério da concessionária, entre 23 h e<br />
30 min e 6 h e 30 min, apenas os fatores <strong>de</strong> potência “ft” inferiores a 0,92 capacitivo, verificados em cada<br />
intervalo <strong>de</strong> 1 (uma) hora “t”; e,<br />
B. Durante o período diário complementar ao <strong>de</strong>finido no item anterior, apenas os fatores <strong>de</strong> potência “ft”<br />
inferiores a 0,92 indutivo, verificados em cada intervalo <strong>de</strong> 1 (uma) hora “t”.<br />
TCA (p) = tarifas <strong>de</strong> energia ativa, aplicáveis ao fornecimento em cada posto horário “p”;<br />
t = indica intervalo <strong>de</strong> 1 (uma) hora, no período <strong>de</strong> faturamento;<br />
p = indica posto horário, ponta ou fora <strong>de</strong> ponta, para as tarifas horo-sazonais ou período <strong>de</strong> faturamento<br />
para a tarifa convencional; e.<br />
n = número <strong>de</strong> intervalos <strong>de</strong> integralização “t”, por posto horário “p”, no período <strong>de</strong> faturamento.<br />
25
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Faturamento da Demanda <strong>de</strong> Potência Reativa (FDR p )<br />
26<br />
fr<br />
FDR ( p)<br />
=<br />
×<br />
ft<br />
n<br />
[ MAX(<br />
DAt<br />
× ) − DF(<br />
p)<br />
] TDA(<br />
p)<br />
t=<br />
1<br />
FDR (p) = valor do faturamento, por posto horário “p”, correspon<strong>de</strong>nte à <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> potência reativa exce<strong>de</strong>nte<br />
à quantida<strong>de</strong> permitida pelo fator <strong>de</strong> potência <strong>de</strong> referência “fr” no período <strong>de</strong> faturamento;<br />
DA t = <strong>de</strong>manda medida no intervalo <strong>de</strong> integralização <strong>de</strong> 1 (uma) hora “t”, durante o período <strong>de</strong> faturamento;<br />
DF (p) = <strong>de</strong>manda faturável em cada posto horário “p” no período <strong>de</strong> faturamento;<br />
TDA (p) = tarifa <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> potência ativa aplicável ao fornecimento em cada posto horário “p”;<br />
MAX = função que i<strong>de</strong>ntifica o valor máximo da fórmula, <strong>de</strong>ntro dos parênteses correspon<strong>de</strong>ntes, em cada<br />
posto horário “p”;<br />
t = indica intervalo <strong>de</strong> 1 (uma) hora, no período <strong>de</strong> faturamento;<br />
p = indica posto horário, ponta ou fora <strong>de</strong> ponta, para as tarifas horo-sazonais ou período <strong>de</strong> faturamento<br />
para a tarifa convencional; e.<br />
n = número <strong>de</strong> intervalos <strong>de</strong> integralização “t”, por posto horário “p”, no período <strong>de</strong> faturamento.<br />
Para estrutura tarifária convencional sem medição apropriada:<br />
Faturamento do Consumo <strong>de</strong> <strong>Energia</strong> Reativa (FER)<br />
on<strong>de</strong>:<br />
kWh = Consumo <strong>de</strong> energia ativa;<br />
FP= Fator <strong>de</strong> potência da unida<strong>de</strong> consumidora; e,<br />
0,<br />
92<br />
FER = kWh×<br />
( −1)<br />
× TC<br />
FP<br />
TC = Tarifa <strong>de</strong> Consumo (por posto horário para estrutura horo-sazonal).<br />
Faturamento da Demanda <strong>de</strong> Potência Reativa (FDR)<br />
0,<br />
92<br />
FDR = [( kWr × ) − kWf ] × TD<br />
FP<br />
on<strong>de</strong>:<br />
kWr = Máxima Demanda Registrada por posto tarifário;<br />
kWf = Demanda Faturável por posto tarifário;<br />
FP= Fator <strong>de</strong> potência da unida<strong>de</strong> consumidora; e,<br />
TD = Tarifa <strong>de</strong> Demanda.
