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RESUMO

Neste artigo apresenta-se os resultados obtidos através doprojeto "Desenvolvimento de Ferramentas para GestãoEnergética na Indústria", desenvolvidos pela equipe de pes-quisadores do Núcleo de Eficiência Energética - NEFEN daUniversidade Federal do Amazonas - UFAM. Desenvolveu-se um Sistema de Gestão Energética (SGE) baseado emferramental metodológico e computacional, focalizando prin-cipalmente instalações industriais. As ferramentas desenvol-vidas foram: um conjunto de planilhas eletrônicas (em Excel),o software SGEI (Sistema de Gerenciamento de Energia eInstalações) em AutoLisp e a Metodologia Gestão Energética,contemplando logística, qualidade, procedimentos, etc, sen-do esta apoiada pelas duas primeiras ferramentas citadas, asquais facilitam as análises econômico-energéticas de uma in-dústria fornecendo informações necessárias à tomada de deci-são. Os produtos resultantes da pesquisa realizada em muitopodem contribuir para adoção de uma sistemática mais ade-quada de gerenciamento de energia na indústria, uma vez queagrega princípios estabelecidos pela certificação de qualidadee certificação ambiental.

PALAVRAS-CHAVE

Gestão de energia, software de simulação, instalaçõeselétricas.

I. INTRODUÇÃO

Na atual conjuntura do setor de energia elétrica naci-onal e da competitividade crescente que se verifica no

mercado consumidor em geral, o planejamento energéticode uma indústria não mais deve restringir-se à preocupa-

ção em atender um aumento de demanda e a realizar ações

de conservação de energia. Cada vez mais, é fundamentalo conhecimento das políticas e regras do novo e complexo

mercado de energia, assim como o atendimento às regula-mentações e planos de gestão ambientais, estes últimos

vinculados principalmente à ISO 14000. Baseada nessaquestão está a proposta dessa pesquisa, que visou o de-

senvolvimento de um Sistema de Gestão Energética (SGE),composto por algumas ferramentas (uma metodologia de

gestão energética e ferramentas computacionais de apoio),sendo esta financiada pela empresa Manaus Energia S/A.

Desenvolvimento de Ferramentas para GestãoEnergética na Indústria

R. C. Souza, NEFEN/UFAM, T. D. Moreira, NEFEN/UFAM, A.A. Matos, NEFEN/UFAM, A.C. Melo Júnior,NEFEN/UFAM, F.C.R. Souza, NEFEN/UFAM, J.T.D. Alkmin, NEFEN/UFAM, O.S. Silva, NEFEN/UFAM,

A.T. Albuquerque, NEFEN/UFAM, R.A. Seixas, NEFEN/UFAM, N.C. Nascimento, NEFEN/UFAM.

II. FERRAMENTAS DESENVOLVIDAS

O ferramental metodológico e computacional desen-

volvido no transcorrer do projeto é capaz de possibilitar,em uma edificação, o gerenciamento do uso de energia e

das instalações elétricas, o planejamento para possível ex-pansão, o controle dos resíduos gerados pela manutenção

da instalação, etc. As ferramentas consideram aspectos

como: certificação ambiental (ISO 14000), uso racional, se-gurança e conforto ambiental.

As ferramentas desenvolvidas foram: um conjunto deplanilhas eletrônicas desenvolvidas em Excel (Planilha de

Planejamento de Eficiência Energética - PEE, de RelatóriosTécnicos, de Curvas de Carga e de Análise do Histórico de

Consumo de Energia Elétrica), o software SGEI (Sistema deGerenciamento de Energia e Instalações) e a Metodologia

de Gestão, contemplando logística, qualidade, procedimen-

tos, etc, sendo esta apoiada pelas duas primeiras ferramen-tas citadas, as quais facilitam as análises econômico-

energéticas de uma indústria fornecendo informações ne-cessárias à tomada de decisão.

Elaborou-se uma apostila do Sistema de Gestão e foirealizado um treinamento para 17 profissionais da empresa

Manaus Energia S/A.

A. Metodologia de Gestão de Energia ElétricaConceituando um sistema de gestão de energia pode-

se dizer que os principais objetivos do gerenciamento de

energia na indústria estão sintetizados no desenvolvimen-to de técnicas capazes de oferecer comodidade, facilidade

de alterações, manutenção ágil e eficaz, e principalmentemaximização de lucros e minimização de perdas.

Para a implantação de um Sistema de Gestão de Energia,é necessário o conhecimento dos recursos energéticos utili-

zados na planta industrial em questão. Para tanto, é precisorealizar um diagnóstico energético da planta fabril. A análise,

o projeto e a implementação de ações relativas ao uso racionalde energia na planta fabril em questão deverão ser as próxi-

mas atividades programadas. O sistema de Gestão deve ainda

conter uma metodologia para análise e projeto de novas insta-lações elétricas e ampliação da planta atual.

O Sistema de Gestão deve dispor também de recursoscomputacionais capazes de fornecer o suporte necessário

para o projeto e análise das instalações possibilitando maior1 Agradecemos a empresa Manaus Energia S/A que possibilitou odesenvolvimento desta pesquisa.

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agilidade e confiabilidade no desenvolvimento e adapta-

ções da planta industrial.

Uma outra peculiaridade do sistema de gestão estáfundamentada e estruturada em uma Comissão, presidida

por profissional que atenda determinados pré-requisitos,contando ainda com membros qualificados e que tenham

experiência na execução das atividades a serem desenvol-vidas pelo sistema. A sugestão comumente proposta no

desenvolvimento de departamentos assim estruturados temsido conduzidos para a constituição de uma Comissão In-

terna de Conservação de Energia (CICE).

A partir da CICE, deverão ser estabelecidas quais ascondições nas quais serão realizadas as manutenções do

sistema elétrico em questão, quais as condições de contra-to com empresas que tratam do fornecimento e suporte

dos produtos que consomem energia, os índices de avali-ação do serviço a ser contratado, quais os materiais neces-

sários, qual o tipo de armazenamento recomendado paraestoque de reposição de material, entre outros.

