Redução da potência contratada de uma instalação fabril alimentada em MT: caso de estudo real

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redução da potência contratada de uma instalação fabril alimentada em MT: caso de estudo real António Rafael Bessa1, JosÊ Eduardo Neves dos Santos2 Engenheiro EletrotÊcnico, recÊm-formado na FEUP, ee12164@fe.up.pt

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1. INTRODUĂ‡ĂƒO A realidade mostra que, nĂŁo raras vezes, a potĂŞncia instalada em instalaçþes alimentadas em MĂŠdia TensĂŁo (MT) ĂŠ superior Ă realmente necessĂĄria. Isto traduz-se num encargo desnecessĂĄrio, relativo ao termo da potĂŞncia contratada da fatura de eletricidade. $TXHOD UHDOLGDGH SRGH WHU RULJHP QRV VHJXLQWHV IDWRUHV VREUHGLmensionamento da instalação em fase de projeto; substituição dos HTXLSDPHQWRV HOÂŤWULFRV SRU RXWURV PDLV HͤFLHQWHV LPSOHPHQWDŠ¼R GH PHGLGDV GH HͤFLÂŹQFLD HQHUJÂŤWLFD UHGXŠ¼R GD DWLYLGDGH LQGXVWULDO Recorde-se que, segundo o Artigo 247Âş – ponto 4, do RRC (Regulamento de Relaçþes Comerciais do Setor ElĂŠtrico) [1], nas instalaçþes alimentadas em BTE (Baixa TensĂŁo Especial) ou tensĂŁo superior, a potĂŞncia contratada ĂŠ atualizada para o mĂĄximo valor da SRWÂŹQFLD WRPDGD RFRUULGD QRV ÂźOWLPRV PHVHV LQFOXLQGR R PÂŹV D que a fatura respeita), sendo que a potĂŞncia tomada ĂŠ o maior valor da potĂŞncia ativa mĂŠdia, registado em qualquer perĂ­odo ininterrupto de 15 minutos, durante todo o perĂ­odo de faturação. Por outro lado, no ponto 3 do mesmo artigo, ĂŠ dito que, no caso particular das instalaçþes abastecidas em MT ou tensĂŁo superior, a potĂŞncia contratada, em kW, nĂŁo pode ser inferior a metade (50%) da potĂŞncia instalada, em kVA. No presente artigo ĂŠ apresentado um estudo, desenvolvido em ambiente real (instalação industrial), visando adequar a potĂŞncia contratada aos consumos atuais da instalação fabril em anĂĄlise. O estudo consiste, essencialmente, numa avaliação sobre o custo-benefĂ­cio do investimento na construção de uma nova ligação em Baixa TensĂŁo (BT) versus a poupança na redução do encargo relativo Ă potĂŞncia contratada.

A instalação fabril em causa Ê alimentada em MT, tendo três Postos de Transformação (PTs) privativos (PT1- 630 kVA; PT2- 500 kVA; PT3500 kVA) – dois integrados no edifício fabril, em årea apropriada, e um outro localizado na årea exterior do edifício fabril. Portanto, esta instalação tem uma potência instalada de 1630 kVA, e um contrato de fornecimento de energia elÊtrica com uma potência contratada de 815 kW.

2. CARATERIZAĂ‡ĂƒO DA SITUAĂ‡ĂƒO ATUAL EM TERMOS DA POTĂŠNCIA CONTRATADA Na Tabela 1 estĂŁo registados os valores da potĂŞncia tomada e da potĂŞncia contratada, relativos ao ano 2016, para a instalação em causa.

Da anålise da tabela, constata-se que, ao longo de todo o ano de referência (2016), o valor da potência contratada foi bastante superior ao da potência tomada (nalguns casos com diferenças superiores a 200 kW). A razão para esta diferença de valores reside no facto da potência contratada não poder ser inferior a 815 kW (50% da potência instalada). www.oelectricista.pt o electricista 61

Professor auxiliar, DEEC, FEUP, jns@fe.up.pt

Ou seja, a potĂŞncia instalada ĂŠ superior Ă realmente necessĂĄria, o que se traduz num encargo desnecessĂĄrio com o termo da potĂŞncia contratada, na fatura de eletricidade.

Tabela 1. Potência tomada versus potência contratada da instalação fabril.