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
3.5. Planilhas <strong>de</strong> Acompanhamento<br />
Para facilitar o acompanhamento mensal das contas <strong>de</strong> fornecimento <strong>de</strong> energia elétrica, sugere-se a utilização<br />
das planilhas a seguir, que permitem visualizar o histórico <strong>de</strong> todos os parâmetros importantes para análise em<br />
um único documento.<br />
Mês<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
Mês<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
ACOMPANHAMENTO DAS FATURAS DE ENERGIA ELÉTRICA<br />
TARIFA CONVENCIONAL<br />
Consumo<br />
(kWh)<br />
Demanda Contratada<br />
__________(kW)<br />
Registrada Faturada<br />
Fator <strong>de</strong><br />
Carga<br />
Fator <strong>de</strong><br />
Potência<br />
ACOMPANHAMENTO DAS FATURAS DE ENERGIA ELÉTRICA<br />
TARIFA HORO-SAZONAL VERDE<br />
Consumo (kWh)<br />
Demanda Contratada<br />
_____________(kW)<br />
PS/PU FPS/FPU Registrada Faturada<br />
Fator <strong>de</strong><br />
Carga<br />
Fator <strong>de</strong><br />
Potência<br />
27
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
28<br />
Mês<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
ACOMPANHAMENTO DAS FATURAS DE ENERGIA ELÉTRICA<br />
TARIFA HORO-SAZONAL AZUL<br />
Consumo (kWh)<br />
PS/PU<br />
FPS/F<br />
PU<br />
Demanda Contratada<br />
Ponta = ______(kW)<br />
Fora da Ponta = ______(kW)<br />
Registrada Faturada<br />
Fator <strong>de</strong> Carga<br />
Ponta F.Ponta Ponta F.Ponta Ponta F.Ponta<br />
3.6. Cálculo do Preço Médio da <strong>Energia</strong> <strong>Elétrica</strong><br />
O que é preço médio <strong>de</strong> eletricida<strong>de</strong>?<br />
Fator <strong>de</strong><br />
Potência<br />
O preço médio <strong>de</strong> eletricida<strong>de</strong> é um parâmetro que como o próprio nome já diz reflete o custo da energia<br />
elétrica para uma unida<strong>de</strong> consumidora, resultado das tarifas aplicadas e do regime <strong>de</strong> operação.<br />
O cálculo do preço médio po<strong>de</strong> ser feito <strong>de</strong> duas formas. A primeira consiste simplesmente em se dividir o<br />
importe, ou seja, o resultado da aplicação das tarifas aos registros <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda e consumo, pelo consumo<br />
registrado pela instalação.<br />
Exemplo:<br />
Uma instalação faturada pela tarifa convencional, com as seguintes características:<br />
· Demanda Faturada (Df): 300 kW<br />
· Consumo Registrado (Cr): 87.600 kWh<br />
· Tarifa do sub grupo A4<br />
· Tarifa <strong>de</strong> Demanda (Td) = 6,00 (R$/kW)<br />
· Tarifa <strong>de</strong> Consumo (Tc) = 87,82 (R$/MWh)<br />
· I = Importe (R$)
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Portanto o Preço Médio será:<br />
I = ( 300 × 6,<br />
00)<br />
+ ( 87.<br />
600×<br />
87,<br />
82)<br />
= R$<br />
9.<br />
493,<br />
03<br />
I<br />
PM = = 108, 37(<br />
R$<br />
/ MWh)<br />
Cr<br />
Nesse exemplo não adicionamos o valor do ICMS, mas na prática não <strong>de</strong>ve ser esquecido por representar uma<br />
parcela significativa dos custos com energia.<br />
Esse modo simplificado para calcular o preço médio é o mais prático e serve como um bom parâmetro <strong>de</strong><br />
acompanhamento do comportamento da unida<strong>de</strong> consumidora.<br />
No entanto quando se preten<strong>de</strong> avaliar modificações contratuais ou mesmo estudar alterações <strong>de</strong> carga e ou<br />
regime <strong>de</strong> funcionamento é necessário à utilização <strong>de</strong> uma segunda forma <strong>de</strong> avaliação que utiliza algumas<br />
fórmulas que permitem a obtenção do preço médio a partir da manipulação <strong>de</strong> algumas variáveis conforme<br />
mostrado a seguir:<br />
Principais variáveis: fator <strong>de</strong> carga, índices <strong>de</strong> modulação <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda e ou consumo, tarifas <strong>de</strong> energia elétrica<br />
por classe <strong>de</strong> tensão e modalida<strong>de</strong>s tarifárias.<br />
Metodologia <strong>de</strong> cálculo do preço médio.<br />
Na modalida<strong>de</strong> tarifária horo-sazonal o preço médio anual <strong>de</strong>ve ser calculado consi<strong>de</strong>rando-se uma média<br />
pon<strong>de</strong>rada entre os valores obtidos para o período seco e para o período úmido conforme segue:<br />
Pm anual = (7*Pm (seco) + 5*Pm (úmido))/12.<br />
Outros parâmetros são adotados para suporte <strong>de</strong> cálculo:<br />