B. Sistema de Gerenciamento de Energia e Instalações(software SGEI)

Foi desenvolvido um software para realizar ogerenciamento e controle da utilização de energia elétrica e

das condições físicas das instalações. Foi implementadoutilizando-se a linguagem AutoLisp, sendo executado den-

tro do AutoCAD (ambiente visual escolhido).O SGEI possui rotinas para cadastro, consulta, alteração

e exclusão de edifícios, blocos, ambientes, quadros e cargas(iluminação, climatização e outras). Sendo possível realizar

consultas, tanto pelas telas do software como também atra-vés da planta em AutoCAD, dos dados cadastrados e efetuar

algumas alterações e exclusões caso necessário.

No que se refere à interação do usuário com o ambien-te visual, existem rotinas para "esconder" as janelas a fim

de que o usuário possa utilizar, no ambiente AutoCAD,uma planta de arquitetura e instalações elétricas para obter

ou inserir dados na planta, e logo após, retornar às janelas(telas do software) para novos comandos, sendo possível:

capturar dados do desenho (posição de objetos, dimen-sões, nome do objeto selecionado e código do objeto);

efetuar consultas nos elementos inseridos e catalogados

pelo software (edifícios, blocos, ambientes, quadros e car-gas), através da seleção desses objetos na planta; dese-

nhar na planta a distribuição da iluminação sugerida pelosoftware (para um ambiente selecionado).

O software é constituído das seguintes partes:- Menu principal;

- Cadastramento;- Consulta, alteração e exclusão;

- Avaliação da iluminação e climatização;- Avaliação da Instalação Elétrica;

A titulo de exemplo serão apresentadas a seguir algu-

mas das principais telas do software.

A figura 1 mostra a tela principal do software, com as

opções disponíveis ao usuário, que são: Cadastramento;

Consulta/Alteração/Exclusão; Análise da iluminação eclimatização; Avaliação da Instalação Elétrica.

FIGURA 1 - Tela principal do software.

O primeiro passo para a utilização do software é ca-

dastrar os dados a edificação, das instalações elétricas

(quadros e circuitos) e das cargas existentes. Esse cadas-tramento deve ser realizado em uma ordem pré-estabelecida,

de acordo com as opções da tela principal (figura 1), qualseja: Cadastro de Edifício; Cadastro de Bloco; Cadastro de

Ambiente; Cadastro de Quadros e Circuitos; Cadastro deCargas - Iluminação; Cadastro de Cargas - Climatização;

Cadastro de Cargas - Outros.A figura 2 mostra a tela de Cadastro de Edifício com

os campos necessários.

FIGURA 2 - Tela do Cadastro de Edifício.

As figuras 3 e 4 mostram, respectivamente, a primeira ea segunda telas de Cadastro de Ambientes com os campos

necessários a avaliação da climatização e da iluminação.

FIGURA 3 - Primeira tela do Cadastro de Ambiente.

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FIGURA 4 - Segunda tela do Cadastro de Ambiente.

A figura 5 mostra a tela de Cadastro de Carga deClimatização, com os campos necessários à análise

da climatização e de outros parâmetros da instalaçãoelétrica.

FIGURA 5 - Cadastro de Carga de Climatização.

No que se refere às análises a serem efetuadas pelo

software, as avaliações pontuais da iluminação e daclimatização são as primeiras, sendo possível: estimar o

fluxo luminoso total necessário a um ambiente e conse-qüentemente o número de luminárias necessárias;

visualizar na planta uma distribuição uniforme das lumi-nárias sugeridas; estimar a carga térmica total a ser retira-

da do ambiente e por conseqüência a potência dos apare-lhos de climatização. Exemplos dos relatórios gerados no

Excel, referentes às avaliações pontuais, são exibidos nas

figuras 6 e 7.

FIGURA 6 - Exemplo de um relatório de avaliação da iluminação.

FIGURA 7 - Exemplo de um relatório de avaliação da climatização.

É possível efetuar uma avaliação global do sistema,com um diagnostico geral e sugestões para melhoramento.Esta pode ser feita para a condição real, simulando-se alte-rações nas cargas existentes ou simulando-se a entrada denovas cargas. Assim, pode-se fazer um monitoramento (offline) do sistema e em caso de possíveis alterações nascargas, reavaliar toda a instalação elétrica, estimando opossível comportamento. Nestas avaliações são contem-plados aspectos do conforto ambiental (iluminação eclimatização), de segurança (condutores e proteções) e douso racional de energia (curvas de carga e balanceamentodos circuitos elétricos).

Os resultados são apresentados em relatórios no Excel,com o mesmo formato dos apresentados nas figuras 6 e 7,juntamente com um banco de dados das informações ca-dastradas. Mas, podem ser visualizados no software (re-curso disponível somente na versão didática, utilizada notreinamento dos técnicos da Manaus Energia S.A.).

A versão considerada final do software é a "SGEIv1.0", contudo houve um avanço significativo em algumaspartes, o que gerou uma versão com alguns recursos amais (avanços alem da proposta), chamada de versão didá-tica, porém ainda não concluída, que é a "SGEI v1.1a".Contudo, são disponibilizadas em CD as duas versões.Existem somente duas diferenças entre as versões: A ver-são "SGEI v1.0" não dispõe do elemento HELP (menu deajuda), que ainda está incompleto na versão "SGEI v1.1a";não possui também as opções de visualização dos resulta-dos no próprio software (funções que necessitam de gran-de capacidade de processamento e ainda precisão ser aper-feiçoadas) estando disponíveis na versão "SGEI v1.1a".

B. Menu Principal do Sistema de Gestão EnergéticaPara centralizar a visualização dos resultados tanto

do software quanto das outras ferramentas computacionais(demais planilhas), foi desenvolvida uma planilha com umMenu para o acesso as demais planilhas, denominada de"SGEE" (Sistema de Gestão de Energia Elétrica), apresen-tada na figura 8, oferecendo quatro opções para o usuário,sendo elas:- "Relatórios Técnicos - SGEI": Planilha de relatórios com

as avaliações do sistema elétrico.- "Curvas de Carga - SGEI": Planilha de Gráficos com ava-

liação da curva de carga e outros aspectos.

