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Cap. 14 – Medição de Demanda

Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI Disciplina ELE505 – Medidas Elétricas

Prof. Fernando Belchior – Junho/2014

Cap. 14 – Medição de

Demanda

Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI

Prof. Dr. Fernando Nunes Belchior [email protected] [email protected]




CONDIÇÕES GERAIS DE FORNECIMENTO

DE ENERGIA ELÉTRICA




É a potência média durante um intervalo qualquer de tempo, medida por aparelho

integrador (medidor de demanda). No Brasil este intervalo de tempo é adotado como

sendo de 15 minutos.

DEMANDA

Em uma conta de energia elétrica, a demanda aparece com o seu valor expresso em

quilowatt (kW).

Ex.: Consideremos uma indústria na qual durante 15 minutos, ou parte dele, estiveram

em funcionamento os seguintes equipamentos:

• um motor de 12 (kW) durante 10 minutos;



• um fomo de 30 (kW) durante 12 minutos;

• sistema de iluminação de 50 (kW) durante 15 minutos;

• sistema de ar condicionado de 10 (kW) durante 15 minutos.

Nesses 15 minutos, qual será o consumo de energia elétrica da indústria ?




Nesses 15 minutos a indústria teve um consumo de energia elétrica dado por:

DEMANDA

A demanda nestes 15 minutos será dada por:

um motor de 12 (kW) durante 10 minutos;



um fomo de 30 (kW) durante 12 minutos;

sistema de iluminação de 50 (kW) durante 15 minutos;

sistema de ar condicionado de 10 (kW) durante 15 minutos.

10 6 15 12 15 15

Consumo kWh =12. + 15. + 20. + 30. + 50. + 10.60 60 60 60 60 60

Consumo=29,5 kWh

Consumo kWhDemanda kW =

Intervalo de tempo h

29,4Demanda= =118 kW

0,25




MÁXIMA é a demanda de maior valor verificada durante um certo período. Assim, se

tivermos, por exemplo, os seguintes valores para a demanda (cada uma durante 15

minutos):

1o valor - D1 = 30 [kW]; 2o valor - D2 = 20 [kW]; 3º valor - D3 = 35 [kW]

4º valor - D4 = 20 [kW]

Demanda máxima = 35 [kW]

DEMANDA MÁXIMA e MÉDIA

MÉDIA é a relação entre a quantidade de energia elétrica consumida durante um certo

período de tempo, em kWh, e o número de horas do mesmo período.

Assim, no exemplo dado no item anterior, temos para um período de 1 hora o seguinte

valor para a demanda média:

30.0,25 + 20.0,25 + 35.0,25 + 20.0,25Demanda Média=

0,25 + 0,25 + 0,25 + 0,25

Demanda Média=26,25 kW




Durante o ano temos 7 meses de 31 dias, 4 meses de 30 dias e 1 mês de 28 dias.

Calculando o número de horas destes meses e dividindo o resultado por 12,

encontraremos o número de horas de um mês médio:

DEMANDA REGISTRADA e CONTRATADA

Demanda Contratada - é o valor de demanda pela qual a concessionária se compromete,

por meio de um contrato, colocar a disposição do consumidor pelo tempo que vigorar o

mesmo. Por outro lado, o consumidor tem que pagar esta demanda, mesmo que não a

use em sua totalidade.

Assim, em um mês de 730 horas temos 730 x 4, ou seja, 2.920 intervalos de 15 minutos.

Em cada um destes intervalos teremos um valor para a demanda. A máxima destas

demandas, durante este período considerado para o faturamento pela concessionária

de energia elétrica, será a demanda registrada.

