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MÉTODOS DE PREVENÇÃO DAS PERDAS COMERCIAIS DE ENERGIA
Maressa Tuponi Santos
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Elétrica da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte
dos requisitos necessários à obtenção do título de
Engenheiro Eletricista.
Orientador: Jorge Nemésio Sousa, M. Sc.
Rio de Janeiro
Setembro de 2018
MÉTODOS DE PREVENÇÃO DAS PERDAS COMERCIAIS DE ENERGIA
Maressa Tuponi Santos
PROJETO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO DE
ENGENHARIA ELÉTRICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS
PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRA ELETRICISTA.
Examinado por:
Prof. Jorge Nemésio Sousa, M. Sc.
Prof. Heloi José Fernandes Moreira, D. Sc.
Prof. Bruno Enéas Santana dos Santos, Eng.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
SETEMBRO DE 2018
Santos, Maressa Tuponi
S237m Métodos de Prevenção das Perdas Comerciais de
Energia / Maressa Tuponi Santos. -- Rio de Janeiro, 2018.
69 f.
Orientador: Jorge Nemésio Sousa.
Trabalho de conclusão de curso (graduação) -
Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola Politécnica,
Bacharel em Engenharia Elétrica, 2018.
1. Perdas de energia elétrica. 2. Perdas não
técnicas de energia. 3. Métodos para mitigação das perdas.
I. Sousa, Jorge Nemésio, orient. II. Título.
III
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como
parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheira
Eletricista.
MÉTODOS DE PREVENÇÃO DAS PERDAS COMERCIAIS DE ENERGIA
Maressa Tuponi Santos
Setembro de 2018
Orientador: Jorge Nemésio Sousa, M. Sc.
Departamento de Engenharia Elétrica.
Este projeto de graduação apresenta métodos para prevenção e/ou mitigação das
perdas comerciais de energia elétrica. Os métodos estão divididos em três categorias:
intensificações e melhoria das ações já existentes nas distribuidoras de energia,
projetos e parcerias entre distribuidoras e consumidores e projetos diferenciados de
engenharia desenvolvidos para inibir as perdas.
Essas perdas de energia representam redução no faturamento em toda a cadeia de
produção, desde a geração até a distribuição. Para o consumidor, tanto as perdas
técnicas quanto as não técnicas, representam aumento da tarifa de energia elétrica,
visto que parte do seu valor é repassada para o consumidor final.
Serão apresentadas as definições de perdas técnica e comerciais, as principais
causas para as fraudes e furtos de energia, os problemas e riscos associados, as
consequências tanto para os consumidores quanto para as distribuidoras de energia
e as ações e tecnologias empregadas no combate às perdas.
Palavras-chave: Perdas de energia elétrica, furto de energia, métodos de prevenção,
configurações de rede de distribuição de energia elétrica.
IV
Summary of graduation project presented at UFRJ as part of the necessary
requirements to get the degree as electrical Engineer
METHODS OF PREVENTING COMMERCIAL LOSSES OF ENERGY
Maressa Tuponi Santos
September, 2018
Advisor: Jorge Nemésio Sousa, M. Sc.
Electrical Engineering Department
This graduation project presents methods for prevention and/or mitigation of
commercial losses of energy. The methods are divided into three categories:
intensification and improvement of current actions in energy distribution companies,
projects and partnerships between energy companies and consumers, and
differentiated engineering projects developed to inhibit fraud.
Energy losses represent a profit reduction throughout all the energy production chain,
from generation to distribution. For the consumer, energy losses represent an increase
in the electric energy tariff, since part of the amount of losses, both technical and non-
technical, is passed to the final consumer.
Will be presented definitions of technical losses and non-technical losses, the main
causes for fraud and theft of energy, the associated problems and risks, the
consequences for both consumers and energy distributors and the actions and
technologies employed to end the energy losses.
Keywords: Energy losses, theft of energy, prevention methods, electrical distribution
network configurations.
V
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeço a Deus, pelo dom da vida e por todas as
oportunidades que me concedeu. Porque Dele, por Ele e para Ele são todas as coisas!
Agradeço aos meus pais Romulo e Mereide. Tudo o que sou eu devo a vocês,
meus exemplos de vida. Obrigada aos meus irmãos Israel e Samuel por todo amor e
apoio. Amo vocês.
Obrigada a todos os professores, especialmente ao querido orientador Jorge
Nemésio Sousa, sem sua orientação este trabalho não seria concluído. Agradeço aos
meus queridos mestres Sergio Sami e Helói Moreira, além de professores se tornaram
amigos, me apoiando em momentos difíceis. Vocês têm uma imensa participação
neste diploma. Um obrigada muito especial a Kátia Tripolli, melhor secretária,
psicóloga e amiga que os alunos de engenharia elétrica da UFRJ poderiam ter.
Agradeço ao Núcleo de Solidariedade Técnica da UFRJ (Soltec),
especialmente ao meu amado orientador Celso Alexandre. Com vocês aprendi que a
engenharia vai muito além de números e empresas, e que nós engenheiros somos
capazes de mudar a vida das pessoas e transformar o mundo em que vivemos em um
lugar melhor.
Às pessoas que tornaram os dias de trabalho em momentos de aprendizado e
crescimento profissional: Thalles Nascimento, Vinícios Lamas, Monique Melo e Vitor
Moreira. Mais do que colegas de trabalho, amigos e exemplos de engenheiros.
Obrigada por todo apoio e conhecimento compartilhado.
Aos amigos que entenderam as ausências e mesmo distante me deram força
e animo para seguir esta caminhada. Aos colegas de faculdade por todos os grupos
de estudo e risadas nos corredores. Agradeço ao querido amigo Sersan Guedes, meu
monitor de todas as matérias da faculdade, um excelente engenheiro e um ser
humano incrível. Meu muito obrigada ao amigo Renan Lombardo, meu parceiro do
primeiro ao último dia de aula.
VI
SUMÁRIO
1. Introdução ........................................................................................................... 13
1.1 Apresentação ............................................................................................... 13
1.2 Proposta ....................................................................................................... 14
1.3 Motivação ..................................................................................................... 14
1.4 Objetivos ...................................................................................................... 15
1.5 Relevância ................................................................................................... 16
1.6 Limitações .................................................................................................... 16
1.7 Metodologia do projeto ................................................................................. 17
1.8 Descrição do trabalho .................................................................................. 18
2. Revisão bibliográfica e base teórica ................................................................... 19
2.1 Perda de energia elétrica ............................................................................. 19
2.2 Perdas técnicas ............................................................................................ 27
2.2.1 Perdas por histerese .............................................................................. 27
2.2.2 Perdas por correntes de Focault ............................................................ 30
2.2.3 Perdas por efeito Joule .......................................................................... 31
2.2.4 Cálculo das perdas técnicas nos sistemas de distribuição .................... 32
2.3 Perdas não técnicas ..................................................................................... 35
2.3.1 Falha de equipamento ........................................................................... 35
2.3.2 Inexistência de medidor e/ou medidor adulterado ................................. 36
2.3.3 Erro de faturamento ............................................................................... 37
2.3.4 Consumo estimado ................................................................................ 38
2.3.5 Cálculo das perdas não técnicas nos sistemas de distribuição ............. 38
2.3.6 Efeito das perdas para as distribuidoras ................................................ 40
2.3.7 Efeito das perdas para os consumidores ............................................... 41
3. Métodos para redução das perdas não técnicas de energia .............................. 43
VII
3.1 Intensificação e melhoria dos processos existentes .................................... 43
3.2 Projetos entre distribuidoras e consumidores .............................................. 43
3.2.1 Projetos sociais ...................................................................................... 45
3.2.2 Geração distribuída ............................................................................... 46
3.3 Configurações especiais de redes de distribuição ....................................... 52
3.3.1 Rede DAT .............................................................................................. 53
3.3.2 Rede invertida........................................................................................ 56
3.3.3 Cabo triconcêntrico ................................................................................ 59
3.3.4 Elevação de tensão ............................................................................... 61
3.3.5 Medição das perdas .............................................................................. 62
4. Conclusão ........................................................................................................... 63
4.1 Sugestões para futuros trabalhos .................................................................... 64
Referências Bibliográficas ......................................................................................... 65
Anexo I - Padrão de construção rede DAT ................................................................ 68
VIII
TABELA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
Abrace - Associação Brasileira de Grandes Consumidores Industriais de Energia e de
Consumidores Livres
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ABRADEE - Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica
ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica
AT - Alta Tensão - compreende tensões acima de 36,2 kV
BDGD - Base de Dados Geográficos da Distribuidora
BT - Baixa Tensão - compreende tensões abaixo de 1 kV
CA - Corrente Alternada
CCEE - Câmara de Comercialização de Energia Elétrica
CEER - Council of European Energy Regulators (Conselho dos Reguladores
Europeus de Energia) - Associação belga que promove a troca de experiências
regulatórias e o desenvolvimento do setor energético para uma maior proteção do
consumidor
DEC - Duração Equivalente de interrupção por unidade Consumidora
DIC - Duração de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por ponto de
conexão
DICRI - Duração da Interrupção individual ocorrida em dia Crítico por unidade
consumidora ou ponto de conexão
DMIC - Duração Máxima de Interrupção Contínua por unidade consumidora ou por
ponto de conexão
EDR - Enel Distribuição Rio
EPE - Empresa de Pesquisa Energética
IX
FEC - Frequência Equivalente de interrupção por unidade Consumidora
FIC - Frequência de Interrupção individual por unidade Consumidora ou por ponto de
conexão, expressa em número de interrupções;
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas
IEEJ - The Institute of Energy Economics, Japan (Instituto de Economia de Energia do
Japão)
kWp - Kilowatt Pico - Medida de potência energética associada a células fotovoltaicas.
LT - Linha de Transmissão
MT - Média Tensão - compreende tensões entre 1 e 36,2 kV
MWh - Megawatt-hora - unidade de energia gerada ou consumida
ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico
PROCEL - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica - Programa criado
pelo governo federal em 1985 e executado pela Eletrobrás, com o objetivo de
promover o uso eficiente da energia elétrica
PRODIST - Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico
Nacional - Documentos elaborados pela ANEEL que normatizam e padronizam as
atividades técnicas relacionadas ao funcionamento e desempenho dos sistemas de
distribuição de energia elétrica
PRORET - Procedimento de Regulação Tarifária
SDAT - Sistema de Distribuição de Alta Tensão
SDBT - Sistema de distribuição de Baixa Tensão
SDMT - Sistema de Distribuição de Média Tensão
SED - Subestações de Distribuição
SIN - Sistema Interligado Nacional
X
Rede DAT - Rede de Distribuição Aérea Transversal
TLI - Terminal de Leitura Individual
TE - Tarifa de Energia
TUSD - Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição
XLPE - Cross Linked Polyethylene (polietileno reticulado)
XI
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 - Percentual de perdas de energia nas distribuidoras brasileiras ..... 15
Figura 2.1 - Matriz energética brasileira ................................................................ 19
Figura 2.2 - Perdas no sistema de distribuição europeu: porcentagem do total de
energia injetada. ....................................................................................................... 26
Figura 2.3 - Laço de histerese ................................................................................ 28
Figura 2.4 - Fluxograma do procedimento de avaliação das perdas técnica .... 34
Figura 2.5 - Concentrador Secundário Landys com furto em medidor. .............. 37
Figura 2.6 - Exemplo simplificado do cálculo de perdas na energia elétrica ..... 39
Figura 2.7 - Investimento versus perda de energia .............................................. 41
Figura 3.1 - Fatura de energia com consumo excedente .................................... 48
Figura 3.2 - Fatura de energia com geração excedente ...................................... 50
Figura 3.3 - Rede DAT ............................................................................................. 54
Figura 3.4 - Projeto piloto rede invertida ................................................................ 56
Figura 3.5 - Padrão de construção da Rede Invertida ......................................... 57
Figura 3.6 - Cabo triconcêntrico ............................................................................. 60
Figura 3.7 - Equipamento de macromedição de Média Tensão ......................... 62
XII
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 - Perdas regulatórias estabelecidas pela ANEEL para as distribuidoras
referentes ao processo tarifário vigente. (atualizado em novembro/2017) ........... 22
Tabela 2.2 - Perdas totais regulatórias estabelecidas pela ANEEL para as
distribuidoras (por ano). ....................................................................................... 24
13
1. Introdução
1.1 Apresentação
O sistema elétrico brasileiro, conhecido como SIN - Sistema Interligado
Nacional1, é um sistema que interliga as 5 regiões do país. Por possuir dimensões
continentais, este sistema trás uma série de complexidades técnicas. Uma das
complexidades que trazem mais preocupação, tanto para os órgãos reguladores como
para as empresas privadas que investem e gerenciam os ativos que compõem este
sistema, são as perdas de energia.