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- "Planejamento de Eficiência Energética": Planilha de ava-liação Energo-econômica e Ambiental de ações paraeficientizar o uso da energia elétrica na edificação.

- "Análise do Histórico de Consumo de Energia Elétrica": Planilhapara avaliação do histórico de consumo e outros parâmetros

FIGURA 8 - Planilha SGEE (Sistema de Gestão de Energia Elétrica).

C. Planilha de Relatórios TécnicosOs resultados gerados pelo software "SGEI" abran-

gem os aspectos técnicos das instalações elétricas, geran-do Relatórios Técnicos acessados pelo excel. Estes relató-rios disponibilizam:- Avaliação da Iluminação dos Ambientes: com os dados

da iluminação atual e da proposta.- Avaliação da Climatização dos Ambientes: com os dados

da climatização atual e da proposta.- Avaliação dos Condutores e Proteções: com os dados

dos condutores e proteções reais e sugeridos, separa-dos por circuito.

- Avaliação do Balanceamento de Quadros: com os dadosda distribuição dos circuitos nos quadros e sugestõespara melhoria.

Estes relatórios possuem o mesmo formato dos apre-sentados nas figuras 6 e 7.

D. Planilha de Curvas de CargaOs resultados gerados pelo SGEI também

disponibilizam ao o usuário um conjunto de gráficos, dis-postos na Planilha de Curvas de Carga. Estes gráficos são:- Curvas de Carga: separadas por tipo de carga (ilumina-

ção, climatização e outras cargas), por Área/Atividade(da área 1 até a 10, de acordo com a divisão que foi feitapara a instalação) e a curva da geral da edificação.

- Gráficos e Tabelas: com dados da potência e do consumo deenergia, separados por Uso Final (iluminação, climatizaçãoe outras cargas) e por Área/Atividade (da área 1 até a 10, deacordo com a divisão que foi feita para a instalação).

E. Planilha de Planejamento de Eficiência EnergéticaVisando facilitar o planejamento e o gerenciamento

do Sistema de Gestão de Energia (no que tange à implanta-ção de Programas de Eficiência de Energia Elétrica), foielaborada uma planilha eletrônica de Eficiência Energética.Com base num banco de ações, pré definido, é feita a aná-lise econômica e ambiental das ações a serem executadasna empresa. A partir desta análise, pode-se então avaliaras condições para a implantação e manutenção do Sistemade Gestão de Energia na empresa.

F. Planilha de Análise do Histórico de Consumo deEnergia Elétrica

O objetivo desta planilha é facilitar a análise do com-portamento de consumo de Energia Elétrica, possibilitar aousuário verificar se o contrato realizado com a concessio-nária está economicamente compatível com a sua realidadede consumo, possibilitar a comparação entre modelostarifários e analisar a possibilidade de geração total ouparcial da sua energia elétrica consumida.

G. Treinamento no Sistema de GestãoA última atividade prevista para finalização do pro-

jeto, qual seja o repasse do conhecimento produzido, foilevada a efeito através do treinamento de 17 técnicos (di-vididos em duas turmas) da empresa Manaus Energia S/A, realizado no período compreendido entre os dias 09 e27 de junho. O mesmo teve uma carga horária total de 15horas sendo realizado no período noturno das dependên-cias da Faculdade de Tecnologia da Universidade Fede-ral do Amazonas.

A participação dos profissionais foi bastante intensi-va, o que trouxe grande contribuição ao projeto. Pois, foipossível detectar elementos positivos e negativos paraaceitação dos produtos desenvolvidos, chegando-se àconclusão que a ferramenta, de um modo geral, atende per-feitamente os interesses da empresa.

III. TESTES E AJUSTES DAS FERRAMENTAS

O sistema foi testado para algumas situações diferen-tes, tendo resultados satisfatórios. Contudo, são necessá-rios testes mais intensos e o uso da ferramenta para seefetuar um trabalho de eficiência energética em alguma ins-tituição ou empresa, em paralelo com algum outro que es-teja sendo realizado, para que se possa comparar a eficáciados métodos e os resultados. Dessa forma, será possívelum aprimoramento no ferramental desenvolvido.

Tais testes estarão sendo realizados nas instalaçõesda Faculdade de Tecnologia da Universidade Federal doAmazonas, uma vez que esta instituição possui recursosprovenientes da FINEP para implantar um sistema de ges-tão energética, já tendo iniciado os trabalhos.

IV. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Conclui-se que os resultados esperados pelo projeto fo-ram atingidos. Contudo, deve-se salientar que em vários aspec-tos os instrumentos desenvolvidos devem ser melhorados, oque certamente ocorrerá quando do uso das ferramentas. En-tretanto, ocorreram avanços significativos na proposta apre-sentada, como por exemplo, as análises econômicas feitas nasplanilhas. Entende-se, portanto, que em breve o setor elétricocontará com mais um instrumento computacional para apoiaras ações de conservação de energia a exemplo dos softwaresMark IV Plus e BD Motor já difundidos pelo PROCEL.

V. AGRADECIMENTOS

Agradecemos aos Técnicos da empresa Manaus Ener-gia S/A, pela colaboração e contribuição durante a realiza-ção dos treinamentos.

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RESUMO

O objetivo da pesquisa foi investigar os fatores intervenientesde um processo de gestão pela LIGHT das curvas de carga deseus grandes consumidores via internet e de conceber um sis-tema de informações adequado a tal realização. Concebido osistema, de maneira integrada aos demais subsistemas, espe-cialmente ao de medição, foi instalado um projeto piloto parateste da metodologia de implantação do sistema concebido. Arelevância da pesquisa para a LIGHT consistiu em sua dota-ção de infraestrutura tecnológica e metodológica para possi-bilitar uma aproximação LIGHT/Grandes consumidores, emtermos de gestão energética. Tal aproximação, além de possi-bilitar à LIGHT condições para uma gestão mais eficiente deseu balanço de compra e venda de energia, pode propiciar aestes consumidores acesso às funcionalidades de um sistemade informações concebido que permite uma melhor gestão deconsumo e demanda.