7 x 31 x 24 + 4 x 30 x 24 + 1 x 28 x 24Mês Médio = = 730 horas

12




Para fins de faturamento de consumidores do Grupo A (tensão igual ou superior a 2,3

kV, exceto rurais e sazonais), a componente de demanda cobrada pela concessionária

será a maior dentre os seguintes valores:

1. Com a finalidade de estabelecer tarifas diferenciadas, a ANEEL (Agência Nacional de

Energia Elétrica) divide os consumidores de acordo com o nível de tensão da seguinte

forma:

Grupo A - para consumidores ligados em tensão igual ou superior a 2,3kV;

Grupo B - para consumidores ligados em tensão inferior a 2,3kV.

Os consumidores do grupo A são ainda subdivididos em subgrupos:

DEMANDA FATURADA

Subgrupo A1 A

2 A

3 A

3a A

4 A

S

Nível de

Tensão ≥ 230 kV

88 kV a

138 kV 69 kV

30 kV a

44 kV

2,3 kV a

25 kV

< 2,3 kV

subterrâneo




2. Além da parte relativa a demanda (em kW), os consumidores do Grupo A pagam

também o valor consumido de energia elétrica (em kWh). Esta é a chamada Tarifa

Binômia.

DEMANDA FATURADA

A fatura de energia de um consumidor do grupo A é composta, na sua totalidade, dos

seguintes elementos:

Demanda (kW);

Consumo (kWh);

O empréstimo compulsório ou imposto único;

Ajuste, se houver, por baixo fator de potência.

Tarifa Binômia = Tarifa de Demanda + Tarifa de Consumo




Existem aparelhos que combinam a medição da demanda e dos kW/h

consumidos. O eixo do disco aciona mecanicamente e

independentemente 2 dispositivos registradores:

• um dispositivo com engrenagens e respectivos ponteiros do

mostrador, através dos quais são medidas e somadas as rotações do

disco, em kW/h da energia consumida;

• um dispositivo de engrenagens e transmissões que, trabalhando em

conjunto com um pequeno motor, soma as rotações do disco durante

cada intervalo de 15 minutos em termos de kW de demanda.

MEDIDOR DE DEMANDA TIPO MECÂNICO




(1) ponteiro de arrasto (preso ao disco 03);

(2) ponteiro indicador de demanda máxima

(preso ao mesmo eixo do disco D3);

(3) parafuso sem fim;

(4) disco;

(5), (6) molas;

(7) alavanca.

MEDIDOR DE DEMANDA TIPO MECÂNICO




DEMANDA

Antigamente, não havia estímulo, sob o ponto de vista custo/kWh, para

um consumidor industrial fugir do horário de ponta do sistema elétrico das 17:00

as 22:00 horas. Podemos também definir período úmido (de dezembro de um ano

até abril do ano seguinte) e período seco (de maio até novembro) onde ocorrem

maiores e menores precipitações de água, respectivamente.

O fornecimento de energia elétrica no período seco, por estar associado

a um maior risco de déficit, tende a ser mais oneroso à concessionária do que o

período úmido. Como consequência destes fatos, o governo estabeleceu a Tarifa

horo-sazonal, que nada mais é do que a aplicação de preços diferenciados para a

demanda e o consumo de energia de acordo com a hora do dia e o período do

ano. Com estes preços diferenciados, o consumidor poderá reduzir suas

despesas com energia elétrica utilizando pouca demanda no horário de ponta e

otimizando seu consumo no período seco.




REGISTRADOR DIGITAL PARA TARIFAÇÃO DIFERENCIADA (RDTD)

Pode-se estabelecer 4 segmentos horo-sazonais onde são atribuídos

preços diferenciados para a demanda de potência e o consumo de

energia:

horário de ponta (P) em período seco;

horário de ponta (P) em período úmido;

horário fora de ponta (FP) em período seco;

horário fora de ponta (FP) em período úmido.




Os registros dos valores das demandas e consumos nos horários de ponta e fora de

ponta, bem como nos períodos seco e úmido, são feitos através do Registrador Digital para

Tarifação Diferenciada (RDTD), ou similares, que é instalado pela concessionária.