As perdas de energia, basicamente, estão divididas em dois grandes grupos:
as perdas técnicas e as perdas não técnicas. As perdas técnicas são inerentes a
qualquer sistema que produza trabalho. Estas perdas estão relacionadas à resistência
dos materiais, à produção de calor etc. Apesar da constante busca por novos materiais
e novos métodos de geração e transmissão de energia, as perdas técnicas, ainda que
reduzidas, sempre irão existir. No entanto, as perdas não técnicas, também
conhecidas como perdas comerciais, são causadas por intervenção humana ou falha,
tanto humana quanto de equipamentos. A perda comercial mais conhecida é o furto
de energia, entretanto também são denominadas perdas não técnicas as perdas
devido a falha de equipamentos, erros de faturamento e falta de medição de consumo.
As perdas de energia representam redução no faturamento em toda a sua
cadeia de produção, desde a geração até a distribuição. Já para o consumidor, as
perdas de energia representam aumento da tarifa de energia elétrica, visto que de
acordo com o PRODIST - Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no
Sistema Elétrico Nacional, parte do valor das perdas, tanto técnicas quanto não
técnicas, é repassada para o consumidor final.
1 O SIN - Sistema Interligado Nacional é um sistema de coordenação e controle, formado por empresas
do setor elétrico brasileiro, que congrega o sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil. Trata-se de um sistema hidrotérmico de grande porte, com predominância de usinas hidrelétricas e proprietários múltiplos, estatais e privados. Apenas 1,7% da capacidade de produção de eletricidade do país encontra-se fora do SIN, em pequenos sistemas isolados localizados principalmente na região amazônica.
14
Os órgãos responsáveis por gerir este sistema como a EPE - Empresa de
Pesquisa Energética, ONS - Operador Nacional do Sistema Elétrico e ANEEL -
Agência Nacional de Energia Elétrica, e as concessionárias de energia elétrica,
desenvolvem, constantemente, estudos visando mitigar as perdas de energia.
Portanto, desenvolver e estudar métodos para redução de perdas de energia é de
interesse tanto empresarial como social, visto que ambos são afetados pelas perdas
de energia.
1.2 Proposta
O presente trabalho propõe-se a definir o que são as perdas técnicas e não
técnicas na rede de distribuição, quais as principais causas e consequências, tanto
para as empresas responsáveis pela distribuição quanto para os clientes, e apresentar
métodos atualmente utilizados para mitigar as perdas comerciais.
Com esta leitura, um aluno ou profissional da área de engenharia elétrica estará
apto a entender as origens e causas das perdas em uma rede de distribuição
secundária, as consequências, tanto para as concessionárias quanto para os
consumidores, e também terá conhecimento sobre algumas propostas de solução
para o problema.
1.3 Motivação
As perdas comerciais de energia podem e devem ser evitadas. Além de causar
prejuízos financeiros, tanto para as empresas quanto para os consumidores, as
perdas comerciais diminuem a qualidade da energia entregue. Em entrevista
concedida ao jornal O Globo [1] em novembro de 2016, o então presidente da EDR -
Enel Distribuição Rio, empresa concessionária de energia elétrica de parte do estado
do Rio de Janeiro, anteriormente chamada Ampla, informou que naquele ano, as
perdas da empresa chegaram a 20%, representando uma queda de receita de R$ 100
milhões de reais.
Conforme observado no gráfico apresentado na Figura 1.1, em 2017 as perdas
na EDR foram de 19,4% e na Light, outra concessionária atuante no Rio de Janeiro,
as perdas chegaram a 22,5%.
15
Figura 1.1 - Percentual de perdas de energia nas distribuidoras brasileiras Fonte: ABRADEE [2]
Ainda observando a Figura 1.1, vemos que as perdas comerciais não se
restringem a apenas um estado ou região do País. Tampouco são restritas ao Brasil.
De acordo com PENIN (2008), na Inglaterra e nos Estados Unidos os casos de furto
de energia são mais comuns do que se imagina. Nesses países, os websites das
concessionárias de energia fazem apelo para que os vizinhos denunciem caso
desconfiem de qualquer atitude suspeita em relação á fraude de energia, e enfatizam
que quem paga pelo furto do vizinho é o próprio consumidor [3].
O assunto ‘Furto de Energia’ é de interesse mundial, tanto para empresas
quanto para consumidores. Este trabalho visa incentivar esta discussão, esclarecer
dúvidas relativas ao tema e apresentar técnicas utilizadas no Brasil para mitigar as
perdas comerciais.
1.4 Objetivos
O presente estudo tem como objetivo apresentar métodos utilizados atualmente
pelas concessionárias de energia elétrica para a prevenção das perdas comerciais.
Também serão definidas as diferenças entre as perdas técnicas e perdas não
16
técnicas, as origens, causas e consequências destas perdas tanto para as
concessionárias quanto para os consumidores.
O estudo terá como foco a rede de distribuição secundária, cujo encargo de
operação pertence às concessionárias de energia, responsáveis por entregá-la ao seu
consumidor final.
Do ponto de vista das concessionárias, este estudo fornece soluções viáveis
para implementação, possibilitando recuperação de receita e aumento da qualidade
da energia fornecida.
Do ponto de vista do consumidor, este estudo esclarece o que é considerado
furto de energia, apresentando as consequências econômicas e técnicas que afetam
os clientes.
1.5 Relevância
As perdas não técnicas são um problema enfrentado por todas as
concessionárias do Brasil e de outros países, afetando o faturamento das empresas
e a qualidade da energia elétrica fornecida aos clientes. Além disso os consumidores
também sofrem consequências, visto que parte do valor monetário dessas perdas é
repassado na tarifa dos clientes.
Este não é um problema que preocupa apenas as concessionárias, mas
também é um tema discutido pelos órgãos reguladores do setor de energia elétrica.
Em 2011 a ANEEL confeccionou folders explicando o objetivo da Agência e o uso
consciente de energia elétrica. Em 2013, divulgou uma cartilha sobre ‘Uso indevido
de energia elétrica’, que está disponível no site da Agência e o caminho pode ser
obtido em [4]. Nesta cartilha são tratados os diversos riscos que uma ligação
clandestina provoca.
1.6 Limitações
As limitações deste estudo vão desde a complexidade e diversidade dos
consumidores de cada região aos diferentes métodos de trabalho adotados por cada
concessionária do país.
17
Os métodos e programas de prevenção e combate ao furto de energia
utilizados por cada concessionária não são de domínio público. Logo, o acesso a estas
informações é de difícil obtenção.
Os resultados obtidos pelas concessionárias com a aplicação de algum dos
métodos apresentados neste trabalho também não são divulgados. Portanto, a
restrição de acesso a dados das concessionárias é um fator limitante deste estudo.
1.7 Metodologia do projeto
GIL (2002) define pesquisa como um “processo formal e sistemático de
desenvolvimento do método científico. O objetivo fundamental da pesquisa é descobrir
respostas para problemas mediante o emprego de procedimentos científicos” [5].
Entretanto existem diferentes modos de se construir uma pesquisa, sendo
necessária a utilização de metodologias para guiar sua construção. De acordo com
sua natureza, as pesquisas são classificadas como básicas e aplicadas. Já de acordo
com o modo de abordagem, em quantitativa e qualitativa. Quanto aos objetivos, em
exploratória, descritiva e explicativa. Conforme os procedimentos técnicos, a pesquisa
é classificada como bibliográfica, documental, experimental, levantamento, estudo de
caso, Ex-post Facto, pesquisa-ação e participante. Nesta Seção será descrita a
metodologia utilizada neste trabalho detalhando-se as classificações.
Em relação à sua natureza, é classifica como pesquisa aplicada, visto que são
feitas análises, descrição e comparação de diferentes opções de solução para as
perdas não técnicas, problema enfrentado pelas empresas do setor energético.
Portanto, conforme SILVA e MENEZES (2018), possui o objetivo de gerar
conhecimentos para aplicação prática, dirigidos à solução de problemas específicos
[6].
Quanto ao modo de abordagem, a pesquisa é qualitativa pois tem como base
a análise das diferentes ações possíveis para se mitigar as perdas comerciais de
energia. De acordo com SILVA e MENEZES a pesquisa qualitativa se dá através da
coleta de dados e não requer o uso de técnicas estatísticas, e seus principais focos
são o processo e seu significado [6].
18
De acordo com os objetivos, este trabalho é exploratório, pois conforme GIL,
explicita o problema de perdas de energia, construindo hipóteses, através de
levantamento bibliográfico, para suas causas e análise de ações para resolução do
problema [5].
Conforme os procedimentos técnicos, segundo GIL é bibliográfica, pois se trata
de uma elaboração a partir de outras publicações técnicas a respeito do tema [5].
Em resumo, este TCC é fruto de uma pesquisa qualitativa e aplicada que foi
desenvolvida de acordo com objetivos exploratórios, com metodologia de cunho
bibliográfica, com base em literatura pertinente.
1.8 Descrição do trabalho
Este trabalho está organizado em 5 capítulos. A breve descrição dos mesmos
será apresentada a seguir.
Capítulo 1 - Introdução: neste capítulo apresenta-se uma breve descrição das perdas
técnicas e não técnicas, a relevância deste assunto tanto para empresas quanto para
consumidores, a motivação, objetivo, relevância, limitações do estudo e a metodologia
utilizada para a construção do projeto.
Capítulo 2 - Revisão Bibliográfica: serão apresentadas as principais fontes
consultadas e o conhecimento obtido através de cada uma delas; aqui será
apresentado o material pesquisado referente ao assunto do trabalho.
Capítulo 3 - Métodos para prevenção de perdas comerciais: será desenvolvido o tema
principal deste trabalho; serão apresentados métodos atualmente utilizados por
algumas concessionárias para a prevenção e mitigação das perdas comerciais.
Capítulo 4 - Conclusões: nesta etapa serão discutidas as considerações finais e
apresentadas as conclusões resultantes após a pesquisa sobre o assunto.
19
2. Revisão bibliográfica e base teórica
2.1 Perda de energia elétrica
De acordo a Figura 2.1, a matriz energética brasileira é composta em sua
maioria por hidrelétricas, sendo que 68,1% é de geração hidráulica.
Figura 2.1 - Matriz energética brasileira Fonte: EPE (2016) [7]
Entretanto, um sistema de geração hidráulico não possui 100% de rendimento.
As perdas de energia estão presentes em todas as etapas da geração, desde a queda
d'água, nível do reservatório, até as perdas mecânicas e hidráulicas nos
equipamentos.
De acordo com ENCINA (2006) "a transformação da energia mecânica em
energia elétrica pelo gerador não se verifica de maneira completa, devido a que nessa
transformação também há perdas nos enrolamentos, perdas mecânicas provocadas
pelo atrito nas escovas do sistema de excitação, perdas nos mancais e sistema de
ventilação. Verificam-se também perdas provocadas pela histerese e correntes de
Focault, originadas pela variação da densidade de fluxo magnético no ferro do
gerador" [8].