PALAVRAS-CHAVE

Gestão de demanda, gestão de demanda via internet, gestãoenergética

I. INTRODUÇÃO

As mudanças de paradigmas introduzidas no setor

elétrico brasileiro com a instituição do mercado livre deenergia, já recomendavam que, por parte das concessioná-

rias se procedesse uma maior aproximação com os consu-midores. A diretriz básica do projeto de pesquisa foi iden-

tificar um sistema de informações que fosse capaz de apro-ximar a LIGHT de seus Grandes Clientes e possibilitasse

um consumo mais racionalizado nas plantas de seus con-

sumidores.

II. RESUMO DA METODOLOGIA

O desenvolvimento do trabalho foi orientado pormetodologia bem definida, dividida em etapas.

As duas primeiras etapas consistiram no levantamen-to bibliográfico e de estágio atual da tecnologia de infor-

mação existente.Na terceira etapa, foi feito o planejamento e a prepara-

ção da pesquisa de campo a ser desenvolvida junto aosgrandes clientes.

Desenvolvimento de Metodologia para oGerenciamento Centralizado pela Light das

Curvas de Carga de seus GrandesConsumidores, via Internet

G. M. Tavares, UFF, F. M. F. Particelli, LIGHT, A. dos S. Rigueira, UFF, C. A. M. Bastos, UFF, P. R. D.Monteiro, UFF, M. Villas, UFF, M. da C. Siqueira, UFF; Gilson Santos Jr.; Antônio Alencastro; Alexandre

dos Santos Rigueira; FLUXO Engenharia Ltda.; FLUXO Engenharia Ltda. UFF

A quarta etapa foi constituída por pesquisa de cam-

po. Os dados obtidos nesta fase foram tabulados e apóssua análise foi definida a tecnologia de informação mais

adequada à realidade identificada.Discussões com grandes consumidores indicaram

como elemento removedor de eventuais barreiras à implan-tação do sistema de informações selecionado, a aplicação

de projeto piloto, o que passou então a integrar o projetode pesquisa como uma facilidade metodológica. Tal proje-

to piloto foi aplicado a quatro grandes consumidores, nos

quais a LIGHT já realizava telemedição, o que foi identifica-do como fundamental para a adoção do projeto concebido

na pesquisa.

III. SELEÇÃO, LEVANTAMENTO E ANÁLISE

DOS DADOS

A pesquisa bibliográfica foi orientada para a iden-

tificação de base de conhecimento, considerada impres-cindível a este projeto, visto a grande diversidade e a quan-

tidade dos aspectos envolvidos no mesmo.

Os principais assuntos pesquisados foram:

• Produtos de software e hardware disponíveis no merca-do para controle do processo de grandes consumidores.

• Sistemas de comunicação e de medição• Condições ofertadas por concessionárias, como vanta-

gens para os consumidores.

Do levantamento realizado podem ser destacadas asseguintes observações:

• A gestão tradicional de carga pelo lado da demanda,com base na estruturação tarifária favorecida, existe no

Brasil há algumas décadas, sendo aplicável a médios e

grandes clientes. Não foi localizada GLD (Gestão do Ladoda Demanda) implantada no Brasil diretamente por parte

de concessionária, em grandes consumidores, quer sejavia Internet ou não.

• Há dúvidas no Brasil quanto a se considerar como GLD

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ou DMS (Demand Management Side), a questão de efi-

ciência energética no consumidor. Neste projeto de P&D,

GLD cuidará do conjunto de ações e estruturação neces-sárias ao controle pela LIGHT de sua curva de carga.

• Medição avançada figura como elemento fundamentalnos sistemas objeto do presente projeto de P&D. No

Brasil já se encontram em processo de homologação,medidores avançados, com capacidade de envio dos si-

nais de medição por internet para a concessionária.• Considerando que o presente projeto se caracteriza como

de pesquisa aplicada, e que para a LIGHT e seus consu-

midores é interessante que os resultados estejam dispo-níveis para a possibilidade de sua aplicação imediata,

nesta etapa procurou-se enfocar os fornecedores quetivessem produtos e serviços já em estágio comercial e

principalmente com emprego em empresas concessioná-rias de distribuição.

A. Concepção Preliminar para o Sistema de Controle deDemanda, via Internet.

A análise da extensa bibliografia levantada permitiu

que fossem preliminarmente elaboradas concepções bási-

cas, com aspectos físicos e funcionais aplicáveis ao caso.Assim, resulta a seguinte configuração como prelimi-

nar a ser detalhada e definidos os sistemas, hardwares esoftwares típicos, envolvidos nos diversos cenários de

comunicação possíveis de serem utilizados.

B. Cenários de ComunicaçãoUm controle desta natureza, envolve comunicação

nos seus diversos níveis hierárquicos, cujas característi-cas de performance, segurança e custos são fundamen-

tais para a remoção das barreiras. Portanto fez parte da

metodologia objeto do projeto, a identificação e a análisede tais condições, bem como dos produtos e serviços

disponíveis no mercado.Foram considerados diversos cenários de alternativa

de tecnologia para comunicação futura de dados entre aLight e o grande consumidor:

Rede Pública InternetRede Privada fornecida por um provedor de comuni-

cação de dados

Rede Privada própria

Ligação discada via rede telefônica

C. Rede Pública InternetNeste cenário, a rede de dados da Light está conectada

à rede de dados do grande consumidor via Internet. A

ligação da Light e do grande consumidor à Internet se dáatravés dos serviços de um provedor de conectividade

com a Internet, que é responsável pela qualidade (disponi-bilidade, confiabilidade, velocidade) da comunicação entre

a rede e a Internet. Apesar dessa conexão poder ser de boa

qualidade, não há meios para garantir quantitativamente aqualidade pois o provedor de acesso estará conectado a

um backbone, e a linha de acesso normalmente é fornecidapor um outro provedor. No entanto podem ser escolhidos

determinados provedores de acesso de grande porte quepossam ser capazes de oferecer um serviço diferenciado e

com qualidade melhor controlada.