O RDTD é um equipamento eletrônico, com capacidade para captar, registrar, exibir

e manter disponíveis as informações necessárias para o acompanhamento do consumo de

energia elétrica e possibilitar desta forma a aplicação das tarifas diferenciadas. É um

equipamento que possui um microprocessador para o seu controle: atualização do relógio-

calendário, reconhecendo feriados, sábados e domingos, gerenciamento de sua memória de

dados, etc.

Os medidores de energia fornecem as grandezas necessárias que são registradas

pelo RDTD. Através de um mostrador digital com vários dígitos e indicadores, o consumidor

pode acompanhar as informações armazenadas em memória e informações sobre o período

da tarifação vigente:





Os dois primeiros dígitos são utilizados para identificação da função (energia ativa, demanda, energia reativa,

tensão, etc.) e os outros representam as leituras dos valores destas funções.

Para obtermos as grandezas elétricas, os valores mostrados devem ser multiplicados por constantes

específicas. Assim, se tivermos, por exemplo, uma leitura de energia ativa total (código 03) no mostrador com os

dígitos 03 729742 devemos multiplicar o valor 729742 pela constante (por exemplo 30) onde encontraremos:

ENERGlA ATlVA TOTAL = 729.742 x 30 = 21.892.260 KWh

Se no período anterior a leitura foi: 03 681 742, então:

ENERGlA ATlVA TOTAL = 681.742 x 30 = 20.452.260 KWh A diferença entre estes dois valores representa o consumo de energia no período considerado.





Curva de Carga do Sistema (dia útil)

TARIFAÇÃO HORO-SAZONAL

Conceituação e Objetivos




Comportamento do Consumo/Demanda de Energia ao Longo do Ano

Curva A – representa a disponibilidade média de água nos mananciais a ser represado nos

reservatórios das UHE’s (Usinas Hidrelétricas);

Curva B - representa o comportamento médio do mercado de energia elétrica a nível nacional.





A finalidade da atribuição de preços diferenciados se justifica

principalmente por motivos originados no sistema elétrico,

tendo em vista a necessidade de:

Estimular o deslocamento de parte da carga para horários

em que o sistema elétrico estiver menos carregado;

Orientar o consumo de energia para períodos do ano em

que houver maior disponibilidade de água nos

reservatórios das usinas.





A médio e longo prazo, a entrada no sistema

elétrico de novos consumidores acarretará menores

investimentos unitários, já que a consequente

liberação da capacidade de atendimento, oriunda do

deslocamento da carga e consumo, poderá ser usada

no suprimento do novo mercado.





DEFINIÇÕES:

1 – Horário de Ponta (P);

2 – Horário Fora de Ponta (FP);

3 – Período Seco;

4 – Período Úmido;

5 – Segmentos Horo-Sazonais;

6 – Tarifa de Ultrapassagem.





Consumidor do Grupo A

São aqueles atendidos em tensão de fornecimento igual ou superior a 2,3

kV ou ligados em baixa tensão em sistemas de distribuição subterrâneos

mas considerados, para efeito de faturamento, como de alta tensão.

ESTRUTURAS TARIFÁRIAS

1 – Tarifa Convencional

• Demanda de Potência (kW) (contratada menor que 300kW)

a) um preço único

• Consumo de Energia (kWh)

a) um preço único





2 – Tarifa Azul

Demanda de Potência (kW)

a) um preço para a ponta (P);

b) um preço para fora de ponta (FP).

Consumo de Energia (kWh)

a) um preço para a ponta (P) em período úmido;

b) um preço para fora de ponta (FP) em período úmido;

c) um preço para a ponta (P) em período seco;

d) um preço para fora de ponta (FP) em período seco.





3 – Tarifa Verde

Demanda de Potência (kW)

a) um preço único.

Consumo de Energia (kWh)

a) um preço para a ponta (P) em período úmido;

b) um preço para fora de ponta (FP) em período úmido;

c) um preço para a ponta (P) em período seco;

d) um preço para fora de ponta (FP) em período seco.