20
O processo para a obtenção da energia elétrica é dividido em três etapas:
geração, transmissão e distribuição. Na etapa de geração ocorre a transformação de
algum elemento pré-existente (água, óleo, vento etc.) em energia elétrica. Esta
transformação ocorre principalmente nas hidrelétricas, termelétricas, usinas solares e
eólicas. Após a transformação dos elementos físicos em energia elétrica, ocorre a
transmissão da energia, visto que devido ao grande espaço que as usinas geradoras
ocupam, a geração se encontra distante da carga (consumidores da energia). Esta
transmissão ocorre através das LT - Linhas de Transmissão, compostas por cabos
preparados para resistir às altas tensões (acima de 36,2 kV) suportados pelas torres
metálicas.
Ao chegar nos centros urbanos, as altas tensões transmitidas pelas LT passam
pelas subestações e são reduzidas às médias tensões (entre 1 e 36,2 kV). A partir
deste momento a transmissão de energia passa a ser de responsabilidade das
distribuidoras, que recebem a energia dos agentes supridores (transmissoras,
geradores ou outras distribuidoras), e a entregam aos consumidores finais
(residências, comerciantes, indústrias etc.), sendo estes localizados nos centros
urbanos ou rurais.
No entanto, a energia entregue pelas distribuidoras nas unidades consumidoras
sempre é inferior à energia recebida pelas distribuidoras. Outra diferença observada
é entre a energia fornecida aos consumidores e a energia faturada pelas
distribuidoras. Essas diferenças são denominadas perdas de energia e estão divididas
nos seguintes grupos:
• Perdas na Rede Básica (ou Transmissão): são aquelas que ocorrem entre a
geração de energia elétrica e a rede de distribuição2. Estas perdas são
apuradas mensalmente pela CCEE - Câmara de Comercialização de Energia
Elétrica, e é calculada através da diferença entre os dados de medição de
geração e a medição da energia entregue às redes de distribuição. O custo
dessas perdas é rateado em 50% para geração e 50% para o consumo.
2 Rede de distribuição é a rede que transmite a energia que será entregue ao consumidor final. A rede de distribuição é composta por média e baixa tensão (variando entre 110V e 36,2 kV).
21
• Perdas na Rede de Distribuição: são as perdas que ocorrem dentro do
sistema de distribuição e que serão o foco deste trabalho. Elas podem ser
divididas em duas categorias:
o Perdas Técnicas: devido ao transporte da energia elétrica na rede, à
transformação de energia elétrica em energia térmica nos condutores,
perdas nos núcleos dos transformadores, perdas dielétricas etc.
o Perdas Não Técnicas: calculadas a partir da diferença entre as perdas
totais e as perdas técnicas, ou seja, são todas as outras perdas associadas
à distribuição de energia elétrica como furtos de energia, erros de medição,
erros no processo de faturamento, unidades consumidoras sem
equipamento de medição etc. Esse tipo de perda está diretamente
associado à gestão comercial da distribuidora.
De acordo com a Tabela 2.1, o somatório de perdas (técnicas e não técnicas)
representa um prejuízo anual de bilhões de reais para as distribuidoras. A Tabela 2.1
representa os valores de perdas técnicas e não técnicas tanto em MWh como em R$
das 20 distribuidoras com maiores perdas do país. Pode-se observar que a Light,
distribuidora da capital fluminense, teve um total de R$ 1.446.224.740,00 em perdas
de energia no ano de 2017. Já a Enel Distribuição Rio, responsável por fornecer
energia para 66 municípios do estado do Rio de Janeiro, R$ 452.313.819,00, segundo
a ANEEL [9].
22
Tabela 2.1 - Perdas regulatórias estabelecidas pela ANEEL para as distribuidoras referentes ao processo tarifário vigente. (atualizado em novembro/2017)
Fonte: ANEEL [9]
23
Os custos das perdas para as distribuidoras da Tabela 2.1 foram calculados
pela multiplicação do valor da perda total em MWh pelo preço médio da energia dos
processos tarifários, que são estimados.
A Tabela 2.2 estratifica os valores das perdas técnicas e não técnicas das duas
principais distribuidoras do estado do Rio de Janeiro. Estão representadas as medidas
obtidas pelas concessionárias de energia3 e as medidas reguladas pela ANEEL.
Observa-se que com o passar do tempo, a porcentagem de perdas reconhecidas e
reguladas vem diminuindo. Isto demonstra que o órgão regulador vem exigindo uma
eficiência cada vez maior na operação das distribuidoras.
3 Concessionárias de energia são as empresas de energia elétrica responsáveis por fornecer a energia
elétrica ao consumidor final. Estas empresas possuem um contrato de concessão do governo para exercer tal função. A duração média dos contratos de concessão é de 20 anos.
24
Tabela 2.2 - Perdas totais regulatórias estabelecidas pela ANEEL para as distribuidoras (por ano).
Fonte: ANEEL [9]
25
Os valores de perdas técnicas e não técnicas regulatórias da Tabela 2.2 foram
calculados para os anos indicados respeitando os percentuais regulatórios4 vigentes
de cada mês. Como os percentuais regulatórios das perdas técnicas são calculados
nas revisões tarifárias (a cada 4 ou 5 anos), foi aplicada uma trajetória linear entre as
perdas técnicas da última revisão com a anterior. Em razão desse procedimento, os
novos percentuais regulatórios das perdas técnicas estabelecidos na próxima revisão
de cada distribuidora alteram os valores passados.
No Rio de Janeiro, devido ao alto nível de complexidade social do estado, as
maiores perdas são as não técnicas. Em entrevista fornecida à ABRADEE no ano de
2012, o diretor comercial da EDR, Bruno Golebiovski afirmou "Se fossem eliminadas
por completo, as perdas comerciais reduziriam a tarifa em 8%" [2]. Neste mesmo ano,
a empresa realizou, com o apoio da Polícia Civil e da Delegacia de Defesa dos
Serviços Delegados, 111 prisões nos 66 municípios onde atua, sendo 38 em
estabelecimentos comerciais e 61 em residências, e 440 Registros de Ocorrência.
Desses, 308 foram em residências e 136 em comércios, o que demonstra que o perfil
dos clientes que furtam energia é, predominantemente, residencial.
As perdas no sistema de distribuição não se restringem ao Brasil. São um
problema mundial. A Figura 2.2 representa a porcentagem das perdas no sistema de
distribuição da União Europeia, divulgadas em 2017 no Report on Power Losses
(Relatório de Perdas de Energia) elaborado pelo CEER - Council of European Energy
Regulators (Conselho dos Reguladores Europeus de Energia)5.
4 As perdas regulatórias de energia são níveis aceitáveis de perdas que são reconhecidos pela ANEEL
na tarifa de energia. As perdas técnicas são calculadas de acordo com o módulo 7 do PRODIST e as perdas não técnicas são calculadas de acordo com o submódulo 2.6 do PRORET - Procedimento de Regulação Tarifária. 5 O Conselho de Reguladores Europeus de Energia (CEER) é uma organização sem fins lucrativos, na
qual os reguladores nacionais da energia cooperam voluntariamente para proteger os interesses dos consumidores e para facilitar a criação de um mercado competitivo e sustentável de gás e eletricidade.
26
Figura 2.2 - Perdas no sistema de distribuição europeu: porcentagem do total de energia injetada.
Fonte: CEER - Report on Power Losses 2017 [10]
De acordo com a Figura 2.2, em 2015 as maiores perdas de energia no sistema
de distribuição registradas na União Europeia ocorreram na Romênia
(aproximadamente 9%), seguido por Portugal (aproximadamente 8,5%).
É de se esperar que mitigar as perdas de energia seja uma das principais
preocupações das concessionárias. Vale ressaltar que a agência reguladora
estabelece valores aceitáveis de perdas que serão reconhecidas na tarifa de energia
elétrica. Perdas além do limite aceitável, representam prejuízos para as companhias.
Nas Seções 2.2 e 2.3, serão apresentados os conceitos de perdas técnicas e
não técnicas do sistema de distribuição, como essas perdas são calculadas e os
9%
8,5%
27
efeitos das mesmas tanto para as empresas do ramo de energia quanto para os
consumidores.
2.2 Perdas técnicas
Classificamos como perdas técnicas as perdas inerentes ao processo de
geração, transmissão e distribuição da energia. Apesar de sempre se buscar mitigar
essas perdas através dos estudos de novos materiais, as perdas técnicas sempre
existirão.
De forma simplificada, o sistema de distribuição é dividido em AT - Alta; MT -
Média; e BT - Baixa Tensões, transformadores, ramais de ligação e medidores. Para
cada um destes elementos aplicam-se modelos específicos que utilizam informações
como comprimento e bitola dos condutores, potência dos transformadores e energia
fornecida às unidades consumidoras, para estimar o percentual de perdas técnicas
relativas à energia injetada na rede.
A seguir, iremos classificar as perdas técnicas em três tipos: perdas por
histerese, perdas por correntes de Focault e perdas por efeito Joule.
2.2.1 Perdas por histerese
As perdas por histerese estão relacionadas aos materiais utilizados na
fabricação dos equipamentos.
As máquinas elétricas, como por exemplo os motores, geradores e
transformadores, são compostas por núcleos magnéticos e possuem perdas
energéticas as quais diminuem seu rendimento. Há um somatório de perdas nestas
máquinas, entre elas as perdas por ventilação, por atrito, por ruído, nos enrolamentos
e assim por diante. Quando o campo magnético variável no tempo atravessa um meio
magnético, neste caso o núcleo magnético das máquinas, ocorrem as perdas por
histerese e correntes parasitas.
Ao aplicar-se uma corrente alternada e assumindo que inicialmente o fluxo é
zero no núcleo, quando a corrente começa a ser aumentada, o fluxo no núcleo
percorre o caminho a-b da Figura 2.3. Entretanto, quando a corrente volta a diminuir,
o fluxo percorrido segue um caminho diferente daquele que foi percorrido quando a
28
corrente foi incrementada. À medida que a corrente diminui, o fluxo do núcleo segue
o caminho b-c-d e depois, quando a corrente cresce novamente, o fluxo segue o
caminho d-e-b.
Observe que a quantidade de fluxo presente no núcleo depende não só do valor
da corrente aplicada ao enrolamento do núcleo, mas também da história prévia do
fluxo no núcleo. Essa dependência da história anterior do fluxo e a impossibilidade
resultante de se repetir os mesmos caminhos de fluxo é denominada histerese. O
caminho b-c-d-e-b na Figura 2.3, que é percorrido quando há mudança na intensidade
da corrente aplicada, é denominado laço de histerese. (Chapman, 2013)
Figura 2.3 - Laço de histerese Fonte: CHAPMAN (2013) [11]
Conforme CHAPMAN (2013), nos átomos de ferro e de outros metais similares
(cobalto, níquel e algumas de suas ligas), os campos magnéticos tendem a estar
estreitamente alinhados entre si. No interior do metal, há inúmeras regiões minúsculas
denominadas domínios. Em cada domínio, os átomos estão alinhados de forma que
29
todos os seus campos magnéticos apontam no mesmo sentido, de modo que cada
domínio dentro do material se comporta como um pequeno ímã permanente. Um bloco
inteiro de ferro pode aparentar não ter nenhum fluxo porque todos esses domínios
estão orientados de forma aleatória dentro do material. Inicialmente, quando um
campo magnético externo é aplicado a esse bloco de ferro, os domínios que estão
apontando com o mesmo sentido que o campo cresce à custa dos domínios que
apontam em outras direções. Os domínios que apontam no sentido do campo
magnético crescem, porque os átomos em suas periferias sofrem rotação, mudando
fisicamente de orientação e alinhando-se com o campo magnético aplicado. Esses
átomos extras, alinhados com o campo, aumentam o fluxo magnético no ferro. Isso,
por sua vez, faz com que mais átomos mudem de orientação e aumentem ainda mais
a força do campo magnético. Esse efeito de realimentação positiva leva o ferro a ter
uma permeabilidade muito mais alta do que a do ar. À medida que o campo magnético
externo continua crescendo, domínios inteiros alinhados na direção errada terminam
se reorientando e formando um bloco único alinhado com o campo externo [11].