D. Rede Privada via Provedor de Comunicação de DadosNeste cenário, a rede de dados da Light está

conectada à rede de dados do grande consumidor atra-

vés de uma rede privada operada por um provedor deconectividade. Este provedor é responsável pela quali-

dade (disponibilidade, confiabilidade, taxa de erro, etc)da comunicação entre as duas redes. As garantias são

oferecidas em contrato, e os provedores podem oferecerserviço com alta confiabilidade e disponibilidade e em

várias velocidades e protocolos (Serviço Dedicado deLinhas digitais, X.25, Frame Relay, Interconexão IP, VPN,

Satélite, Rádio)

E. Rede Privada PrópriaNeste cenário, a rede de dados da Light está conectada

à rede de dados do grande consumidor através de uma

rede privada própria, operada pela Light. A Light é respon-sável pela qualidade (disponibilidade, confiabilidade, taxa

de erro, velocidade, etc) da comunicação entre as duasredes, incluindo a integridade e qualidade do meio físico

de transmissão de dados.

F. Conexão Discada via Rede TelefônicaNeste cenário é utilizada a rede telefônica de uma ope-

radora de telefonia para fazer a conexão. As garantias

fornecidas são para a transmissão de voz, e não transmis-são de dados.

G. Comparação dos CenáriosA tabela abaixo apresenta uma comparação resumida

baseada em pesos.

5- fortemente positivo3 - Atende razoavelmente

1 - fortemente negativo

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TABELA1.Comparação de Cenários

Internet Provedor Light Discada

Disponibilidade 3 5 4 4

Confiabilidade 2 5 4 3

Taxa de erro 3 5 4 2

Velocidade 4 5 5 2

Segurança 3 5 5 4

Custo 5 2-4 1 5

Em um cliente onde a Light pretende apenas coletar

dados, ou realizar ações que visam um controle da cargapelo cliente, mas onde esse controle não é crítico, qualquer

opção é suficientemente boa.Em um cliente onde as ações são críticas, a melhor op-

ção é o provedor de comunicação de dados, ou uma dasoutras opções utilizando procedimentos de contingência.

Uma opção bastante utilizada em diversas aplicações decomunicação de dados é o uso de Internet pública com con-

tingência via rede telefônica por exemplo. É claro que exige ocorreto dimensionamento do tráfego para ser viável.

IV. PLANEJAMENTO DA PESQUISA QUALITATIVA

Concluída a fase de levantamento de produtos dispo-níveis no mercado, a metodologia em desenvolvimento no

projeto de P&D identificou a fase de contatos com gran-des consumidores como a mais crítica para o sucesso do

projeto, merecendo portanto um planejamento adequado.Foram considerados fatores de risco desta fase:

- A abordagem junto aos consumidores- A seleção dos grandes consumidores representativos

do universo LIGHT- A identificação das informações a serem pesquisadas

em cada grande consumidor

- O tempo necessário para a aplicação da pesquisa de cam-po, dentro do projeto de P&D

A. Definição da Amostra da PesquisaDo conjunto dos grandes consumidores da LIGHT

existem duas categorias bem definidas:

a - Consumidores atendidos em 138 kVb - Consumidores atendidos em 13,8 kV

Para a formação da amostra da pesquisa, estes dois gru-

pos de consumidores foram segmentados no que diz respeito

ao seu comportamento de consumo de energia elétrica, limi-tando-se a amostra, sem prejuízo da representatividade. As-

sim sendo, foi feita a seguinte classificaçãoIndustrial

Indústria SiderúrgicaIndústria Metalúrgica

Química PesadaBebidas

Alimentos

Minerais Não-Metálicos

Comercial

Supermercado / Atacadista

HotelMotel

HospitalShopping Center

Cinema

B. Informações Pesquisadas em cada ConsumidorInformações de Natureza TécnicaTais informações tiveram como objetivo definir a infra-

estrutura existente no cliente, para o estabelecimento defuncionalidades do sistema de gestão centralizada.

Informações de Natureza Econômica Tais informações tiveram como objetivo definir o tipo

de relacionamento comercial que poderia ser estabelecido

entre a LIGHT e o cliente quando da implantação do siste-ma de monitoramento.

V. APLICAÇÃO DA PESQUISAQUALITATIVA DE CAMPO

A presente etapa objetivou a aplicação da pesquisaaos grandes consumidores selecionados pela LIGHT, com

os segmentos de clientes a serem investigados, como repre-

sentativos do universo dos grandes consumidores da LIGHT.

A. Concepção do Formulário de PesquisaNa concepção do formulário de pesquisa foram levados

em consideração diversos aspectos e premissas, dentre elas:• Aplicação do formulário tanto a consumidores industri-

ais quanto a comerciais, de qualquer natureza;• Identificação do entrevistado, possibilitando avaliação do

seu grau de conhecimento do processo e sua capacidadede influir em decisão gerencial sobre gestão de energia;

• Identificação do custo de energia elétrica e do grau de auto-

suficiência do consumidor em termos da geração própria;• Identificação do estágio de gestão energética interna do

consumidor;• Identificação da fronteira e das funcionalidades permiti-

das pelo consumidor para atuação da LIGHT;• Identificação de interesse do consumidor em termos de

aproximação com a LIGHT e seu nível de satisfação atualcom o atendimento prestado pela empresa

VI. SELEÇÃO DA TECNOLOGIA DE

InformaçãoA principal diretriz metodológica para a escolha da

tecnologia de informação utilizada no projeto foi que os resul-tados pudessem ser utilizados pela LIGHT em prazo curto.