CP/CT: Relação entre o consumo na ponta e o consumo total, esse parâmetro foi escolhido por ser comum às<br />
modalida<strong>de</strong>s azul e ver<strong>de</strong>.<br />
Fator <strong>de</strong> Carga <strong>de</strong> Ponta e Fora da Ponta: Indicam o perfil <strong>de</strong> consumo <strong>de</strong> energia e <strong>de</strong>manda correspon<strong>de</strong>nte,<br />
para cada segmento horário. Para a modalida<strong>de</strong> horo-sazonal ver<strong>de</strong>, é feita uma média pon<strong>de</strong>rada dos fatores<br />
<strong>de</strong> cargas para a obtenção do fator <strong>de</strong> carga geral.<br />
a) Cálculo do “Preço Médio da Tarifa Azul”<br />
FC = (66 x Fc p + 664 x Fc fp ) / 730<br />
Nessa modalida<strong>de</strong> existe a segmentação horária para a <strong>de</strong>manda (ponta e fora <strong>de</strong> ponta) e para o consumo<br />
(ponta e fora <strong>de</strong> ponta), além da sazonalida<strong>de</strong> (período seco e úmido).<br />
29
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
- Em função <strong>de</strong> CP/CT:<br />
- Em função do Índice <strong>de</strong> Modulação (IMOD):<br />
30<br />
CP TD <br />
<br />
p<br />
TD fp<br />
<br />
<br />
CP <br />
Pm = + TC + + × −<br />
<br />
p<br />
TC<br />
<br />
fp 1<br />
<br />
<br />
CT FC p × 66 FCfp<br />
× 664 CT <br />
Substitui-se o CP/CT da equação acima pela equação abaixo<br />
CP<br />
CT<br />
b) Cálculo do “Preço Médio da Tarifa Ver<strong>de</strong>”<br />
=<br />
FC<br />
fp<br />
IMOD <br />
FC<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
p × 66 × 1−<br />
100 <br />
IMOD <br />
× 664 + FC × 66 ×<br />
<br />
1−<br />
<br />
<br />
p<br />
100 <br />
Nessa modalida<strong>de</strong> não há diferenciação entre <strong>de</strong>manda <strong>de</strong> ponta e fora <strong>de</strong> ponta, consi<strong>de</strong>rando-se apenas a<br />
máxima <strong>de</strong>manda registrada integralizada em 15 minutos durante todo o ciclo <strong>de</strong> faturamento. O consumo é<br />
faturado da mesma forma que na Tarifa Azul (Ponta, Fora <strong>de</strong> Ponta, Período Seco e Úmido). Por isso só são<br />
consi<strong>de</strong>rados dois parâmetros para cálculo, o CP/CT e o fator <strong>de</strong> carga total.<br />
( TCp<br />
− TCfp)<br />
TCfp<br />
TD CP<br />
Pm = + +<br />
FC×<br />
730 CT<br />
c) Cálculo do “Preço Médio da Tarifa Convencional”<br />
Na modalida<strong>de</strong> convencional o importe é calculado utilizando somente a <strong>de</strong>manda e o consumo. Por isso só é<br />
consi<strong>de</strong>rado o parâmetro fator <strong>de</strong> carga total.<br />
Símbolos e Abreviações:<br />
TD =Tarifa <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda na ponta horo-sazonal azul<br />
TD fp =Tarifa <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda fora <strong>de</strong> ponta horo-sazonal azul<br />
TC p =Tarifa <strong>de</strong> consumo na ponta horo-sazonal azul e ver<strong>de</strong><br />
TC fp =Tarifa <strong>de</strong> consumo fora <strong>de</strong> ponta horo-sazonal azul e ver<strong>de</strong><br />
TD =Tarifa <strong>de</strong> <strong>de</strong>manda horo-sazonal ver<strong>de</strong> e convencional<br />
TC =Tarifa <strong>de</strong> consumo convencional<br />
TD<br />
Pm = + TC<br />
FC×<br />
730<br />
CP\CT =consumo na ponta\consumo total horo-sazonal ver<strong>de</strong> e azul<br />
IMOD =Índice <strong>de</strong> modulação horo-sazonal azul<br />
IMOD =1 – (Dp / Dfp)<br />
FC =Fator <strong>de</strong> carga na ponta horo-sazonal azul<br />
p<br />
FC =Fator <strong>de</strong> carga fora <strong>de</strong> ponta horo-sazonal azul<br />
fp<br />
FC =Fator <strong>de</strong> carga total horo-sazonal ver<strong>de</strong> e convencional
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
4. ANÁLISE ECONÔMICA DE INVESTIMENTOS<br />
4.1. Generalida<strong>de</strong>s<br />
A ferramenta fundamental para se <strong>de</strong>cidir por uma alternativa <strong>de</strong> investimento é a análise econômica. A análise<br />
econômica é a única ferramenta que permite comparar soluções tecnicamente diferentes.<br />
Todo o fundamento da análise econômica se baseia na Matemática Financeira, que se preocupa com o valor do<br />
dinheiro no tempo.<br />
Po<strong>de</strong>-se citar como exemplos <strong>de</strong> aplicação da análise econômica:<br />
· Contratar um transporte <strong>de</strong> materiais com terceiros ou comprar e operar uma frota <strong>de</strong> caminhões;<br />