Finalmente, quando quase todos os átomos e domínios no ferro estiverem
alinhados com o campo externo, então qualquer incremento adicional na força
magnetomotriz causará apenas o mesmo aumento de fluxo que ocorreria no vácuo
(uma vez que tudo estiver alinhado, não é possível haver mais efeito de realimentação
para reforçar o campo). Neste ponto, o ferro tornou-se saturado com o fluxo. Essa é a
situação na região de saturação que pode ser observada na Figura 2.3.
A chave da explicação da histerese é que quando o campo magnético externo
é removido, os domínios não voltam completamente a ter orientações aleatórias. Os
domínios permanecem alinhados porque a rotação necessária para realinhar seus
átomos requer energia. Originalmente, a energia para realizar o alinhamento foi
fornecida pelo campo magnético externo. Quando o campo é removido, não há
nenhuma fonte de energia para fazer com que os domínios sofram rotação de volta a
suas posições originais. Agora, o bloco de ferro tornou-se um ímã permanente. Uma
vez que os domínios tenham sido realinhados, alguns deles permanecerão assim até
que uma fonte de energia externa seja aplicada para mudá-los. Exemplos de fontes
de energia externa, que podem alterar as fronteiras e/ou os alinhamentos dos
30
domínios, são uma força magnetomotriz aplicada em outra direção, um choque
mecânico intenso e um aumento de temperatura. Qualquer um desses eventos pode
dar energia aos domínios e permitir que eles sofram realinhamento. É por essa razão
que um ímã permanente poderá perder seu magnetismo se cair no chão, se for
submetido a uma batida de martelo ou se for aquecido.
Uma perda de energia comum a todas as máquinas e transformadores deve-
se ao fato de que há necessidade de usar energia para fazer o realinhamento dos
domínios no ferro. A perda por histerese em um núcleo de ferro é a energia necessária
para realizar a reorientação dos domínios a cada ciclo de uma corrente alternada
aplicada ao núcleo. A área delimitada pelo laço de histerese, formado pela aplicação
de uma corrente alternada ao núcleo, é diretamente proporcional à energia perdida
em um dado ciclo CA. Quanto menores forem as excursões da força magnetomotriz
aplicada ao núcleo, menores serão as áreas do laço de histerese resultante e,
portanto, menores serão as perdas resultantes [11].
Em determinados materiais, como por exemplo o ferro doce, a perda por
histerese é muito grande. Já em materiais como o aço, esse tipo de perda é menor.
Por isso, alguns transformadores de grande potência utilizam ligas especiais
como ferro-silício em seu núcleo, que apresentam uma perda por histerese reduzida.
As perdas por histerese aumentam com a frequência do sinal. Um
transformador que apresenta baixa perda nas frequências menores, pode ter uma
grande perda por histerese ao ser usado com sinais de frequências mais altas.
Umas das formas mais utilizadas para mitigar as perdas por histerese é realizar
a laminação dos núcleos magnéticos submetidos a campos regularmente variáveis no
tempo.
2.2.2 Perdas por correntes de Focault
Da mesma forma que as perdas por histerese, as perdas por correntes de
Focault também estão associadas aos materiais magnéticos.
De acordo com MEURER (2005), as perdas por corrente de Focault variam com
a frequência da forma de onda do fluxo, incluindo o efeito das harmônicas, e são
31
geradas através das correntes induzidas no núcleo ferromagnético quando este é
percorrido por um fluxo variável no tempo [12]. A variação do fluxo produz um campo
elétrico ao longo de um caminho fechado (Lei de Faraday - Equação 2.1) e, como este
‘caminho’ possui uma condutividade elétrica associada, formam-se anéis de corrente
(através da relação de passagem - Equação 2.2).
Segundo MEURER, ao analisar uma lâmina de aço, sendo seu fluxo paralelo a
sua direção, haverá a formação de anéis de corrente num plano perpendicular ao do
fluxo [12]. Estes anéis de corrente são as correntes parasitas denominadas correntes
de Focault.
𝑟𝑜𝑡 �⃗� = −𝑑�⃗�
𝑑𝑡 (2.1)
𝐽 = 𝜎. �⃗� (2.2)
A partir de formulações matemáticas, obtemos na Equação 2.3, a forma final
da perda por correntes de Foucault (𝑃𝐹) no núcleo magnético das máquinas (perdas
dinâmicas clássicas calculadas a partir da condutividade elétrica σ, da espessura da
lâmina d, densidade específica do material mv, fluxo magnético B e frequência f) para
uma indução senoidal pura.
𝑃𝐹 =𝜎.(𝜋.𝑑)2
6.𝑚𝑣𝐵2. 𝑓2 (2.3)
Como forma de minimizar a formação das correntes parasitas, faz-se as
lâminas do material magnético o mais finas possível, e desta forma achatam-se os
anéis de correntes induzidas, dificultando sua formação.
2.2.3 Perdas por efeito Joule
Em resumo, o efeito Joule é a transformação da energia elétrica em energia
térmica a partir da passagem de corrente elétrica através de um condutor que oferece
resistência, ou seja, são as perdas por dissipação de calor devido a resistência elétrica
oferecida por cada material.
Segundo a ANEEL [9], no sistema de distribuição, observa-se o efeito Joule
nos cabos e a energia transformada em calor é considerada uma perda. O calor
32
gerado pelo efeito Joule é expresso pela Equação 2.4, sendo Q o calor gerado por
uma corrente i que percorre uma resistência R durante o intervalo de tempo de t1 até
t2.
Q = R∫ i2dtt2
t1 (2.4)
O efeito Joule também é observado no núcleo magnético dos transformadores.
A potência dissipada pela lâmina do núcleo por efeito Joule (PJ), é expressa pela
Equação 2.5, sendo σ o valor da condutividade elétrica do material.
PJ = ∭ σ[E(t)]2 ∂v.
V (2.5)
Como forma de diminuir o efeito Joule, a energia elétrica é transmitida em altas
tensões, possibilitando uma menor corrente já que a potência é o produto da tensão
pela corrente.
Outra solução viável é a utilização de condutores com tamanho de secção
transversal correta e suficiente para suportar o valor de corrente que circulará pelos
mesmos. Com isto, evita-se uma dissipação de calor maior do que o necessário. Sabe-
se que quanto maior a secção transversal, menor é a resistência conforme enuncia a
Equação 2.6.
𝑅 =𝜌.𝑙
𝑆 (2.6)
Porém, quanto maior a secção transversal, maior a quantidade de material
utilizado tanto nos cabos quanto nas suas estruturas de sustentação. Portanto, existe
um valor de secção transversal ideal, que pondera a resistência aceitável a ser
oferecida pelos cabos e o custo do projeto.
2.2.4 Cálculo das perdas técnicas nos sistemas de distribuição
Como apresentado na Seção 2, as perdas técnicas são inevitáveis em qualquer
sistema de distribuição de energia elétrica no mundo e representam um custo fixo para
o setor elétrico [10].
33
As perdas técnicas de cada distribuidora são reguladas pela ANEEL e seus
cálculos estão previstos no Módulo 7 do PRODIST - Procedimentos de Distribuição
de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional [13].
O PRODIST (2018) [13] tem como principais objetivos estabelecer a
metodologia e os procedimentos para obtenção dos dados necessários para apuração
das perdas dos sistemas de distribuição de energia elétrica, estabelecer os
parâmetros regulatórios, a metodologia e os procedimentos para a apuração das
perdas nos sistemas de distribuição de energia elétrica, definir indicadores para
avaliação das perdas nos segmentos de distribuição de energia elétrica. Também
define a metodologia e os procedimentos para o cálculo das perdas técnicas nos
ramais de ligação e compensação dessas perdas ao consumidor quando da
instalação de medição externa pela distribuidora [13].
Para a realização dos cálculos são consideradas as informações fornecidas
pelas distribuidoras, conforme previsto no Módulo 6 - Informações Requeridas e
Obrigações - do PRODIST [14]. No caso de existirem inconsistências nas informações
fornecidas, de tal modo que impossibilite a realização do cálculo de perdas descrita
no Módulo 7 do PRODIST, o percentual de perdas técnicas adotado para a
distribuidora será o de menor valor entre os percentuais já calculados pela ANEEL.
Portanto, observa-se a importância da veracidade dos dados fornecidos durante a
revisão tarifária6 e em qualquer outro momento, quando solicitado pela ANEEL. Os
valores das perdas que são reconhecidos na tarifa de energia elétrica são
recalculados periodicamente (de acordo com o calendário da revisão tarifária)
conforme as regras definidas no PRODIST. Além de reconhecer os valores das perdas
na tarifa, através destes cálculos a ANEEL acompanha os níveis de eficiência da rede
elétrica de cada concessionária. Desta forma pode-se saber se as distribuidoras estão
operando em um nível aceitável de eficiência.
6 A revisão tarifária é uma análise feita periodicamente (geralmente em intervalos de 4 anos) pela
ANEEL e tem como principal objetivo analisar o equilíbrio econômico-financeiro das concessionárias de energia elétrica.
34
A Figura 2.4 representa o fluxograma do procedimento de avaliação das perdas
técnicas, resumindo cada uma das etapas deste procedimento. Através deste
fluxograma percebemos que a obtenção e consolidação dos dados necessários para
o cálculo das perdas é de responsabilidade da distribuidora, enquanto que a execução
do cálculo, a crítica aos resultados e a homologação do resultado final é de
responsabilidade da ANEEL.
Figura 2.4 - Fluxograma do procedimento de avaliação das perdas técnica Fonte: Módulo 7 - PRODIST [13]
O cálculo de perdas técnicas é realizado mensalmente e o período de apuração
é anual e deve coincidir com o ano civil. São obtidos três valores de perdas de energia
considerando dias úteis, sábados, domingos e feriados.
As perdas de energia nas redes e nos equipamentos associados ao SDAT -
Sistema de Distribuição de Alta Tensão, são apuradas por dados obtidos do sistema
de medição. Conforme previsto no Módulo 2 do PRODIST [15], a distribuidora deve
possuir medição de modo a totalizar as perdas de energia no SDAT pela diferença
entre a energia injetada e fornecida, medidas na fronteira desse sistema com agentes
de transmissão, geração, consumidores, outras distribuidoras e Subestações de
Distribuição – SED. Quando os cálculos de perdas do SDAT não são feitos através de
sistema de medição, são consideradas perdas adicionais de 5% sobre o total de
35
perdas técnicas, devido a essas perdas produzidas por efeito corona em conexões,
sistemas supervisórios, relés fotoelétricos, capacitores, transformadores de corrente
e de potencial, e por fugas de correntes em isoladores e para-raios.
As perdas de energia nas redes e equipamentos associados ao SDMT -
Sistema de Distribuição de Média Tensão e ao SDBT - Sistema de Distribuição de
Baixa Tensão são obtidas pela aplicação do método de fluxo de potência. Para os
medidores são computadas as perdas nas bobinas de tensão localizadas nas
unidades consumidoras do grupo B7.
2.3 Perdas não técnicas
As perdas não técnicas, ou perdas comerciais, estão relacionadas a qualquer
situação que cause o não faturamento, ou faturamento incorreto, da energia
consumida pelo cliente.
Basicamente, as perdas não técnicas podem ser divididas em dois grupos: furto
e fraude de energia. Classificamos como fraude os casos em que apenas parte da
energia consumida é registrada pela distribuidora. Isto é possível através da
adulteração de cabos ou medidores, erro de leitura por parte do leiturista, medidor
danificado devido a deterioração causando leitura parcial ou leitura incorreta.
Classificamos como furto o completo desvio da energia, ou seja, nenhuma parte da
energia consumida é contabilizada pelo sistema da distribuidora. Abaixo serão
detalhados alguns tipos de perdas não técnicas.