CONDIÇÕES DE APLICAÇÃO DAS TARIFAS

1 – Tarifa Convencional

2 – Tarifa Azul

3 – Tarifa Verde

CONTRATAÇÃO

1 – Condições para Definição dos Valores de Demandas

Contratadas na Tarifa Azul

Devem ser observadas as seguintes condições, na

fixação das demandas dos vários segmentos horo-

sazonais:





A demanda contratada para o segmento fora de ponta do período

úmido não poderá ser inferior aos valores fixados de 50 kW;

As demandas contratadas para o horário de ponta (P) do período

seco ou úmido não poderão ser superiores às demandas

contratadas para o horário fora de ponta (FP) dos respectivos

períodos;

As demandas contratadas para o horário de ponta (P) e fora de

ponta (FP) de um período seco não poderão ser superiores às

respectivas demandas contratadas no período úmido.

Contratação da Tarifa Azul





3 – Ultrapassagem de Demanda Contratada





MEDIÇÃO

DEMAIS CONDIÇÕES DE FORNECIMENTO

FATURAMENTO

1 – Faturamento da Demanda – Critérios e Expressões de Cálculo

Tarifa Convencional

Onde:

FD é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda;

Dfat é a demanda faturável;

TD é a tarifa de demanda.

fatFD D TD





Tarifa Azul

Onde:


Dfatp é a demanda faturável no horário de ponta;

TDp é a tarifa de demanda de ponta;

Dfatfp é a demanda faturável no horário fora de ponta;

TDfp é a tarifa de demanda fora de ponta.

p fpfat p fat fpFD D TD D TD






Tarifa Verde

Onde:


Dfat é a demanda faturável;

TD é a tarifa de demanda

fatFD D TD

Contratação da Tarifa Verde





2 – Aplicação de Tarifa de Ultrapassagem (é cobrada apenas

quando a demanda medida ultrapassa em mais de 10% a

Demanda Contratada). O valor cobrado se refere a 2 (duas)

vezes o valor da tarifa originalmente cobrada.

Tarifa Convencional

Tarifa Azul

p fpd dFD F F





a) Ponta

Onde:

Fdp é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda no

segmento de ponta;

DCp é a demanda contratada no horário de ponta;

TDp é a tarifa de demanda de ponta;

DMp é a demanda medida no horário de ponta;

TUp é a tarifa de ultrapassagem para o segmento de ponta.

pd p p p p pF DC TD DM DC TU





b) Fora de Ponta

Onde:

Fdfp é o valor em reais relativo ao faturamento da demanda no segmento

fora de ponta;

DCfp é a demanda contratada no horário fora de ponta;

TDfp é a tarifa de demanda fora de ponta;

DMfp é a demanda medida no horário fora de ponta;

TUfp é a tarifa de ultrapassagem para o segmento fora de ponta.

fpd fp fp fp fp fpF DC TD DM DC TU





Tarifa Verde

Onde:


DC é a demanda contratada;

TD é a tarifa de demanda;

DM é a demanda medida;

TU é a tarifa de ultrapassagem.

FD DC TD DM DC TU





3 – Faturamento de Consumo

Tarifa Convencional

Onde:

FC é o valor em reais relativo ao faturamento de consumo;

C é o consumo medido durante o ciclo de faturamento;

TC é a tarifa de consumo.

FC C TC





Tarifa Azul

Onde:

FC é o valor em reais relativo ao faturamento de consumo total;

Cp é o consumo medido no horário de ponta, durante o ciclo de

faturamento;

TCp é a tarifa de consumo no horário de ponta;

Cfp é o consumo medido no horário fora de ponta, durante o ciclo de

faturamento;

TCfp é a tarifa de consumo no horário fora de ponta.

p p fp fpFC C TC C TC





Tarifa Verde

Onde:

FC é o valor em reais relativo ao faturamento de consumo total;

Cp é o consumo medido no horário de ponta, durante o ciclo de

faturamento;