A. Cenários e Premissas IdentificadosUm sistema de gerenciamento da natureza do ora

pesquisado, naturalmente deverá ser operado de forma

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FIGURA 1 - Sistema Integrado Light de Informação - Multifunção

complementar ao que existe tradicionalmente na LIGHT. Opresente sistema, na forma em que está sendo concebidocontempla não somente os grandes consumidores, defini-dos em etapa anterior do projeto, como pode também, comfacilidade, incorporar os médios consumidores.

O sistema em pesquisa tem como objetivos principaispermitir uma integração de ações operacionais e comerci-ais, envolvendo consumidores estratégicos para a LIGHT.Destacam-se os seguintes aspectos, nas análises feitas:I - No que diz respeito às características estruturais dos gran-

des clientes, para efeito de nortear a escolha de tecnologiade informação, foram identificadas as seguintes premissas:

a - Não é aceita atuação direta da Concessionária em qual-quer tipo de carga de qualquer grande consumidor;

b - É de interesse dos consumidores o acesso a uma páginada LIGHT, na Internet, com informações diversas sobregestão e eficiência energética e, eventualmente sobresolicitações extraordinárias;

c - Os clientes dispõem de acesso à Internet, embora nemtodos possuam centros de gestão de energia.

II - No que diz respeito à estrutura interna da LIGHT, para que amesma possa incorporar em seus processos tradicionais degestão de demanda, as novas facilidades permitidas pelo usode software específico e pelo conhecimento em mais detalhesdas características e recursos de seus grandes consumidores,faz-se importante que se armazene em banco de dados infor-mações destes clientes. Tais valores medidos, deverão sertransmitidos a um banco de dados no mínimo diariamente,para que a LIGHT possa interagir com os mesmos prestandoserviços de análise de eficiência energética.

Para o presente projeto de P&D a premissa de uso detele-leitura é perfeitamente adequada, pois elimina os errostradicionais de leitura local, melhora a confiabilidade dosdados, reduz o intervalo de tempo entre a ação da leitura e

a emissão das cobranças, possibilita ainda a aquisição dedados e a criação de bancos com os registros de mediçãoem tempos compatíveis com as funções de gerenciamentopretendidas no presente projeto.III - No que diz respeito a aplicação de produtos existentes no

mercado, é grande a aplicabilidade de sistemas de gestãodisponíveis no mercado, às funcionalidades identificadasna Pesquisa de Campo deste projeto, podendo ser utilizadaa Internet como meio de comunicação, através de uma Pági-na de Relacionamento LIGHT / Grandes Clientes.

IV - No que diz respeito a custo e a prazo de implantaçãoem grande escala da gestão de demanda, objeto do pro-jeto de P&D, o fator de maior relevância é a sua integraçãono sistema baseado em tele-leitura. Os custos relevan-tes de implantação de tal sistema de tele-leitura, já estãosendo realizados por conta de sistemas de combate afraude e de faturamento e assim, caberia ao sistema degestão de demanda, tão somente o custo incremental dautilização do software especialista.

VII. TECNOLOGIA DE INFORMAÇÃOSUGERIDA - SISTEMA INTEGRADO

O subsistema de gerenciamento ou gestão de deman-da concebido deverá, portanto, operar de forma integradaaos outros subsistemas da LIGHT que utilizam os dadosde medição, conforme mostrado no diagrama deste item.

Conforme indicado no Diagrama do Sistema Integra-do Light de Informação - Multifunção, por cores diferen-tes, a comunicação com o cliente se dá em dois níveis: o decomunicação de prestação de serviços e o de operação.

A comunicação via WEB deverá ter sempre as se-guintes características mínimas:1. Ser segura, abrangendo: identificação / autenticação dos

clientes e operadores por meio de par usuário / senha eregistro das consultas e operações realizadas (log)

�� 375

VIII. ESTABELECIMENTO DA METODOLOGIAPARA IMPLANTAÇÃO DE PROJETO PILOTO

Concluiu-se no projeto de P&D, que deveria ser implan-tado um Projeto Demonstrativo Piloto, com tecnologia de in-formação descrita no item anterior, e com utilização de softwarejá devidamente testado em aplicações similares.

A LIGHT iniciou o processo de implantação do PRO-JETO PILOTO, adotando as seguintes ações:1 Utilização do sistema de tele-leitura já implantado na LIGHT;2 Seleção e contratação do software ADVISO, da

Netseenergy já testado em uso comercial e consideradode relação custo / benefício conveniente;

3 Realização de entendimentos com os grandes consumidoresTV GLOBO SEDE, TV GLOBO PROJAC, SHOPPING RIOSUL e GERDAU, para sua participação no Projeto Piloto.

IX. CONSIDERAÇÕES FINAIS E CONCLUSÕES

1. O projeto piloto foi implantado e já demonstra ganhospara a LIGHT no que diz respeito a relacionamento comseus grandes clientes.

2. Foi considerado estratégico para a LIGHT a utilizaçãodas sistemáticas e tecnologias identificadas no projetode P & D, devendo o seu uso ser disseminado nos de-mais grandes e médios consumidores;

3. O sistema de gestão de demanda, na forma como foi con-cebido e em perfeita integração com os demaissubsistemas usuários do banco de dados ORACLE per-mitirá que os resultados sejam amplificados, através deexpansão do sistema de tele-leitura

4. Nenhum dos consumidores entrevistados permitiria atua-ção direta da LIGHT, em seu processo, com o objetivo dediminuir demanda. Pela natureza dos processos diversifi-cados analisados na pesquisa, conclui-se que esta deveráser a opinião da totalidade dos grandes clientes e de qual-quer outro cliente industrial e comercial de menor porte.

5. A quase totalidade dos consumidores mostrou-se nãoreativa a discussão de contratos nos quais fosse previs-to atendimento a settings de potência informados pelaLIGHT, em períodos críticos para ela, com limitação dedemanda a ser suprida.