· Construir uma re<strong>de</strong> <strong>de</strong> distribuição <strong>de</strong> água com tubulações <strong>de</strong> diferentes diâmetros;<br />
· Substituir equipamentos tecnologicamente obsoletos;<br />
· Comprar um carro a prazo ou à vista;<br />
· Trocar um sistema <strong>de</strong> iluminação pública <strong>de</strong> baixo custo <strong>de</strong> investimento e pouco eficiente por outro <strong>de</strong><br />
maior investimento, porém mais eficiente.<br />
O estudo econômico pressupõe os seguintes princípios básicos:<br />
· Existem alternativas <strong>de</strong> investimentos. É inútil calcular se é vantajoso comprar um carro à vista se não há<br />
condições <strong>de</strong> conseguir dinheiro para a compra.<br />
· As alternativas <strong>de</strong>vem ser expressas em valores monetários. Não se compara 1000 litros <strong>de</strong> óleo combustível<br />
com 500 kWh <strong>de</strong> energia elétrica. Convertendo os dados em valores monetários ter-se-á um <strong>de</strong>nominador<br />
comum <strong>de</strong> comparação.<br />
Alguns dados são difíceis <strong>de</strong> converter em dinheiro. Exemplos que ocorrem com freqüência nos casos reais são:<br />
boa vonta<strong>de</strong> <strong>de</strong> um fornecedor, boa imagem da empresa ou status. São os chamados fatores intangíveis.<br />
· Devem ser comparadas somente as alternativas relevantes. Para <strong>de</strong>cidir sobre o tipo <strong>de</strong> motor a ser adquirido<br />
não interessa o consumo dos mesmos se forem idênticos.<br />
· Os custos do capital investidos (juros) <strong>de</strong>verão ser computados. Estes mesmos recursos po<strong>de</strong>rão ser investidos<br />
em outro projeto com maior rentabilida<strong>de</strong>.<br />
· O passado não interessa ao estudo econômico. Deve-se consi<strong>de</strong>rar o presente e o futuro. Não é possível um<br />
estudo econômico que contemple a afirmação: “não posso ven<strong>de</strong>r minha casa por menos <strong>de</strong> R$ 35.000,00<br />
porque, só na reforma, gastei quase este valor”. O que vale é o valor atual <strong>de</strong> mercado.<br />
Para que um projeto seja escolhido entre diversas alternativas disponíveis é necessário obe<strong>de</strong>cer alguns critérios.<br />
Estes critérios são os seguintes:<br />
31
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
· Critérios financeiros: disponibilida<strong>de</strong> <strong>de</strong> recursos;<br />
· Critérios econômicos: rentabilida<strong>de</strong> do investimento;<br />
· Critérios impon<strong>de</strong>ráveis: fatores não conversíveis a valores monetários.<br />
4.2. Matemática Financeira<br />
A matemática financeira é a ferramenta da análise econômica. Ela trata da relação entre o dinheiro (valores<br />
monetários) e o tempo. Este conceito po<strong>de</strong> ser expresso através da seguinte frase:<br />
“Não se soma ou subtrai quantias em dinheiro que não estejam referidos à mesma data”.<br />
A matemática financeira <strong>de</strong>senvolveu uma infinida<strong>de</strong> <strong>de</strong> abordagem <strong>de</strong>stas relações. Neste documento mencionase<br />
apenas alguns conceitos essenciais ao entendimento <strong>de</strong>ste trabalho.<br />
a) Juros<br />
A relação entre o dinheiro e o tempo é expresso por JUROS. É o que se paga pelo custo do capital, ou seja, é<br />
o pagamento pela oportunida<strong>de</strong> <strong>de</strong> po<strong>de</strong>r dispor <strong>de</strong> um capital durante <strong>de</strong>terminado tempo.<br />
Os juros po<strong>de</strong>m ser computados sob as formas <strong>de</strong>:<br />
32<br />
· Juros simples; e.<br />
· Juros compostos.<br />
Juros Simples<br />
Ao se calcular juros simples, consi<strong>de</strong>ra-se que apenas o principal (o capital inicial), ren<strong>de</strong> juros. O valor <strong>de</strong>stes<br />
juros po<strong>de</strong> ser calculado pela seguinte fórmula: J = C×<br />
i×<br />
n<br />
on<strong>de</strong>:<br />
C = principal<br />
J = juros<br />
i = taxa <strong>de</strong> juros (anuais, semestrais, mensais);<br />
n = número <strong>de</strong> períodos (anos, semestres, meses).<br />
O valor que se tem <strong>de</strong>pois do período <strong>de</strong> capitalização, chamado <strong>de</strong> valor futuro (VF), po<strong>de</strong> ser calculado por:<br />
VF = C × ( 1+<br />
i×<br />
n)<br />
O cômputo do juro simples é utilizado muito raramente. Na maioria dos cálculos financeiros utilizam-se juros<br />
compostos.