TCp é a tarifa de consumo no horário de ponta;

Cfp é o consumo medido no horário fora de ponta, durante o ciclo de

faturamento;

TCfp é a tarifa de consumo no horário fora de ponta.

p p fp fpFC C TC C TC





4 – Total de Importe de Fornecimento

5 – Fator de Potência

I FD FC





EXEMPLO DE CÁLCULO

1 – Sem Reprogramação de Carga

1.1 – Situação Original do Consumidor

Componentes Valores Típicos

Demanda (kW) 490

Consumo (kWh) 154.000





1.2 – Planilha de Levantamento de Cargas e Horários de Funcionamento





1.3 – Levantamento das Demandas e Consumos na Ponta e Fora de Ponta





Quadro Para Levantamento de Consumo Diário





Total da Demanda e do Consumo Diário

Componentes Valores

Demanda (kW) Ponta 440

Fora de Ponta 490

Consumo (kWh)

Ponta 22*900 = 19.800

Fora de Ponta 22*6.100 =

134.200


Considerando 22 dias úteis no mês




1.4 – Cálculo dos Faturamentos (Contas)

Tarifa Convencional

TD = 4,47/kW;

TC = 0,06547/kWh.

Calculando-se:

FTC = 490*4,47 + 154.000*0,06547

FTC = R$ 12.272,68


DEMANDA CONSUMO




Tarifa Azul

TDp = 11,81/kW;

TDfp = 3,94/kW;

TCp = 0,075086/kWh;

TCfp = 0,03506/kWh.

Calculando-se:

FTA = 440*11,81 + 490*3,94 + 19.800*0,075086 + 134.200*0,03506

FTA = R$ 13.318,75


DEMANDA

CONSUMO




Tarifa Verde

TD = 3,94/kW;

TCp = 0,34827/kWh;

TCfp = 0,03506/kWh.

Calculando-se:

FTV = 490*3,94 + 19.800*0,34827 + 134.200*0,03506

FTV = R$ 13.531,40


DEMANDA

CONSUMO




Pode-se observar, mantida a situação original, a melhor opção recai

sobre a Tarifa Convencional que proporcionará economia de 7,9% de

gastos em relação à Tarifa Azul e 9,3% em relação à Verde.

Tarifa Faturamento

Convencional R$ 12.272,68

Azul R$ 13.318,75

Verde R$ 13.531,40

Quadro Resumo dos Resultados





2 – Com Reprogramação de Carga

2.1 – Premissas






2.3 – Levantamento das Demandas e Consumos na

Ponta e Fora de Ponta





1ª Reprogramação de Carga






Valores de Conta com Nova Situação

Componentes Valores


Fora de Ponta 490

Consumo (kWh) Ponta 9.900

Fora de Ponta 144.100

Tarifa Faturamento


Azul R$ 10.088,10

Verde R$ 10.430,62





3 – Com Nova Programação de Carga

3.1 – Premissas






3.3 – Levantamento das Demandas e Consumos na Ponta e Fora de Ponta





2ª Reprogramação de Carga






Valores de Conta com Nova Situação

Componentes Valores


Fora de Ponta 490

Consumo (kWh) Ponta 6.600

Fora de Ponta 147.400

Tarifa Faturamento


Azul R$ 11.137,01

Verde R$ 9.397,03





Consumidor do Grupo B

São aqueles atendidos em tensão de fornecimento inferior a 2,3 kV.

ESTRUTURAS TARIFÁRIAS

1 – Tarifa Branca (exceto para baixa renda B1 e B4)

• Consumo de Energia (kWh) SISTEMA QUE SERÁ OPÇÃO

a) Tarifa em Horário de ponta; DO CONSUMIDOR EM 3 ANOS.

b) Tarifa em Horário intermediário;

c) Tarifa em Horário fora de ponta.