6. É extremamente expressivo o montante de geração própria (a diesel ) que os consumidores pesquisados possuem, fi-cando evidenciada a forte preocupação dos grandes con-sumidores em geral, com lucros cessantes ou com perda deseus clientes por ausência de conforto ambiental ou até dequalidade de seus produtos que possam ser degradadoscom a perda de temperatura ideal. O projeto de P&D permi-tiu que se imaginasse um potencial imenso no país, de gera-ção própria que poderia ser apropriadamente tratado, seconstituindo em uma reserva estratégica para o Brasil.

7. Verificou-se uma ampla aceitação por parte dos clientesda proposta de ter comunicação por Internet com aLIGHT e ter disponibilizada on-line na Internet, informa-ções sobre sua curva de carga diária, bem como outrasque auxiliassem em sua gestão energética.

8. Qualquer tipo de grande consumidor poderá, a princí-pio, participar de operação conjunta com a LIGHT paracontrole de demanda, desde que esta possua tele-medi-ção que permita identificar, no mínimo diariamente, suacurva de carga.

9. Para qualquer tipo de grande consumidor poderão sernegociadas reduções de carga não essenciais, especial-mente se de forma temporária.

10. Evidenciou-se em termos gerais, potencial de ganhospara os consumidores, com o emprego de medidas deeficientização energética em seus processos.

X. LEVANTAMENTO BIBLIOGRÁFICO [1] RAAD, Antônio; MOREIRA Marco A.R.G.; JUNIOR, Ary

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[7] RIBEIRO, Maria B.; GUIMARÃES, Marcus J.; MARCIEL, Eduar-do C.; MORAIS, Arnoldo M.; CAETANO, Claudimir B.;FLEMING Anderson. Utilização e Testes de Comunicação ViaSatélite para Automação de Subestações - Confiabilidade e CustoCompatível. Campinas: XVI SNTPEE (Seção Técnica Espe-cial de Telecomunicações em Sistemas de Potência), 21 a 26out. 2001. 6p.

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[10] VIEIRA, João Carlos C.C.; GARCIA, Rogério Utilização deCircuitos de Supervisão por Imagens para Apoio à Operaçãode Usinas e Subestações Desassistidas, com Utilização de Siste-mas de telecomunicações para Transmissão a Centros Remo-tos. Campinas: XVI SNTPEE (Telecomunicações em Siste-mas de Potência), 21 a 26 out. 2001.5p.

[11] PREGER, Guilherme F.; BOUCINHAS, Roberto C. Digitalizaçãodo Sistema de Transmissão de Telecomunicações de Furnas.Campinas: XVI SNTPEE ( Telecomunicações em Sistemas dePotência), 21 a 26 out. 2001. 5p.

[12] EPRI, Electric Power Research Institute. Impact Evaluationof Demand-Side Management Programs. California, 1991. 2v.

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RESUMO

Este trabalho apresenta os resultados de um estudo experi-mental e prático sobre o uso de bombas de calor, acopladas ounão a coletores solares planos, e de geladeiras e freezers paraa geração de água quente em residências e condomíniosresidenciais. Realizaram-se mais de cem experimentos e apli-caram-se as tecnologias em residências e condomíniosresidenciais. Geladeiras e freezers comerciais para usoresidencial foram adaptadas de forma a permitir o uso daenergia térmica disponível nos seus condensadores. Testesreais mostraram que os sistemas de Bombas de Calor apre-sentam COPs da ordem de 3, e, quando acopladas a ColetoresSolares, COPs da ordem de, no mínimo, 4. Geladeiras oufreezers residenciais permitem economias significativas, epodem funcionar acopladas a bombas de calor, em casos dealtos consumos de água quente. Os sistemas estudados, alémde economicamente viáveis, eliminam totalmente o uso deenergia para aquecimento de água no horário de ponta.

PALAVRAS-CHAVE

Eficiência energética, Aquecimento de água, Coletor solar,Geladeiras e Freezers.

I. INTRODUÇÃO

Refrigeradores, condicionadores de ar e bombas decalor são equipamentos essencialmente idênticos, operan-do sob os mesmos princípios físicos, com finalidades prá-ticas diferentes. Uma unidade de refrigeração é qualquerequipamento ou conjunto de equipamentos cuja finalida-de é resfriar o ar (condicionadores de ar), alimentos (gela-deiras e freezers ou grandes unidades de refrigeração), água(gelo), substâncias químicas, de petróleo e petroquímicas,etc. Em outras palavras, uma unidade de refrigeração ourefrigerador é aqui definida como qualquer equipamentode compressão de gás refrigerante ou sistema que utiliza

compressores, evaporadores, condensadores e fios capi-lares (ou válvulas). Em toda unidade de refrigeração existeum evaporador, em que calor é retirado de uma fonte fria, econdensador, em que calor é rejeitado.

Extremamente parecidas com refrigeradores, mas componto de operação diferente, bombas de calor são equipa-mentos de compressão de gás, em que o calor gerado nocondensador é aproveitado para o aquecimento. Existemcondicionadores de ar que aquecem o ar no inverno; funci-onam, então, como bombas de calor. No verão, estes con-dicionadores resfriam o ar, funcionando como típicos con-dicionadores (resfriadores) de ar.

II. MATERIAIS E MÉTODOS

Neste trabalho, define-se a Eficiência Térmica de uma

bomba de calor pelo chamado coeficiente de performanceou COP da bomba de calor, expresso por:

EE

QCOP ==

aplicada elétrica Energia

aquecido fluido do entalpia de Variação

A. Metodologia e sistema experimental de Bombas de Calor1)Reservatórios e condensadores usados nos testes ex-

perimentaisOs reservatórios de água quente foram construídos

em fibra de vidro, de volume líquido aproximado de 480litros (Fig. 1); o isolamento térmico foi efetuado por meio

de uma camada de poliuretana expandida. Instalaram-secondensadores no interior dos reservatórios.

FIGURA 1 - O reservatório de água quente e medidores detemperatura e pressão – versão experimental.