2.3.1 Falha de equipamento
As perdas por falha de equipamento são causadas pela deterioração dos
instrumentos, devido ao tempo de utilização ou mesmo pela exposição à agentes
7 Unidades consumidoras do grupo B possuem fornecimento em tensão inferior a 2,3 kV, caracterizado
pela tarifa monômia e subdividido nos seguintes subgrupos: a) subgrupo B1 - residencial; b) subgrupo B2 - rural; c) subgrupo B3 - demais classes; e d) subgrupo B4 - Iluminação pública. Fonte: http://www.aneel.gov.br/home?p_p_id=101&p_p_lifecycle=0&p_p_state=maximized&p_p_mode=view&_101_struts_action=%2Fasset_publisher%2Fview_content&_101_returnToFullPageURL=http%3A%2F%2Fwww.aneel.gov.br%2Fhome%3Fp_auth%3DtKPnkZ9v%26p_p_id%3D3%26p_p_lifecycle%3D1%26p_p_state%3Dnormal%26p_p_state_rcv%3D1&_101_assetEntryId=15049535&_101_type=content&_101_groupId=656835&_101_urlTitle=grupo-b&inheritRedirect=true Acesso em 5 de setembro de 2018.
36
externos como chuva e calor. Instrumentos deteriorados causam medições erradas,
abaixo ou acima do valor correto, sendo, portanto, enquadradas como fraude.
Esta falha é denominada perda não técnica pois a deterioração do instrumento
não pode ser modelada matematicamente, ou seja, não pode ser avaliada pelos
métodos das perdas técnicas. Portanto, automaticamente é classificada como perda
não técnica.
2.3.2 Inexistência de medidor e/ou medidor adulterado
Em alguns locais a concessionária não instala instrumentos de medição,
ocorrendo a avaliação estimada do consumo. Isto é devido ao consumo ser baixo e
não compensar financeiramente a instalação do medidor, ou áreas de risco onde a
equipe da concessionária não trabalha, ou ainda os casos previstos pela legislação
como bancas de jornal e quiosques.
Outro caso é a fraude por adulteração de medidor, como por exemplo, troca
dos cabos do medidor ou a contabilização de consumo de apenas uma das fases. A
Figura 2.5 representa um concentrador secundário8 com furto em um dos seus
medidores.
8 Os concentradores são equipamentos que reúnem um conjunto de medidores de diferentes clientes.
Possuem capacidade de comunicação remota, através de uma Unidade Central de Processamento (UCP ou CPU) com rádio acoplado, protegidos por blindagem elétrica que restringem o acesso, e uma porta chaveada com restrição sistêmica que emite alarme quando violada.
37
Figura 2.5 - Concentrador Secundário Landys com furto em medidor. Fonte: SANTOS (2017) [16]
Quando os medidores eram eletromecânicos, uma forma muita conhecida de
fraude era fazer com que o disco girante que marcava a energia consumida girasse
mais lentamente, registrando desta forma menos energia consumida.
Nos casos de fraude os condutores utilizados são de secção inferior a
tecnicamente recomendada, ou seja, também causam perdas técnicas.
2.3.3 Erro de faturamento
É classificado como erro de faturamento o erro do leiturista, quando este faz
uma medição equivocada do medidor. O leiturista é um funcionário da concessionária
que realiza a medição do consumo em locais onde não existe medição remota, ou
seja, o funcionário comparece mensalmente no local e realiza pessoalmente a leitura
do medidor. Neste caso o erro pode ocorre por falha humana ou por má fé.
Pode-se classificar como erro de faturamento falhas no sistema da
concessionária, causando a contabilização errada de energia, aumentando ou
diminuindo o valor esperado.
38
2.3.4 Consumo estimado
Há casos em que a inexistência do medidor ou a falha dos instrumentos é de
conhecimento da concessionária, que por falta de um novo equipamento no estoque,
ou mesmo a demora na sua instalação, a concessionária realiza o consumo estimado.
Outro motivo para a realização do consumo estimado ocorre quando por algum motivo
o leiturista não comparece no local para realizar a medição. Neste caso, a falha é
denominada perda não técnica pois a estimativa de consumo não pode ser modelada
matematicamente, pois cada consumidor possui um perfil próprio de consumo. Da
mesma forma que ocorre com os erros de faturamento, as perdas decorrentes do
consumo estimado não podem ser calculadas pelos métodos de cálculo das perdas
técnicas sendo classificada como perda não técnica.
O caso de perda não técnica mais conhecido é o furto de energia, popularmente
conhecido como 'gato'. O furto ocorre quando a unidade consumidora é conectada
diretamente à rede da concessionária, e o consumo não é medido e remunerado.
No Brasil o furto de energia é crime para o qual é prevista pena de multa e
reclusão entre um e quatro anos, conforme previsto no Artigo 155 do Código Penal –
Decreto Lei 2848/40: “Subtrair, para si ou para outrem, coisa alheia móvel”, em que
no terceiro inciso registra-se “equipara-se a coisa móvel a energia elétrica ou qualquer
outra que tenha valor econômico” [17].
2.3.5 Cálculo das perdas não técnicas nos sistemas de distribuição
A partir de 2002, com a publicação do Decreto nº 4562, artigo primeiro,
estabeleceu-se que o custo do transporte de energia e suas perdas, além das perdas
comerciais da distribuição devem ser contabilizados em tarifa, ou seja, parte dos
prejuízos contábeis devido as perdas comerciais são previstos na tarifa e repartidos
entre todos os consumidores [18].
Essa parcela de perdas não técnicas de energia repassada à tarifa e paga pelos
consumidores é definida pela ANEEL. Os valores são estabelecidos por metodologias
específicas, cujos parâmetros se baseiam, em grande parte, na observação das boas
práticas de empresas eficientes nessas atividades. Essa análise ocorre na revisão
tarifária, e as concessionárias são comparadas por critérios de similaridade. O
39
referencial de perdas é estabelecido observando o nível real das perdas da própria
empresa (histórico recente de perdas) e o nível de perdas reais praticadas por
empresas similares e mais eficientes. Essa comparação foi viabilizada pela criação do
‘índice de complexidade’ que reflete o conjunto de dados estruturados por área de
concessão e que reúne as variáveis socioeconômicas que melhor explicariam o
fenômeno de estudo. Com a caracterização de cada área de concessão através do
índice e a apuração das perdas praticadas por cada empresa é possível identificar as
mais eficientes [9]. As regras de cálculo das perdas não técnicas estão definidas
no Submódulo 2.6 do PRORET - Procedimento de Regulação Tarifária [19].
A Figura 2.6 exemplifica um sistema de geração de 100 MWh com perdas em
cada uma das etapas até a entrega ao consumidor final da energia.
Figura 2.6 - Exemplo simplificado do cálculo de perdas na energia elétrica Fonte: ANEEL [9]
40
No esquema da Figura 2.6 foram gerados e injetados na rede básica 100 MWh.
No sistema de transmissão houve 4% de perdas, ou seja, dos 100 MWh gerados
apenas 96 MWh efetivamente chegaram na rede de distribuição. Os 4% de perdas
são rateados entre os agentes de geração e os consumidores. No sistema de
distribuição houve 13,5% de perda, sendo 7,5% de perdas técnicas e 6% de perdas
não técnicas. Logo, observamos que dos 100 MWh gerados apenas 83 MWh foi
faturado pela distribuidora.
2.3.6 Efeito das perdas para as distribuidoras
Apesar das perdas serem contabilizadas na tarifa de energia, a ANEEL define
limites regulatórios para a cobrança tarifária. Conforme explicitado na Seção 2.3.5, os
valores regulatórios são estabelecidos por metodologias específicas definidas
no Submódulo 2.6 do PRORET [19]. Ou seja, parte do prejuízo devido as perdas é
paga pelas concessionárias.
Em 2015, as perdas comerciais das 59 principais distribuidoras do país foram
da ordem de 5% da energia injetada nas redes de distribuição, representando mais
de 15 milhões de megawatts-hora (MWh) por ano. Isto equivale ao consumo de todo
os clientes do estado de Santa Catarina. Em termos monetários, multiplicando-se
esse montante pela tarifa média de fornecimento, incluindo os tributos (R$ 546/MWh),
obtém-se aproximadamente R$ 8 bilhões [20].
Além dos prejuízos devidos às perdas comerciais, existe a inadimplência da
conta de eletricidade. Em 2015, 1,74% da energia faturada permanecia não paga após
24 meses. Multiplicando esse percentual pelo consumo anual de 343 milhões de MWh
e pela tarifa média no ano, incluídos os tributos, pode-se concluir que o montante de
faturas não pagas emitidas pelas distribuidoras supera R$ 3 bilhões. Portanto, quando
são somadas as perdas comerciais e a inadimplência de 24 meses, chega-se a mais
de R$ 11 bilhões não recebidos pelos serviços prestados anualmente [20].
A Figura 2.7 demonstra o montante de investimento em R$ milhões/ano em
contrapartida com a porcentagem das perdas de energia na Enel Rio. Nota-se que
durante um período de 5 anos (entre 2003 e 2008) as perdas diminuíram. A partir de
41
2013 as perdas voltaram a crescer e em 2015 a concessionária registrou o maior
investimento para combate ao furto (aproximadamente R$ 225 milhões) desde 2003.
Figura 2.7 - Investimento versus perda de energia Fonte: INSTITUTO ACENDE BRASIL [20]
O montante investido em tecnologia, materiais e equipes destinadas ao
combate ao furto poderiam ser convertidos em melhoria da rede, compra de novos
equipamentos, melhoria da qualidade dos serviços etc.
2.3.7 Efeito das perdas para os consumidores
Embora o furto, a fraude e inadimplência pareçam ações inofensivas, elas têm
impactos muito significativos sobre os consumidores regulares [20].
As perdas não técnicas impactam no valor regulatório considerado na tarifa de
energia elétrica, ou seja, o consumidor regular arca pela fraude ou furto de energia.
No caso da Light, por exemplo, segundo a ANEEL, estima-se que dos seus 4,2
milhões de clientes, cerca de 1,75 milhão (41,7%) cometem furto de energia. Se todos
esses furtos fossem eliminados, a tarifa de energia elétrica poderia ser cerca de 17%
menor [9].
42
Além dos prejuízos financeiros, as ações clandestinas oferecem risco ao
sistema de distribuição e aos consumidores.
Os indivíduos que realizam a ação fraudulenta, quando não são funcionários
próprios ou terceirizados das concessionárias, são pessoas que não possuem
conhecimento técnico para trabalho com eletricidade, não utilizam equipamentos de
segurança, realizam a ação à noite sem iluminação adequada. Desta forma colocam
suas vidas e de outras pessoas em risco para realizar tal ação.
Além do risco de vida, as ações fraudulentas expõem a integridade e qualidade
dos equipamentos da rede de distribuição. Ao violar um cabo para realizar uma ligação
clandestina, o corte pode ser muito profundo e danificar uma das fases da rede. Os
cabos utilizados nas ligações clandestinas não são cabos com as especificações
técnicas adequadas, como, por exemplo, a relação de ampacidade correta à carga da
instalação. Essas ações, quase sempre, causam sobrecarga nos transformadores,
interrupção de energia indevida, choques elétricos devido a conexões incorretas,
danos a eletrodomésticos etc.
Conforme o ACENDE BRASIL, os altos índices de furtos, fraudes e
inadimplemento no país não se devem apenas aos que cometem as infrações, mas
também aos cidadãos que deixam de denunciar as infrações [20].
43
3. Métodos para redução das perdas não técnicas de energia
Este Capítulo propõe dissertar sobre as alternativas para minimizar as perdas
técnicas das concessionárias de energia.
As propostas estão divididas em três grupos: i) intensificação de trabalhos e
ações realizadas atualmente pelas distribuidoras; ii) relação da distribuidora com a
comunidade e desenvolvimento de ações sociais; e iii) desenvolvimento de projetos
de engenharia e novas tecnologias.
3.1 Intensificação e melhoria dos processos existentes
Atualmente as distribuidoras contam com ações e procedimentos que visam a
mitigação das perdas. A intensificação ou melhoria destas ações resulta em
diminuição das perdas. Nas Seções desse Capítulo serão descritos alguns métodos
e apresentadas propostas de melhorias.
Uma ação comum é a realização de inspeção dos medidores dos clientes. No
entanto, um erro que ocorre frequentemente é que os técnicos possuem metas de
inspeção. Há casos em que o técnico recebe bônus financeiro quando realiza uma
inspeção e encontra irregularidade. Por esse fato, comumente são realizadas
inspeções em locais e clientes sem suspeitas de irregularidade. Uma proposta de
melhoria seria a aplicação de inspeções mais direcionadas, ou seja, desenvolver um
método que identifique os locais e consumidores com suspeitas de fraude (através de
implementação de softwares, por exemplo), além da modernização dos medidores.