MĂŞs

PotĂŞncia tomada (kW)

PotĂŞncia contratada (kW)

Janeiro

621

815

Fevereiro

652

815

Março

624

815

Abril

595

815

Maio

571

815

Junho

567

815

Julho

518

815

Agosto

521

815

Setembro

647

815

Outubro

641

815

Novembro

619

815

Dezembro

577

815

Com base nos valores apresentados na Tabela 1, seria possível reduzir a potência contratada em cerca de 160 kW (a diferença mínima entre a potência tomada e contratada foi cerca de 163 kW, em fevereiro). Esta redução na potência contratada, a ser feita, implicaria uma poupança anual de, aproximadamente, 2852 ₏ (Expressão (1)).

Poupança anual = 365 dias × 0,048831 ₏/kW × 160 kW

2852â‚Ź

[1]

Na expressĂŁo considerou-se o valor da tarifa da potĂŞncia contratada igual a 0,048831 â‚Ź/kW [2].

Infelizmente, a potência contratada só poderå ser reduzida, caso se proceda à redução da potência instalada na instalação fabril (medida pela soma das potências nominais dos transformadores instalados). $VVLP MXVWLͤFD VH SDUD HVWH FDVR D UHDOL]DŠ¼R GH XPD DQ£OLVH sobre a eventual desativação de um dos PTs da instalação. Isso permitiria reduzir a potência instalada, com a consequente redução da potência contratada.

No caso em apreço foi selecionado o PT3, como candidato à desativação, tendo em conta a sua localização favoråvel e a sua potência.

3. DESATIVAĂ‡ĂƒO DE POSTO DE TRANSFORMAĂ‡ĂƒO: ESTUDO TÉCNICO-ECONĂ“MICO Na Figura 1 apresenta-se o esquema elĂŠtrico (primeiro nĂ­vel) da instalação elĂŠtrica em causa.

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case-study implementar, ou não, a mesma, serå ditado (exclusivamente) por criWULRV HFRQ¾PLFRV GH XP ODGR V¼R FRQWDELOL]DGRV RV HQFDUJRV DVVRciados à nova ligação em BT (aquisição do cabo elÊtrico, das proteçþes e de outros materiais, e montagem do conjunto); do outro lado, contabiliza-se a poupança anual associada à redução da potência contratada (valor de, aproximadamente, 2852₏ - expressão (1)). Como se pretende uma anålise credível, são tambÊm incluídos, do lado dos encargos anuais, a energia de perdas na nova ligação BT, as quais não existem na solução atual.

3.3.1. Investimento inicial (estimativa) Na Tabela 2, apresenta-se uma estimativa dos encargos associados à construção da nova ligação entre o QGBT1 e o QGBT3 (encargos com a aquisição de equipamentos/materiais).

1HVWD H[SUHVVÂĽR R YDORU GH Ćƒ FRUUHVSRQGH ¢ UHVLVWÂŹQFLD GR cabo (a instalar), Ă temperatura de funcionamento.

Os encargos anuais, associados a esta potĂŞncia de perdas, podem VHU FDOFXODGRV SHOD ([SUHVVÂĽR

Custoperdas =

0,123â‚Ź kWh

Ă— 6048 h Ă—

709 W 1000

527â‚Ź

[3]

1HVWD H[SUHVVÂĽR IRUDP WLGRV HP FRQWD RV VHJXLQWHV DVSHWRV • Custo da energia ativa = 0,123â‚Ź/kWh; • PerĂ­odo de funcionamento QÂźPHUR GH KRUDV GH FDUJD GR FDER K Entrando, entĂŁo, em conta com o custo das perdas, teremos uma pouSDQŠD DQXDO HIHWLYD GH Í? Ě° ([SUHVVÂĽR

Poupança anual = 2852₏ – 527₏ = 2325₏

Tabela 2. Estimativa do investimento inicial: encargos associados à construção da nova

[4]

OLJDŠ¼R HP %7

Equipamento/Material

Quantidade

Preço Unitårio

Custo Total

Cabo LSVV 4x185 mm2

120 m

17189,50â‚Ź/km

2537,17â‚Ź

FusĂ­vel NH1 gG 3x250 A

3 un

6,20â‚Ź/un

22,89â‚Ź

Seccionador Porta FusĂ­veis 3x250 A

1 un

237,34â‚Ź/un

291,81â‚Ź

Caminho de cabos perfurados 75x50 mm

90 m

4,28â‚Ź/m

385,58â‚Ź

Tubo corrugado PEAD 100 mm

25 m

2,10â‚Ź/m

64,50â‚Ź

Investimento Inicial

3302â‚Ź

3.3.3. Anålise económica A anålise económica foi feita para um horizonte temporal de 10 anos, considerando uma taxa de atualização de 1%. Na Tabela 3, estão registados os valores dos indicadores económicos habituais – Valor Atual Líquido (VAL), Taxa Interna de Rentabilidade (TIR), Período de Recuperação do Investimento (PRI) – para aquele cenårio.