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Juros Compostos<br />
No cálculo <strong>de</strong> juros compostos, no final <strong>de</strong> cada período, o juro é incorporado ao principal ou capital, passando<br />
assim a também ren<strong>de</strong>r juros no próximo período. Po<strong>de</strong>mos <strong>de</strong>duzir a expressão da seguinte maneira:<br />
· No primeiro período:<br />
No segundo período:<br />
· No terceiro período:<br />
3<br />
2<br />
2<br />
1<br />
J = C + C×<br />
i = C×<br />
( 1+<br />
i)<br />
1<br />
J = J + J × i = J × ( 1+<br />
i)<br />
= C×<br />
( 1+<br />
i)<br />
2<br />
2<br />
1<br />
1<br />
J = J + J × i = J ×<br />
+<br />
2<br />
( 1 + i)<br />
= C × ( 1+<br />
i)<br />
× ( 1 + i)<br />
= C × ( 1 i<br />
Generalizando, para um número <strong>de</strong> períodos igual a n, a expressão geral para cálculo <strong>de</strong> juros compostos, é a<br />
seguinte:<br />
n<br />
J = C×<br />
( 1+<br />
i)<br />
Esta é a expressão <strong>de</strong> cálculo <strong>de</strong> juros mais utilizada. Po<strong>de</strong>-se constatar que para o primeiro período o valor<br />
obtido para o juro simples é igual ao valor do juro composto.<br />
b) Fluxo <strong>de</strong> Caixa<br />
O fluxo <strong>de</strong> caixa é uma maneira simplificada <strong>de</strong> representar resultados econômicos ou financeiros <strong>de</strong><br />
empreendimentos ao longo do tempo. O fluxo <strong>de</strong> caixa projeta as expectativas <strong>de</strong> ganhos monetários do<br />
projeto e permite aplicar os diversos métodos <strong>de</strong> avaliação da atrativida<strong>de</strong> do empreendimento e comparar as<br />
diferentes alternativas <strong>de</strong> projetos.<br />
A construção do fluxo <strong>de</strong> caixa <strong>de</strong> um projeto implica em avaliar os investimentos necessários, receitas do<br />
projeto, custos operacionais envolvidos, prazos <strong>de</strong> implantação, custos financeiros, impostos e taxas, vida útil<br />
do projeto, valor residual e todos as <strong>de</strong>mais variáveis relevantes que possam influir <strong>de</strong> modo significativo nos<br />
resultados do empreendimento. O fluxo <strong>de</strong> caixa <strong>de</strong>verá espelhar a “vida” do projeto, sob o enfoque <strong>de</strong> valores<br />
monetários.<br />
O fluxo <strong>de</strong> caixa <strong>de</strong>verá contemplar as alternativas <strong>de</strong> financiamento se for o caso. O fluxo <strong>de</strong> caixa líquido é<br />
muito afetado por financiamentos. Muitas vezes um financiamento alavanca <strong>de</strong> modo favorável um projeto,<br />
reduzindo as necessida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> caixa permitindo distribuir rendimentos aos investidores, tornando o projeto mais<br />
atrativo.<br />
Usualmente os fluxos <strong>de</strong> caixa são apresentados em planilhas eletrônicas e gráficos.<br />
2<br />
)<br />
3<br />
33
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
4.3. Métodos <strong>de</strong> Análise Econômica <strong>de</strong> Projetos<br />
A análise econômica <strong>de</strong> projetos pressupõe que os projetos estejam tecnicamente corretos. É a engenharia<br />
econômica que fornece os critérios <strong>de</strong> <strong>de</strong>cisão para a seleção <strong>de</strong> um projeto entre diversas alternativas <strong>de</strong><br />
investimento.<br />
Existem vários métodos <strong>de</strong> análise. Os mais usuais são:<br />
· Método do Valor Presente Líquido (VPL)<br />
· Método do Valor Futuro Líquido (VFL)<br />
· Método do Valor Uniforme Líquido (VUL);<br />
· Método do Índice <strong>de</strong> Rentabilida<strong>de</strong> (IR);<br />
· Método da Taxa Interna <strong>de</strong> Retorno (TIR); e,<br />
· Método da Taxa Externa <strong>de</strong> Retorno (TER).<br />
Estes métodos são equivalentes e geram “figuras <strong>de</strong> mérito” que são valores e índices que permitem selecionar,<br />
em um universo <strong>de</strong> alternativas <strong>de</strong> investimento, a melhor sob o ponto <strong>de</strong> vista econômico. Embora conduzam<br />
ao mesmo resultado, apresentam vantagens e <strong>de</strong>svantagens, um em relação ao outro.<br />
Para projetos <strong>de</strong> conservação <strong>de</strong> energia dois métodos <strong>de</strong> análise são muito importantes:<br />