Após a inspeção, quando constatada uma irregularidade, o cliente é notificado.
Promover ações para a regularização é fundamental. Parcelar a dívida, oferecer taxa
de juros reduzida, inscrever o consumidor em programas sociais de baixa renda são
ações possíveis para que esse estes possam ser regularizados e não voltem a ser
irregulares.
3.2 Projetos entre distribuidoras e consumidores
Mais do que um problema financeiro para as concessionárias, o furto de energia
se mostrou um problema social. Os consumidores residenciais de baixa renda são os
mais vulneráveis à elevação da inflação ou do desemprego. Além disso, parte destes
consumidores localizam-se em comunidades carentes.
44
De acordo com ACENDE, as estatísticas do ISP - Instituto de Segurança
Pública do Estado do Rio de Janeiro confirmam o aumento da violência nos municípios
vizinhos à cidade do Rio de Janeiro: entre 2010 e 2013, o número de registros de
ocorrências saltou 83,5% nos municípios de São Gonçalo, Niterói, Magé, Itaboraí e
Duque de Caxias, municípios que compõem grande parte da área de concessão da
Enel Distribuição Rio. O resultado desta migração foi a ampliação das ‘áreas de risco’
na zona de concessão atendida pela Enel Distribuição Rio. Nas áreas de risco, além
da alta complexidade socioeconômica, há ausência do Poder Público e altos índices
de violência. Estudos contratados pela Enel Distribuição Rio indicam que as regiões
classificadas como áreas de risco na sua área de concessão cresceram 373% entre
2008 e 2013 [20].
As concessionárias de energia vêm diminuindo a atuação nas localidades
denominadas ‘áreas de risco’. Nestes locais é frequente a equipe de trabalho ser
ameaçada, agredida, ocorrendo até mesmo casos de sequestro. Segundo o JORNAL
G1 RIO (2018), uma equipe da Light foi sequestrada por bandidos para religar a
energia de moradores localizados nas regiões de Inhaúma, Campo Grande e Ramos
[21].
De acordo com LIS (2018), outro fator relevante no aumento da inadimplência
e das perdas comerciais é o valor da tarifa de energia que vem sofrendo aumento
desde 2015. Segundo a autora, um levantamento da Abrace - Associação Brasileira
de Grandes Consumidores Industriais de Energia e de Consumidores Livres, feito a
pedido do JORNAL G1, indicou que, entre 2014 e 2017, a tarifa média dos
consumidores residenciais acumulou alta média de 31,5% no país e que a estimativa
é de que, ao final de 2018, o aumento acumulado chegue a 44% [22].
Conforme LIS, o encarecimento da conta de luz nos últimos quatro anos
superou a inflação acumulada no período, de 28,86%, de acordo com os dados do
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatísticas [22].
Segundo OLIVEIRA (2009), para lidar com os problemas sociais que afetam o
mercado de energia, algumas ações podem ser tomadas por parte das distribuidoras
afim de amenizar os prejuízos e diminuir as perdas comercias [23].
45
• Identificar as localidades (normalmente comunidades carentes) e desenvolver
uma relação com os seus líderes.
• Implementar políticas comerciais, como: negociar os débitos, criar grupos da
própria comunidade para a contínua explicação do uso correto de energia.
• Promover ações de eficiência energética como troca de eletrodomésticos
antigos por novos e mais eficientes (que possuam selo PROCEL9), troca de
lâmpadas incandescentes por lâmpadas LED, instalação gratuita dos padrões
de entrada, instalação de aquecedores solar em substituição aos chuveiros
elétricos.
• Projetos de responsabilidade social, como: criação de bibliotecas com
computadores, treinamento de eletricistas da própria comunidade, eventos nas
escolas, palestras, qualificação dos professores para educar os alunos no uso
correto de energia etc.
3.2.1 Projetos sociais
O principal programa do setor energético destinado a consumidores de baixa
renda é o Tarifa Social, instituída pela Lei 12.212, de 2010, que prevê descontos de
10% a 100% para os consumidores residenciais qualificados a participar do programa.
Estão qualificados para obter a tarifa social consumidores residenciais inscritos
no Cadastro Único para Programas Sociais do Governo Federal e que atendam a um
dos seguintes requisitos.
• Renda familiar mensal per capita menor ou igual a meio salário mínimo
nacional.
• Famílias cujo algum membro do domicílio receba o benefício de prestação
continuada da assistência social.
• Renda familiar de até três salários mínimos que tenha entre seus membros
portador de doença ou patologia cujo tratamento ou procedimento médico
9 O Selo PROCEL de Economia de Energia tem como finalidade ser uma ferramenta simples e eficaz
que permite ao consumidor conhecer, entre os equipamentos e eletrodomésticos à disposição no mercado, os mais eficientes e que consomem menos energia. Criado pelo Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica – PROCEL, programa do Governo Federal executado pela Eletrobrás, o Selo PROCEL foi instituído por Decreto Presidencial em 8 de dezembro de 1993. Fonte:http://www.procelinfo.com.br/main.asp?TeamID=%7B88A19AD9-04C6-43FC-BA2E-99B27EF54632%7D - Acesso em 2 de setembro de 2018.
46
pertinente requeira o uso continuado de aparelhos, equipamentos ou
instrumentos que, para o seu funcionamento, demandem consumo de energia.
• Famílias indígenas ou quilombolas.
Outra ação que já se encontra em andamento em algumas distribuidoras é a
implementação de projetos de eficiência energética como troca de eletrodomésticos
antigos por equipamentos novos e mais eficientes de acordo com selo PROCEL.
Conforme o JORNAL EXTRA (2018), em 2017, os clientes da Enel Rio tiveram
desconto de 50% na compra de novos eletrodomésticos como parte do Programa Luz
Solidária Enel [24].
De acordo com a LIGHT (2018), através do programa Comunidade Eficiente, a
Empresa beneficiou 16.987 clientes com a ação de troca de lâmpadas, substituindo
47.266 lâmpadas incandescentes e fluorescentes usadas por fluorescentes novas e
LED. Também foi realizada a mudança de 638 geladeiras antigas por novas, com selo
PROCEL, e a troca de 2.182 chuveiros com alto consumo de energia, por chuveiros
eficientes com trocador de calor [25].
Também parte do programa Comunidade Eficiente, no ano de 2017, a Light
realizou 127 palestras com a participação de 5.513 pessoas, potenciais
multiplicadores das informações para os demais moradores. Além disso, foram feitas
37 palestras em escolas vizinhas, com a participação de 1.347 pessoas,
majoritariamente alunos, mas também pais e professores [25].
3.2.2 Geração distribuída
A geração distribuída10 é regulada pela Resolução Normativa ANEEL Nº 482
(2012), que estabelece as condições gerais para o acesso de microgeração e
minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica e o sistema
de compensação de energia elétrica [26]. De acordo com essa Agência, a geração
distribuída está dividida em microgeração e minigeração.
10 A geração distribuída é definida como uma fonte de energia elétrica conectada diretamente à rede
de distribuição, situada próximo ou no próprio consumidor.
47
Microgeração distribuída: central geradora de energia elétrica, com potência
instalada menor ou igual a 75 kW e que utilize cogeração qualificada, conforme
regulamentação da ANEEL, ou fontes renováveis de energia elétrica, conectada na
rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras.
Minigeração distribuída: central geradora de energia elétrica, com potência instalada
superior a 75 kW e menor ou igual a 5 MW e que utilize cogeração qualificada11,
conforme regulamentação da ANEEL, ou fontes renováveis de energia elétrica,
conectada na rede de distribuição por meio de instalações de unidades consumidoras.
Ou seja, geração distribuída são unidades geradoras de pequeno porte
(máximo de 5 MW), capaz de suprir a demanda parcial ou total da(s) unidade(s)
consumidora(s) cadastrada(s) para receber sua geração. Esse cadastro é feito junto
à distribuidora de energia responsável pela concessão local, podendo ser apenas uma
unidade consumidora ou múltiplas unidades desde que sejam cadastradas no mesmo
CPF ou CNPJ. É importante ressaltar que a unidade geradora deve estar dentro da
mesma área de concessão que a unidade consumidora. A geração não pode estar na
área de concessão da Light e a unidade de consumo na área de concessão da Enel
Rio, por exemplo.
Em geral, a unidade consumidora que possui geração distribuída continua
conectada à rede de distribuição da concessionária. Nos casos em que a geração
distribuída não é capaz de suprir toda a demanda de consumo, o cliente consome
também energia da concessionária e a diferença entre geração e consumo é cobrada
na conta de energia, conforme se observa na Figura 3.1.
11 Cogeração de energia é o processo de geração simultânea, de duas ou mais energias a partir do
consumo de uma mesma fonte energética. Por exemplo, o consumidor possui placas fotovoltaicas para geração solar e também está conectado a rede de distribuição da concessionária. A cogeração qualificada é um conceito definido pela ANEEL Resolução Normativa nº 235/2006, que estabelece uma eficiência energética total mínima para geração de energia elétrica e térmica com gás natural. Com isso, o cogerador torna-se aderente às políticas de incentivo estabelecidas pelo governo, podendo se enquadrar, por exemplo, como micro ou minigerador, e se beneficiar das resoluções normativas nº 482/2012 e 687/2015.
49
A Figura 3.1 representa a fatura de energia de uma unidade consumidora que
participa do sistema de geração distribuída, porém a geração não supriu toda sua
demanda de consumo. A unidade consumiu um total de 8.440 kWh no mês de maio
de 2018, porém sua geração foi de 6.027 kWh. Portanto houve um consumo
excedente de 2.413 kWh que a unidade consumiu da concessionária de energia. A
TE - Tarifa de Energia representa os custos com a energia consumida. A TUSD -
Tarifa de Uso do Sistema de Distribuição representa os custos com o transporte da
energia - linhas de transmissão e distribuição.
Já a Figura 3.2 representa uma fatura de energia em que a geração foi maior
do que o consumo da unidade, resultando em um crédito de energia. Observa-se que
no mês de junho de 2018 esta unidade consumiu 33.324 kWh de energia. A energia
gerada foi maior do que o consumo, e por isso a unidade pagou para a concessionária
apenas a taxa de uso do sistema de distribuição (representada pelos 100 kWh) e os
impostos. No quadro grifado em vermelho na Figura 3.2, se observa que a energia
excedente virou crédito de energia que poderá ser consumido pela unidade em até 60
meses. No Brasil a energia excedente ainda não pode ser comercializada.
51
A geração distribuída pode ser uma forma de reduzir a inadimplência e as
perdas comerciais. Com a geração distribuída o indivíduo deixa de ser um cliente
irregular e passa a ser um consumidor ativo, que além de gerar energia para o seu
próprio consumo passa a gerar energia para a concessionária.
Uma solução viável é o arrendamento dos telhados das residências dos clientes
para instalação de placas solares. Ou seja, o cliente cede o telhado da residência para
a distribuidora instalar placas solares e como retorno o cliente participa de um
programa diferenciado de pagamento pela energia consumida.
Duas possíveis opções de pagamento pela energia gerada seriam: o cliente
recebe uma porcentagem da energia gerada para consumo próprio ou o cliente paga
a energia consumida com uma tarifa diferenciada. Para esclarecer as duas
alternativas apresentadas, serão demonstrados dois possíveis cenários, descrevendo
cada uma das opções.
Supondo que o cliente faça um acordo para receber 30% da energia gerada,
sendo a geração de 1 MWh e o consumo de 200 kWh, o cliente recebe 300 kWh de
energia, ou seja, seu consumo foi totalmente suprido e ainda restam 100 kWh como
crédito de energia. Entretanto se o acordo fosse de 10%, o cliente receberia apenas
100 kWh, tendo que pagar por 100 kWh de consumo excedente.