2 – Tarifa Convencional – Sistema Atual

• Consumo de Energia (kWh)

a) Única Tarifa





CURVAS DE CARGA TÍPICAS





Clientes Residenciais e Rurais

DEMANDA ENERGIA

(R$/kW) (R$/kWh)

A3a (30 kV a 44 kV) R$ 47,41 R$ 0,16531

A4 (2,3 kV a 25 kV) R$ 47,55 R$ 0,16531

AS (Subterrâneo) R$ 84,60 R$ 0,16531

Valores CEMIG

Tarifas do Grupo A (Modalidade Convencional)





Valores CEMIG

Tarifas do Grupo A (Modalidade THS Verde)

TARIFA HORO-SAZONAL VERDE

ENERGIA (R$/kWh)

PONTA PONTA F. PONTA F.PONTA

SUBGRUPO SECA UMIDA SECA UMIDA

A3a (30 a 44 kV) R$ 1,32047 R$ 1,29547 R$ 0,16290 R$ 0,14839

A4 (2,3 a 25 kV) R$ 1,32445 R$ 1,29945 R$ 0,16290 R$ 0,14839

AS (Subterrâneo) R$ 1,36464 R$ 1,33964 R$ 0,16290 R$ 0,14839





Valores CEMIG

Tarifas do Grupo A (Modalidade THS Verde)

TARIFA DE ULTRAPASSAGEM - HORO-SAZONAL VERDE DEMANDA

SUBGRUPO (R$/kW)

A3a (30 a 44 kV) R$ 29,14

A4 (2,3 a 25 kV) R$ 29,18

AS (Subterrâneo) R$ 30,62

TARIFA HORO-SAZONAL VERDE DEMANDA

SUBGRUPO (R$/kW)

A3a (30 a 44 kV) R$ 14,57

A4 (2,3 a 25 kV) R$ 14,59

AS (Subterrâneo) R$ 15,31





Valores CEMIG

Tarifas do Grupo A (Modalidade THS Azul)

TARIFA HORO-SAZONAL AZUL DEMANDA (R$/kW) DEMANDA (R$/kW)

SUBGRUPO PONTA F. PONTA

A2 (88 a 138 kV) R$ 28,12 R$ 6,54

A3 (69 kV) R$ 39,92 R$ 10,70

A3a (30 a 44 kV) R$ 45,61 R$ 14,57

A4 (2,3 a 25 kV) R$ 45,78 R$ 14,59






Valores CEMIG


TARIFA HORO-SAZONAL AZUL ENERGIA (R$/kWh)


SECA UMIDA SECA UMIDA

A1 (230 kV ou mais) R$ 0,00000 R$ 0,00000 R$ 0,00000 R$ 0,00000

A2 (88 a 138 kV) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839

A3 (69 kV) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839

A3a (30 a 44 kV) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839

A4 (2,3 a 25 kV) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839

AS (Subterrâneo) R$ 0,26135 R$ 0,23634 R$ 0,16290 R$ 0,14839





Valores CEMIG


TARIFA DE ULTRAPASSAGEM - HORO-SAZONAL AZUL DEMANDA (R$/kW)


A2 (88 a 138 kV) R$ 56,24 R$ 13,08

A3 (69 kV) R$ 79,84 R$ 21,40

A3a (30 a 44 kV) R$ 91,22 R$ 29,14

A4 (2,3 a 25 kV) R$ 91,56 R$ 29,18





Consumidor do sub-grupo A4, ao período seco, encontre a melhor opção para tarifação

convencional, verde ou azul. É válido destacar que a parcela de ultrapassagem é cobrada apenas

quando a demanda medida ultrapassa a Demanda Contratada acima dos limites de tolerância (10%).

DCp = 500 kW; DCfp = 1.000 kW;

DMp = 570 kW; DMfp = 1.120 kW;

CMp = 34.200 kWh; CMfp = 630.362 kWh.

CONSIDERAR AS TARIFAS DA CEMIG.




Obrigado pela atenção !!

FIM

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