· Método do Custo <strong>de</strong> Ciclo <strong>de</strong> Vida (Life Cycle Cost);<br />
· Método do Custo da <strong>Energia</strong> Conservada.<br />
Embora os métodos <strong>de</strong>scritos anteriormente sejam importantes para a análise <strong>de</strong> um projeto, a avaliação sob<br />
o ponto <strong>de</strong> vista do custo do ciclo <strong>de</strong> vida e da energia conservada introduzem maior grau <strong>de</strong> conhecimento dos<br />
resultados econômicos do projeto, baseado na análise comparativa <strong>de</strong> resultados da escolha <strong>de</strong>sta ou daquela<br />
alternativa tecnológica.<br />
O método mais expedito conhecido como Payback Simples (PBS), ainda muito utilizado, fornece resultados<br />
errôneos.<br />
O uso do método do Payback Descontado (BPD) reduz um pouco as distorções <strong>de</strong>correntes da influência do custo<br />
do dinheiro ao longo do tempo.<br />
Recomenda-se não utilizar os métodos <strong>de</strong> Payback como critério na seleção <strong>de</strong> alternativas <strong>de</strong> projetos.<br />
A seguir apresentamos uma breve exposição <strong>de</strong> alguns dos métodos mais utilizados para avaliação econômica <strong>de</strong><br />
projetos. Estes métodos se aplicam aos resultados <strong>de</strong> um fluxo <strong>de</strong> caixa. Por esta razão será necessário elaborar<br />
o fluxo <strong>de</strong> caixa dos projetos.<br />
34
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Serão expostos os métodos:<br />
· Valor Presente Líquido (VPL);<br />
· Taxa Interna <strong>de</strong> Retorno (TIR);<br />
· Payback Simples (PBS) ,somente como ilustração.<br />
a ) Método do Valor Presente Líquido<br />
O método do Valor Presente Líquido (VPL) avalia um projeto transferindo para o momento presente todas as<br />
variações <strong>de</strong> caixa esperada no período consi<strong>de</strong>rado do projeto, <strong>de</strong>scontadas à taxa mínima <strong>de</strong> atrativida<strong>de</strong>.<br />
Em outros termos, seria o transporte para a data zero, do fluxo <strong>de</strong> caixa, <strong>de</strong> todos os recebimentos e<br />
<strong>de</strong>sembolsos esperados, <strong>de</strong>scontados à taxa <strong>de</strong> juros consi<strong>de</strong>rada.<br />
A expressão geral do VPL é a seguinte:<br />
On<strong>de</strong>:<br />
n Rt<br />
VPL = −I<br />
+ t<br />
t=<br />
1 ( 1+<br />
k)<br />
Q<br />
+ n<br />
( 1+<br />
k)<br />
-I= Investimento <strong>de</strong> Capital na data zero;<br />
Rt = Retornos após os impostos;<br />
n = número <strong>de</strong> períodos <strong>de</strong> análise<br />
k = custo <strong>de</strong> capital ou taxa <strong>de</strong> atrativida<strong>de</strong> do capital ou taxa <strong>de</strong> juros mínima aceitável; e,<br />
Q = valor residual do projeto, no fim do período <strong>de</strong> análise.<br />
Sempre que:<br />
· VPL>0, o projeto <strong>de</strong>ve ser aceito;<br />
· VPL=0 é indiferente aceitar ou não o projeto;<br />
· VPL
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
on<strong>de</strong>:<br />
TIR = Taxa interna <strong>de</strong> retorno;<br />
Rt = Retornos após os impostos;<br />
n = número <strong>de</strong> períodos <strong>de</strong> análise.<br />
Os cálculos do VPL e da TIR po<strong>de</strong>m ser bastante complexos. Recomenda-se utilizar os recursos disponíveis em<br />
planilhas eletrônicas ou calculadoras especiais.<br />
c) Método do Payback Simples (PBS)<br />
Este método me<strong>de</strong> o prazo necessário para recuperar um investimento realizado. Não consi<strong>de</strong>ra a distribuição<br />
do fluxo <strong>de</strong> caixa ao longo do tempo nem o custo dos recursos investidos. Não é aplicável a projetos com fluxo<br />
<strong>de</strong> caixa variável.<br />
Embora não seja recomendado para análise <strong>de</strong> projetos e <strong>de</strong>va ser <strong>de</strong>scartado na seleção <strong>de</strong> alternativas, ele<br />
está sendo apresentado por tratar-se <strong>de</strong> um método muito conhecido e fácil <strong>de</strong> se enten<strong>de</strong>r.<br />
A expressão do Payback Simples é a seguinte:<br />
36<br />
R<br />
PBS =<br />
I<br />
on<strong>de</strong>:<br />
PBS = tempo <strong>de</strong> retorno do investimento (Payback Simples), expresso em períodos e fração <strong>de</strong> períodos (anos,<br />
meses, etc.);<br />
R = receita (ou custo evitado) do período (anos, meses, etc.); e,<br />