No mês de julho de 2018, a tarifa de Baixa Tensão da Light foi de R$ 1,053 /
kWh - tarifa com impostos e bandeira tarifária do mês. Para o caso em que o cliente
tenha optado por pagar pelos 100 kWh de consumo excedente, o total pago seria de
R$ 105,30. Optando pela tarifa diferenciada, supondo que esta custe R$ 0,50 / kWh,
o cliente pagaria um total de R$ 100 pelos seus 200 kWh de consumo, em comparação
com o valor de R$ 210,60 se não participasse do programa. Ou seja, a melhor opção
de escolha depende do quanto custaria a tarifa diferenciada.
SANTOS (2017), realizou um estudo de caso de aplicação de geração
distribuída através de painéis solares na comunidade do Azeite, localizada no
município de Duque de Caxias. Sob concessão da Enel Rio, a localidade registrava
perdas de energia superiores a 50% [16].
52
O projeto previa a instalação de painéis solares nos telhados das residências
totalizando uma potência de 397,5 kWp12 na comunidade, através dos 1.500 painéis
(100 residências com 9 painéis e 50 residências 12 painéis), sendo necessário um
investimento de R$ 2.775,05 milhões, o que significa uma média de R$ 6.603 / kWp.
SANTOS estimou duas opções para o retorno do investimento: em 6 anos, o
investimento traria retorno à concessionária se a energia fosse vendida a clientes, ou
em 11 anos, caso a energia seja repassada somente a clientes de baixa renda. Vale
ressaltar que o equipamento solar possui tempo de vida útil de 25 anos, calculando-
se um ganho total para a concessionária de R$16 milhões ao longo dos 25 anos de
geração dos painéis solares.
Conforme o IEEJ13 (2014), no Japão o aluguel de telhados para geração de
energia solar já é uma realidade. Desde 2012 telhados de escolas públicas veem
sendo alugados para empresas geradoras de energia e em 2014 proprietários
residenciais começaram a fazer o mesmo [27].
3.3 Configurações especiais de redes de distribuição
Duas possibilidades para mitigar as perdas comerciais foram apresentadas nas
Seções 3.1 e 3.2. A primeira sugere a intensificação de metodologias atualmente
utilizadas nas concessionárias. A segunda propõe ações junto à comunidade.
A terceira opção de método para redução de perdas comerciais apresentada
neste trabalho, são os projetos de engenharia, utilizando novas tecnologias, materiais,
equipamentos e novas configurações de rede projetadas especificamente para inibir
as perdas de energia.
12 O valor de kWp de um determinado sistema fotovoltaico que funcione em corrente contínua é a
potência medida, quando este sistema é irradiado por uma luz que simula a luz solar com a potência de 1.000 W/m², à temperatura de 25 °C. 13 IEEJ - Instituto de Economia de Energia do Japão (https://eneken.ieej.or.jp/en/), foi fundado em junho
de 1966 e certificado como uma fundação pelo Ministério do Comércio Internacional e Indústria. Tem
como objetivo desenvolver pesquisas especializadas na área da energia, afim de contribuir para o bom
desenvolvimento das empresas japonesas fornecedoras de energia e para a melhoria da vida das
pessoas no país. Fornece informações e relatórios necessários para a formulação de políticas.
53
Ressalta-se que a utilização de um método não exclui a utilização de outro.
Ambos os métodos propostos nas Seções 3.1, 3.2 e 3.3 podem ser utilizados em
conjunto.
3.3.1 Rede DAT
A Rede DAT - Rede de Distribuição Aérea Transversal é um projeto executado
pela Enel Distribuição Rio. O projeto teve início em 2003 e ao longo dos anos já
atendeu mais de 912 mil clientes - cerca de 47% da base de clientes da
concessionária.
Esta configuração de rede visa inibir as conexões clandestinas na rede de BT,
além de evitar possíveis reconexões não autorizadas de clientes que tiveram o
fornecimento de energia suspenso. Nas áreas de complexidade social a rede existente
é substituída por uma nova no padrão de rede DAT. Atualmente, todas as novas redes
construídas pela concessionária seguem este padrão.
De acordo com SANTOS, a Rede DAT consiste em [16].
• Instalação da rede de BT na ponta externa da cruzeta (lado mais distante do
poste), enquanto a média tensão é instalada no lado interno da cruzeta (lado
mais próximo ao poste). Desta forma a rede de média tensão funciona como
uma forma de ‘blindagem’ para a BT.
• Adoção de postes de 11 metros, no lugar de postes de 9 metros tipicamente
utilizados na construção de rede.
• Vão médio de 36 metros de distância entre os postes
• Utilização de cruzetas de 2,4 m
• Transformadores de menor potência para atendimento de um número menor
de unidades consumidoras - máximo de 12 clientes.
• Instalação de medidores nos transformadores para possibilitar monitoramento
mais detalhado do balanço energético na rede de distribuição, permitindo a
medição do montante de energia elétrica efetivamente fornecido aos
consumidores.
54
• Fixação do cabo de BT e dos concentradores de medidores das unidades
consumidoras na ponta da cruzeta mais distante do poste (ao lado da rede de
média tensão) para dificultar o acesso.
Figura 3.3 - Rede DAT Fonte: Enel Rio
A Figura 3.3 demonstra a rede DAT, e pode-se observar o cabeamento de BT
e o concentrador instalado na extremidade externa da cruzeta (ponto mais distante do
poste), enquanto o circuito de média tensão é instalado na extremidade interna da
cruzeta - ponto mais próximo ao poste.
Outra característica da rede DAT é a menor distância entre cada poste, pois
devido à quantidade de equipamentos instalados em uma mesma cruzeta (cabos de
BT e MT e concentradores), é necessária uma quantidade maior de cruzetas para
reduzir os esforços mecânicos no equipamento. O padrão de construção da Rede DAT
encontra-se no Anexo I.
A Rede DAT inicialmente proporcionou grande redução das perdas, mas em
pouco tempo novas formas de furtar energia foram encontradas. Uma delas foi a
violação e a manipulação indevida dos medidores. Para conter essa nova forma de
violação, em agosto de 2005, a concessionária introduziu o Ampla Chip – um sistema
55
de medição eletrônica com funcionalidade de telecomunicação via celular que permitia
leitura, suspensão e restabelecimento do fornecimento de energia elétrica de forma
remota.
Segundo o ACENDE em seus White Papers 14, o Ampla Chip foi instalado em
cerca de 752 mil consumidores [20]. Com a medição eletrônica, todo o sistema de
leitura do consumo se encontra na extremidade superior do poste. Embaixo, nos locais
dos antigos relógios de leitura, instala-se apenas um leitor denominado TLI - Terminal
de Leitura Individual, para que o consumidor possa verificar e acompanhar o consumo
que está sendo medido pelo chip.
O novo equipamento não só contribuiu para a redução das perdas comerciais,
mas também ajudou a evitar erros de leitura; reduzir a inadimplência - ao agilizar a
suspensão e religação de consumidores; e aprimorar a qualidade do fornecimento de
energia - ao proporcionar melhor informação e controle sobre o fluxo de energia nas
redes. No entanto, novamente foram descobertas formas indevidas de manipulação e
adulteração dos medidores eletrônicos [20].
Uma evolução do projeto Ampla Chip foi o Projeto Sentinela criado em 2007,
que consistia na instalação de medidores eletrônicos numa caixa blindada localizada
na ponta da cruzeta. A blindagem dos medidores nos concentradores impedia o
acesso de terceiros aos medidores. Os novos concentradores também passaram a
fazer medições mais detalhadas, medindo, em tempo real, a energia ativa e reativa, o
fator de potência, a tensão e a corrente. As iniciativas da empresa renderam
resultados. Entre 2003 e 2008, as perdas caíram de 23,9% para 18,6% [20].
Em 2015, foi desenvolvido um novo cabo para ser usado no circuito de BT da
Rede DAT. Este novo condutor, denominado cabo protegido, é formado por
condutores de alumínio puro ou liga de alumínio contendo uma capa de isolamento
externa de XLPE - Cross Linked Polyethylene, em português, polietileno reticulado.
14 Os White Papers do Instituto Acende Brasil (www.acendebrasil.com.br), são documentos que consolidam análises e recomendações aprofundadas sobre temas do Setor Elétrico Brasileiro e visam à promoção de discussões qualificadas sobre as seguintes dimensões setoriais: Agência Reguladora, Governança Corporativa, Impostos e Encargos, Leilões de Energia e Transmissão, Meio Ambiente e Sociedade, Oferta de Energia, Rentabilidade, Tarifa e Regulação.
56
Esta capa de XLPE é extremamente resistente dificultando a violação do cabo e o
acesso indevido às fases.
Nos anos seguintes, inovações adicionais foram incorporadas nas redes de
distribuição para dificultar ainda mais o furto de energia elétrica, como a adoção da
Rede Invertida, uma modificação da Rede DAT na qual a rede de BT é colocada acima
da rede de AT ou MT para dificultar ainda mais o acesso à rede de BT. Os detalhes
deste tipo de rede serão apresentados na Seção 3.3.2.
3.3.2 Rede invertida
Conforme citado na Seção 3.3.1, pode-se dizer que a rede invertida é uma
evolução da rede DAT na qual a rede de Baixa Tensão é colocada acima da rede de
Média Tensão para dificultar ainda mais o acesso à rede de BT. Da mesma forma que
na Rede DAT, a rede de MT funciona como uma maneira de blindar a rede de BT,
dificultando o acesso indevido.
Esta configuração também foi desenvolvida pela Enel Rio, e dois projetos
pilotos foram implementados. O primeiro, realizado em 2014, está localizado no bairro
de Laranjal - São Gonçalo, e alcança 58 clientes. O segundo, implementado em 2016,
está localizado no bairro Jardim Anhangá - Duque de Caxias e atende cerca de 600
clientes. A Figura 3.4 ilustra a rede invertida do projeto piloto de Duque de Caxias.
Figura 3.4 - Projeto piloto rede invertida Fonte: acervo do autor.
57
A configuração da rede invertida ocorre da seguinte forma: a rede de BT é
localizada na parte superior do poste, sendo apoiada e conectada na cruzeta nível 1,
onde também se encontra a caixa concentradora que abriga o Ampla Chip para
medição de consumo. Abaixo da rede de BT temos o transformador e, a uma distância
de 145 cm abaixo do transformador, temos a cruzeta de nível 2 suportando a rede de
MT. O ramal do cliente é encaminhado através do interior de um tubo de PVC de 200
cm, desta forma atravessando a rede de Média Tensão de modo seguro e se
conectando no poste padrão do cliente. Abaixo da rede de MT, a 45 cm abaixo da
saída do tubo de PVC, foi instalado o protetor de poste caracterizado por uma placa
de material isolante plástico na cor laranja - conforme pode ser observado na Figura
3.4. Este protetor foi instalado com o objetivo de alertar e proteger as equipes que
porventura venham a trabalhar no poste, impedindo o contato do trabalhador com a
rede de Média Tensão. Também foram instalados avisos de risco elétrico em todos os
postes, informando que a rede localizada no nível 2 é a rede de MT. O padrão de
construção da rede invertida e os detalhes do projeto podem ser observados na Figura
3.5.
Figura 3.5 - Padrão de construção da Rede Invertida Fonte: Enel Rio.
58
A rede invertida possui uma configuração diferenciada e inovadora, que vem
despertando opiniões controversas. Nesse tipo, a rede de MT está localizada abaixo
da rede de BT, abaixo até mesmo do transformador, diferente do padrão usual que
traz a rede de Média Tensão no topo do poste. Caso uma pessoa que não tenha
conhecimento da nova configuração de rede tente subir no poste e acessar a rede, os
cabos mais baixos e consequentemente primeiramente acessados, seriam os cabos
de MT invés dos usuais cabos de Baixa Tensão, caracterizando assim um risco de
vida para o acessante.
Ressalta-se que abaixo dos cabos de MT foram instalados adesivos de aviso
de perigo e também o protetor plástico. Além disso, os cabos respeitam as distâncias
de segurança exigidos pela NBR 5410:2004 [28].