Tabela 3. Resultados da anĂĄlise econĂłmica.

6¼R GHYLGDV DV VHJXLQWHV FRQVLGHUDŠ¡HV • Não foi considerado, no investimento inicial, o custo com a mãode-obra necessåria à realização da alteração, pois o mesmo Ê de difícil avaliação; • A razão foi que, esse valor poderå ser muito mitigado pelo facto de a alteração poder ser realizada, a baixo custo (residual), ocupando o próprio pessoal especializado da empresa; • Todavia, aquela omissão não retira credibilidade ao estudo, tendo em conta que, em jeito de compensação, o estudo se baseia nos pressupostos referidos de seguida; • Os preços de material considerados na Tabela 2, são preços de catålogo, ou seja, seguramente, inflacionados face ao que seria possível de negociar em situação concreta; • Não foi considerado o (eventual) benefício resultante da venda do transformador desativado (transformador 3).

Assim, considera-se que a estimativa do investimento Inicial ĂŠ justa, como convĂŠm para a credibilidade de um estudo deste tipo.

3.3.2. Poupança anual Como jå foi referido, a poupança decorrente da desativação do transformador 3, serå devida à redução dos encargos com o termo da potência contratada da fatura de eletricidade – 2852₏, conforme Expressão (1).

Contudo, a construção da nova ligação em BT provocarå um encargo anual adicional, proveniente da energia de perdas, que antes não existia. Assim, em rigor, serå necessårio deduzir este custo à poupança calculada pela Expressão (1).

Para o efeito, foi necessårio calcular – para o diagrama de carga da Figura 4 – o valor da corrente mÊdia quadråtica, IMQ , na nova canalização (a construir), tendo sido obtido o valor de 100,46 A. Recorde-se que a corrente mÊdia quadråtica, corresponde ao valor da corrente, suposta contante ao longo do período em anålise, que provocaria a mesma energia de perdas, que uma corrente de valor variåvel ao longo do tempo [3].

Deste modo, a potência de perdas na nova canalização pode ser FDOFXODGD SHOD ([SUHVV¼R

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[2]

Poupança (₏/ ano)

VAL

TIR

PRI (anos)

3302â‚Ź

2325â‚Ź

16719â‚Ź

70,09%

1,5

3HUDQWH RV QŸPHURV LQVFULWRV QD 7DEHOD FRQFOXL VH TXH D GHVDWLYDção do PT3 Ê economicamente viåvel. De facto, com um investimento estimado de 3302₏, na construção da nova ligação BT, Ê possível ter uma poupança anual de 2325₏, ocorrendo o retorno do investimento em apenas um ano e meio.

4. CONCLUSÕES O estudo apresentado revelou que a desativação do PT3 permitiria adequar a potência contratada, aos consumos reais atuais, da instalação fabril em anålise. Esta medida, a ser implementada, teria como consequência, uma redução de 2325₏/ano na fatura de eletricidade, com um investimento inicial recuperado em pouco tempo. Note-se que, aquela medida, para alÊm da poupança gerada, permitiria, em acrÊscimo, evitar encargos futuros com a manutenção do transformador a desativar.

Com este artigo pretendeu-se – com recurso a um caso real – ilustrar o benefício económico da redução da potência instalada, de uma instalação que se apresente, notoriamente, sobredimensionada.

A realidade aqui retratada não constituirå, certamente, um caso isolado, no panorama industrial do país. Estudos como o apresentado no presente artigo, poderiam, e deveriam, ser incluídos, de forma mais sistemåtica, nas tradicionais auditorias energÊticas, pois conduziriam FRP JUDQGH SUREDELOLGDGH HP DOJXPDV PXLWDV" VLWXDŠ¡HV D LQWHressantes ganhos económicos.

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRà FICAS • •

• PotĂŞncia de perdas ™ Ćƒ ™ $ 2 709 W

Investimento Inicial

RRC – Regulamento de Relaçþes Comerciais do Setor ElĂŠtrico, ERSE, Dezembro 2014; ERSE, Tarifas de Acesso Ă Redes 2017, http://www.erse.pt/pt/electricidade/tarifaseprecos/2017/Documents/TAcesso/PrecosAcesso_2017.pdf ÂźOWLPR DFHVVR HP GH MXOKR GH SARAIVA, JoĂŁo Paulo TomĂŠ, “Dimensionamento e Proteção de Canalizaçþes ElĂŠtricas em Baixa TensĂŁoâ€?, FEUP – DEEC, Porto, 2000.