I = investimento<br />
d) Método do Custo <strong>de</strong> Ciclo <strong>de</strong> Vida<br />
Este método é muito utilizado quando se quer comparar alternativas que diferem no investimento inicial, por<br />
exemplo, optar pela escolha <strong>de</strong> um sistema <strong>de</strong> iluminação com lâmpadas eficientes ao invés <strong>de</strong> um sistema com<br />
lâmpadas convencionais. Normalmente essa análise ajuda muito na escolha <strong>de</strong> alternativas tecnológicas, mostrando<br />
as vantagens <strong>de</strong> um projeto que emprega tecnologia mais eficiente e que, embora tenha um custo inicial<br />
superior, apresenta vantagens durante sua vida útil sobre um projeto com tecnologia convencional.<br />
O Custo <strong>de</strong> Ciclo <strong>de</strong> Vida é o valor presente <strong>de</strong> todos os custos incorridos durante a vida <strong>de</strong> um projeto 1 , que no<br />
caso <strong>de</strong> um projeto <strong>de</strong> conservação <strong>de</strong> energia po<strong>de</strong> ser representado pela seguinte expressão:<br />
CCV = I +<br />
1 (Capital Inicial, Custos Operacionais, Juros, etc.)<br />
VU<br />
VU<br />
−n<br />
ECn × PEn<br />
× ( 1−<br />
i)<br />
+ <br />
n=<br />
1 n=<br />
1<br />
OC<br />
n<br />
× ( 1−<br />
i)<br />
−n
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
on<strong>de</strong>:<br />
TIR = Taxa interna <strong>de</strong> retorno;<br />
Rt = Retornos após os impostos;<br />
n = número <strong>de</strong> períodos <strong>de</strong> análise<br />
Os cálculos do VPL e da TIR po<strong>de</strong>m ser bastante complexos. Recomenda-se utilizar os recursos disponíveis em<br />
planilhas eletrônicas ou calculadoras especiais.<br />
c) Método do Payback Simples (PBS)<br />
Este método me<strong>de</strong> o prazo necessário para recuperar um investimento realizado. Não consi<strong>de</strong>ra a distribuição<br />
do fluxo <strong>de</strong> caixa ao longo do tempo nem o custo dos recursos investidos. Não é aplicável a projetos com fluxo<br />
<strong>de</strong> caixa variável.<br />
Embora não seja recomendado para análise <strong>de</strong> projetos e <strong>de</strong>va ser <strong>de</strong>scartado na seleção <strong>de</strong> alternativas, ele<br />
está sendo apresentado por tratar-se <strong>de</strong> um método muito conhecido e fácil <strong>de</strong> se enten<strong>de</strong>r.<br />
A expressão do Payback Simples é a seguinte:<br />
R<br />
PBS =<br />
I<br />
on<strong>de</strong>:<br />
PBS = tempo <strong>de</strong> retorno do investimento (Payback Simples), expresso em períodos e fração <strong>de</strong> períodos (anos,<br />
meses, etc.);<br />
R = receita (ou custo evitado) do período (anos, meses, etc.); e,<br />
I = investimento<br />
d) Método do Custo <strong>de</strong> Ciclo <strong>de</strong> Vida<br />
Este método é muito utilizado quando se quer comparar alternativas que diferem no investimento inicial, por<br />
exemplo, optar pela escolha <strong>de</strong> um sistema <strong>de</strong> iluminação com lâmpadas eficientes ao invés <strong>de</strong> um sistema com<br />
lâmpadas convencionais. Normalmente essa análise ajuda muito na escolha <strong>de</strong> alternativas tecnológicas, mostrando<br />
as vantagens <strong>de</strong> um projeto que emprega tecnologia mais eficiente e que, embora tenha um custo inicial<br />
superior, apresenta vantagens durante sua vida útil sobre um projeto com tecnologia convencional.<br />
O Custo <strong>de</strong> Ciclo <strong>de</strong> Vida é o valor presente <strong>de</strong> todos os custos incorridos durante a vida <strong>de</strong> um projeto 1 , que no<br />
caso <strong>de</strong> um projeto <strong>de</strong> conservação <strong>de</strong> energia po<strong>de</strong> ser representado pela seguinte expressão:<br />
1 (Capital Inicial, Custos Operacionais, Juros, etc.)<br />
CCV = I +<br />
VU<br />
VU<br />
−n<br />
∑ECn × PEn<br />
× (<br />
1−<br />
i)<br />
+ ∑<br />
n=<br />
1 n=<br />
1<br />
OC<br />
n<br />
× ( 1−<br />
i)<br />
−n<br />
37
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
4.4. Critérios para Seleção <strong>de</strong> Projetos <strong>de</strong> Investimento<br />
Ocorrendo várias alternativas <strong>de</strong> projetos convém classifica-los para que se possa estabelecer regras para<br />
seleção. Uma classificação recomendada é a relativa aos graus <strong>de</strong> <strong>de</strong>pendência:<br />