No processo de implementação deste projeto foram feitas reuniões com os
moradores das localidades para explicar o risco de vida ao tentar acessar
indevidamente a rede invertida. Também foram realizadas reuniões com as empresas
que utilizam mutuamente os postes (telefonia e internet) para explicitar o cuidado no
acesso ao poste.
Outro ponto de destaque é que toda e qualquer intervenção na rede invertida
deve ser feita com a rede desligada. Para fazer uma simples ligação nova (conexão
de um novo cliente na rede), é necessário desligá-la. Inclusive a manutenção da
iluminação pública que é de responsabilidade da prefeitura local, passou a ser
realizada pela equipe da Enel Rio, devido a necessidade de desligamento da rede
para o acesso à iluminação.
O desligamento de rede não é um processo trivial e não pode ser realizado com
frequência. O tempo que a carga permanece desligada afeta os indicadores DIC -
Duração de Interrupção Individual por Unidade Consumidora ou por ponto de
conexão; DMIC - Duração Máxima de Interrupção Contínua por unidade consumidora
ou por ponto de conexão; DICRI - Duração da Interrupção individual ocorrida em dia
Crítico por unidade consumidora ou ponto de conexão; e DEC - Duração Equivalente
de interrupção por unidade Consumidora. A frequência com que uma mesma unidade
consumidora é desligada afeta os indicadores FIC - Frequência de Interrupção
59
individual por unidade Consumidora ou por ponto de conexão, expressa em número
de interrupções; e FEC - Frequência Equivalente de interrupção por unidade
Consumidora.
Por meio do cálculo e da divulgação dos indicadores de continuidade de
serviço, as distribuidoras, os consumidores, as centrais geradoras e a ANEEL podem
avaliar a qualidade do serviço e o desempenho do sistema elétrico. Os indicadores
deverão ser calculados para períodos de apuração mensais, trimestrais e anuais, com
exceção do indicador DICRI, que deverá ser apurado por interrupção ocorrida em Dia
Crítico15. Os limites para os indicadores são estabelecidos pelo Módulo 8 do PRODIST
[29]. No caso de violação do limite de continuidade individual dos indicadores em
relação ao período de apuração (mensal, trimestral ou anual), a distribuidora deverá
calcular a compensação ao consumidor ou central geradora acessante do sistema de
distribuição, e efetuar o crédito na fatura, apresentada em até dois meses após o
período de apuração [29].
A necessidade de desligamento para os procedimentos de intervenção na rede
invertida é um fator limitante a este projeto. Entretanto, sugere-se que sejam feitos
estudos sobre esta rede e desenvolvidos novos procedimentos para intervenção afim
de que o projeto não seja impedido de ser executado.
3.3.3 Cabo triconcêntrico
O cabo triconcêntrico se apresenta como uma nova tecnologia a ser utilizada
afim de evitar fraudes. Neste cabo as fases estão localizadas concentricamente e a
camada mais externa de filamentos representa o neutro.
A Figura 3.6 apresenta a configuração do cabo triconcêntrico. Conforme vemos
na figura, cada uma das fases (e o neutro) é envolvida por uma camada isolante
15 Dia crítico é o dia em que a quantidade de ocorrências emergenciais, em um determinado conjunto de unidades consumidoras, superar a média acrescida de três desvios padrões dos valores diários. A média e o desvio padrão a serem usados serão os relativos aos 24 (vinte e quatro) meses anteriores ao ano em curso, incluindo os dias críticos já identificados. Fonte: http://www.aneel.gov.br/documents/656827/14866914/M%C3%B3dulo1_Revisao_9/1b78da82-6503-4965-abc1-a2266eb5f4d7 Acesso em 6 de setembro de 2018
60
protetora formada por um composto termoplástico de polietileno na cor preta com no
mínimo 2% de negro de fumo16.
O neutro forma a camada de fios mais externa, seguida por uma camada
protetora que, por sua vez, é acompanhada por uma camada de filamentos de
alumínio constituindo a primeira fase do cabo e assim, sucessivamente. Entre a
camada isolante e a camada de filamento do neutro, existe uma fina película
semicondutora. Caso haja a tentativa de violação do cabo, o contato entre a camada
semicondutora e os filamentos do neutro ocasionará um curto-circuito monofásico e
desta forma a rede será desenergizada e a equipe de manutenção será acionada.
Com isto, pretende-se inibir qualquer tentativa de furto de cabos na rede.
Figura 3.6 - Cabo triconcêntrico Fonte: Enel.
O cabo triconcêntrico permite blindar cada uma das fases da rede, tornando-se
uma alternativa inovadora e que dificulta o acesso aos condutores, elevando a
segurança da rede.
16 Negro de fumo é um material produzido pela combustão incompleta de derivados de petróleo. É uma
forma de carbono amorfo que tem uma área superficial extremamente alta em relação ao volume. É semelhante à fuligem, o negro de fumo é frequentemente usado como pigmento e reforço em borrachas e produtos plásticos.
61
Os cabos disponíveis atualmente no mercado apresentam pontos de
vulnerabilidade, possibilitando o furto de energia elétrica. A disposição das fases e do
neutro de forma concêntrica dificulta o acesso de terceiros a rede para ligações
indevidas. A utilização da película semicondutora empregada neste projeto
proporciona uma camada de bloqueio em contato com o condutor neutro, podendo
gerar um curto-circuito em casos de acesso indevido, e ocasionar choque elétrico caso
haja algum contato externo durante o funcionamento normal da rede.
3.3.4 Elevação de tensão
A solução de elevação de tensão consiste na instalação de transformadores
com níveis de tensão fora dos padrões atuais de distribuição.
Neste projeto o transformador de distribuição converte a MT (13,8 kV neste
caso) em BT de 330 V (fase-neutro) e 572 V (fase-fase). Como a rede de BT possui
tensão diferente da tensão usualmente utilizada na maioria dos eletrodomésticos,
torna-se mais difícil as ligações irregulares.
Em cada uma das unidades consumidoras fez-se necessária a instalação de
um transformador de BT, reduzindo novamente a tensão de rede de 330 V (fase-
neutro) e 572 V (fase-fase) para níveis convencionais de fornecimento 127 V (fase-
neutro) e 220 V (fase-fase) fazendo que no ponto de entrega da unidade consumidora
a tensão de fornecimento seja a padronizada conforme concessão.
São utilizados materiais inovadores como o transformador de distribuição com
primário de 13,8 kV e secundário de 330 V (fase-neutro), transformador do cliente com
primário 330 V e secundário 127 V (fase-neutro), equipamento de proteção eletrônica
do cliente, reator e fotocélula especiais para iluminação pública (572 V) e um gabinete
de alumínio para instalação de transformadores e contadores. Este projeto se tornou
inviável devido ao elevado custo dos equipamentos necessários para a sua execução
- necessidade de instalação de um transformador para cada cliente, desenvolvimento
de transformador fora da tensão usual etc.
62
3.3.5 Medição das perdas
No projeto Rede DAT, em cada transformador é instalado um equipamento de
macromedição que realiza a medição da energia fornecida por aquele transformador,
de forma a realizar o balanço energético para o cálculo das perdas.
Entretanto, esta medição eletrônica é aplicada apenas aos municípios de
Niterói, São Gonçalo, Maricá e Magé, em razão de inviabilidade técnica e financeira
para aplicação desse projeto em outras áreas. Para realização do balanço energético
das áreas inviáveis ao Ampla Chip, são instalados os equipamentos de macromedição
em Média Tensão.
O equipamento de macromedição consiste em um transformador de corrente,
com um medidor de quatro quadrantes acoplado ao secundário de um transformador
de corrente e de um transformador de potencial, instalado nas áreas limites das obras
de rede DAT. Desta forma, o equipamento mede a corrente que entra para
alimentação dos clientes localizados na área da obra e também mede a corrente que
sai desta área. A variação da energia consumida comparada com a energia vendida
nos fornece as perdas do local. O equipamento de macromedição de média tensão
está mostrado na Figura 3.7.
Figura 3.7 - Equipamento de macromedição de Média Tensão Fonte: acervo do autor.
63
4. Conclusão
O objetivo principal desse Projeto de Graduação, foi apresentar os métodos
utilizados atualmente pelas concessionárias de energia elétrica para a prevenção das
perdas comerciais. Mostramos que, em 2015, as perdas comerciais das 59 principais
distribuidoras do país foram da ordem de 5% da energia injetada nas redes de
distribuição, representando aproximadamente R$ 8 bilhões. Na Figura 2.7, observa-
se que, em 2015, o total de investimento da Enel Rio em projetos e ações para
mitigação das perdas, se aproximou de R$ 225 milhões. Portanto, a tratativa das
perdas comerciais de energia se mostra um tema de grande relevância tanto para as
empresas quanto para os consumidores, visto que parte deste prejuízo é rateado entre
os clientes regulares.
Dissemos que seriam definidas as diferenças entre as perdas técnicas e perdas
não técnicas, suas origens, causas e consequências, tanto para as concessionárias
quanto para os consumidores. Esse objetivo foi alcançado na medida em que, no
Capítulo 2 desse trabalho, foram apresentados os conceitos e mostrados como são
contabilizadas as perdas técnicas (Seção 2.2) e não técnicas - perdas comerciais
(Seção 2.3), que estão divididas em furto e fraude de energia.
Do ponto de vista do consumidor, este estudo se propôs esclarece o que é
considerado furto de energia, apresentando as consequências econômicas e técnicas
que afetam os clientes. Mostramos que, classifica-se como furto o completo desvio da
energia, ou seja, nenhuma parte da energia consumida é contabilizada pelo sistema
da distribuidora.
Como fraude são considerados os casos em que apenas parte da energia
consumida é registrada pela distribuidora e as principais causas são adulteração de
cabos ou medidores, erro de leitura por parte do leiturista, medidor danificado devido
a deterioração causando leitura parcial ou leitura incorreta.
Por sua vez, as consequências e efeitos das perdas para as distribuidoras,
foram apresentadas nas Seções 2.3.6, enquanto que a Seção 2.3,7, discorreu sobre
esses efeitos para os consumidores, mostrando como o furto de energia é um
problema global que afeta a todos os clientes, principalmente os regulares.
64
O estudo também tinha como objetivo focar a rede de distribuição secundária,
cuja responsabilidade de operação pertence às concessionárias de energia,
fornecendo soluções viáveis para implementação, possibilitando recuperação de
receita e aumento da qualidade da energia fornecida.
O objetivo também foi alcançado, uma vez que o Capítulo 3 citou os principais
métodos utilizados para redução das perdas comerciais, dividindo as ações em três
grupos: i) a intensificação de metodologias atualmente utilizadas pelas; ii) proposição
de ações junto à comunidade, através da realização de projetos de eficiência
energética e implementação de programas sociais; e iii) estudos e implementação de
projetos de engenharia, usando novas tecnologias, materiais, equipamentos e
configurações de rede projetadas especificamente para inibir as perdas de energia.
Tudo exemplificado por iniciativas executadas pela Enel Rio, como a rede DAT, o
Ampla Chip e a Rede Invertida.
Os métodos de mitigação de perdas aqui apresentados utilizaram como base a
experiência das concessionárias, e a divulgação desses métodos objetivou disseminar
as ações implementadas pelas concessionárias atuantes no estado do Rio de Janeiro
para as outras empresas do pais, afim de que a solução do problema seja de âmbito
nacional.
4.1 Sugestões para futuros trabalhos
Sugere-se para trabalhos futuros a evolução dos métodos aqui apresentados,
a descrição de novos métodos para a mitigação de perdas não técnicas, um estudo
aprofundado da tarifação de energia e sua relação com as perdas.
Além de uma análise do tratamento regulatório para as perdas comerciais e
para os que praticam ações de furtos e fraudes, em conjunto com a proposição de
novos parâmetros para realização dos cálculos regulatórios e medidas mais rígidas
para os fraudadores.
Outro trabalho de grande relevância seria o estudo das perdas técnicas e os
possíveis métodos para a sua mitigação, além de um estudo detalhado dos impactos
das perdas na qualidade da energia.
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