· Projetos In<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ntes, quando a aceitação <strong>de</strong> um projeto não <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> da aceitação ou rejeição <strong>de</strong> outros.<br />
Neste caso, po<strong>de</strong>-se aplicar os métodos do VPL ou TIR indiferentemente.<br />
· Projetos Mutuamente Exclu<strong>de</strong>ntes, quando aceitação ou rejeição <strong>de</strong> um projeto <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rá da rejeição ou<br />
aceitação <strong>de</strong> outro. Neste caso, os resultados obtidos por ambos os métodos po<strong>de</strong>m diferir:<br />
38<br />
· Método do VPL. O melhor projeto será o que tiver maior VPL.<br />
· Método da TIR. O melhor projeto po<strong>de</strong> não ser o apresentar maior TIR.<br />
A análise <strong>de</strong> atrativida<strong>de</strong> <strong>de</strong> projetos mutuamente exclu<strong>de</strong>ntes <strong>de</strong>ve ser feita, também, para vários cenários<br />
sensibilizados para as variáveis mais relevantes do projeto. Um dos métodos mais utilizados é o do Fluxo <strong>de</strong><br />
Caixa Incremental. Neste caso constrói-se o fluxo <strong>de</strong> caixa para cada um dos projetos e proce<strong>de</strong>-se a sensibilização<br />
simultânea dos projetos para as variáveis relevantes. A análise dos resultados po<strong>de</strong>rá ser melhor apreciada<br />
através <strong>de</strong> representação gráfica.<br />
Exemplo:<br />
Para ilustrar este item, suponhamos que existam dois projetos competindo entre si, o Projeto 1 e o Projeto 2,<br />
cujos fluxos <strong>de</strong> caixa são os seguintes:<br />
Anos Projeto 1 Projeto 2<br />
0 ($ 6 000) ($ 30 000)<br />
1 $ 5 000 $ 9 000<br />
2 $ 6 000 $ 10 500<br />
3 $ 7 500 $ 12 500<br />
4 $ 8 500 $ 14 000<br />
5 $ 9 500 $ 16 000<br />
6 $ 10 000 $ 17 500<br />
7 $ 11 000 $ 18 500<br />
8 $ 11 500 $ 19 500
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Se ambos os projetos forem submetidos a uma análise com uma taxa <strong>de</strong> atrativida<strong>de</strong> <strong>de</strong> 12% ao ano apresentarão<br />
os seguintes resultados:<br />
Os resultados são no mínimo curiosos:<br />
· Pelo VPL, a melhor solução é o Projeto 2;<br />
· Pela TIR, a melhor solução é o Projeto 1; e<br />
· Pelo PBS, a melhor solução é o Projeto 1.<br />
E agora?<br />
Projeto VPL (R$) TIR (%) PBS (Anos)<br />
1 34.065,07 100,8% 1,17<br />
2 38.389,81 37,7% 2,84<br />
Se a implantação <strong>de</strong> um dos projetos exclui o outro, então o critério a ser adotado é o do maior VPL, mesmo<br />
tendo apresentado uma TIR menor. Não se <strong>de</strong>verá tomar <strong>de</strong>cisões baseadas no PBS.<br />
Ainda assim, uma <strong>de</strong>cisão consciente implica na necessida<strong>de</strong> <strong>de</strong> se analisar o comportamento <strong>de</strong> ambos os<br />
projetos sob diferentes cenários para as variáveis mais relevantes.<br />
Por exemplo:<br />
A variável taxa <strong>de</strong> atrativida<strong>de</strong> é muito relevante. Uma análise do fluxo <strong>de</strong> caixa incremental <strong>de</strong>stes projetos<br />
sensibilizado para esta variável resulta no gráfico da figura seguinte, on<strong>de</strong> nas or<strong>de</strong>nadas estão representados<br />
os valores da taxa <strong>de</strong> atrativida<strong>de</strong> e nas abscissas os valores do VPL.<br />
Os resultados indicam que o Projeto 2 é melhor que o Projeto 1 para taxas <strong>de</strong> atrativida<strong>de</strong> menores que 18%,<br />
são igualmente competitivos para a taxa <strong>de</strong> 18% e, acima <strong>de</strong>ste valor o Projeto 1 é o melhor.<br />
39
<strong>Manual</strong> <strong>de</strong> <strong>Adm</strong>inistração <strong>de</strong> <strong>Energia</strong><br />
Conclusões:<br />
A <strong>de</strong>cisão <strong>de</strong> investimento exige a elaboração <strong>de</strong> projetos técnicos <strong>de</strong> muito boa qualida<strong>de</strong>, capazes <strong>de</strong> estabelecer<br />
os parâmetros monetários para uma análise econômica criteriosa.<br />
Este bom projeto técnico não po<strong>de</strong> ser <strong>de</strong>scartado em uma competição com outro projeto igualmente bom<br />
tecnicamente, em razão <strong>de</strong> uma análise econômica sem critérios a<strong>de</strong>quados.<br />
40