FIGURA 2 - O reservatório de água quente e medidores de temperatura e

Gerenciamento Ótimo da Energia no Horário dePonta: - O Uso de Bombas de Calor com e sem

Coletores Solares e de Energia Residual deEquipamentos Elétricos Domésticos

J. C.A. Figueiredo, CEMIG, M. Fortes, Consciente Ltda., UNA e A. C. de Souza, Consciente Ltda.,SELETRO Ltda.

Agradecimentos a apoio financeiro devem ser feitos aqui.Exemplo: Es-te trabalho foi apoiado parcialmente pela Fundaçãode Inovação Tecnológi-ca.

J. C. A. de Figueiredo trabalha na Companhia Energética de MinasGe-rais (e-mail: [email protected]).

M. Fortes trabalha na Consciente Ltda, e Diretor de Pós-Graduação ePesquisa no Centro Universitário de Ciências Gerenciais - UNA.

A. C. de Souza trabalha na Consciente Ltda, e na Seletro -Serviços Eletrotécnicos Ind. Com. Ltda.

Por motivo de modificação de ponto de operação, não seidentifica o fabricante.

�� 377

As Figuras 2 e 3 mostram fotos dos equipamentosexperimentais, com detalhes de equipamentos de medida.

pressão – Versão experimental e prática (excluindo visor)

2) Metodologia Experimental

Mais de 100 experimentos foram efetivados visando

o estabelecimento de pontos de operação de compresso-res, diâmetros de tubulação, controles e especificação de

fios capilares..

FIGURA 3 - O condensador no interior do reservatório de água quente.

A quantidade de gás usada foi determinada por meiode medidas sucessivas da pressão durante o carregamen-

to de gás; simultaneamente, mediram-se, também, a tempe-ratura da água no reservatório (de água quente), o consu-

mo energético, a temperatura da água de entrada, e a umi-dade relativa e temperatura do ar ambiente.

As temperaturas da água ambiente foram feitas dei-

xando-se escorrer água durante 5 minutos, à sombra, pre-ferencialmente dentro da residência e pela medição da tem-

peratura do reservatório normal de água fria da residência,condomínio ou local de teste.

A temperatura do meio ambiente foi feita por meio determômetro de mercúrio (± 0,25 0C), à sombra. Mediram-se

as temperaturas da água na região superior, média e inferi-or do reservatório de água quente mostrada na Tabela 1.

tabela 1

Especificação dos indicadores - controladores de temperatura e deumidade relativa

Especificação Faixa de Operação

Temperatura (ºC) Umidade Relativa (%)

Indicador - Controlador -9,9 a 99,9 com 10,0 a 99,9 com

resolução de 0,1 resolução de 0,1

Indicador -50 a 75 com resolução ‘de 0,1 Não se aplica

entre -10 a 75 e 1 entre -50 e -10

Os consumos elétricos foram feitos por meio de

integradores de potência elétrica (± 1 W-h).3)Metodologia para aproveitamento da energia térmica

gratuita de Geladeiras e Freezers

Os dados pertinentes a uma das geladeiras e a um dosfreezers usados nos experimentos são mostrados nas Ta-

belas 2 e 3; os dados foram fornecidos pelo fabricante.

TABELA 2Dados da Geladeira - Frost Free – 2 Portas – 430

Modelo BRG43ABANA Tensão 127 V

Série SD0677230 Freqüência 60 HZ

Fluido R134a-105 g Corrente 2.5 A

Cap.Congelamento24 horas 4.0 kg Potência 150 W

Pot. Res. 250 W Tipo de produto Refrigerador

Pressões de Projeto Volume total 423 l

Alta pressão / 1510 kPa / Baixa pressão600 kPa Volume freezer 85 l

Consumo nominal da Geladeira = 64 kWh/mês =2,13 kWh/dia

TABELA 3Dados do Freezer – Congelador Vertical / Automático

Modelo BVG27ABANA Tensão 127 V

Série JE0473581 Freqüência 60 HZ

Fluido R-12 – 125g Corrente 2.5 A

Cap.Congelamento24 horas 15.0 kg Potência 174 W

Pot. Res. 500 W Tipo de prod. Congelador

Temp. do congelador -18 0C Tempo max. de 19h

conservação sem energia

Pressões de Projeto Volume total 264 l

Alta pressão / 1510 kPa / Baixapressão600 kPa Volume freezer 230 l

Consumo nominal do Freezer = 76 kWh/mês= 2,53 kWh/dia

Sabendo-se que os valores de consumo dependem dacarga térmica variável do freezer, optou-se por utilizar os da-dos de consumo do fabricante como sendo médias confiáveis.

Tanto a geladeira quanto o freezer não operam continu-amente. Efetuaram-se testes experimentais com a geladeira e ofreezer para se obterem as potências experimentais e poder-seavaliar a fração de tempo em que a geladeira ou o freezer ficaem funcionamento. Assim, os dados mostraram que a gela-deira funcionou intermitentemente somente durante 37,3%do dia, ou seja, durante um total de 8,9 horas. O freezer funci-onou durante 57% do dia, ou seja, por um total de aproximada-mente 14 horas. Estas frações servem como indicativos deperíodos de funcionamento; os verdadeiros períodos de fun-cionamento dependem da carga térmica do refrigerador.

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FIGURA 4 - Sistema completo de aquecimento de água usando o

compressor de um refrigerador ou condicionador de ar

O sistema mostrado na Fig. 4 mostra que foram acres-

centados ao esquema básico de geladeira e freezers um

evaporador auxiliar, um condensador auxiliar, duas eletro-

válvulas, respectivamente designadas por eletro-válvulas

1 e 2 e dois relés de contatos reversíveis.

Metodologia usada na instalação prática de Bombas

de Calor

Vários compressores, de diversas marcas, foram testa-

dos. Os compressores usados em testes residenciais e de

condomínios tinham as seguintes características técnicas1:

• Compressores: Modelo de 1HP (4,7 A - 956 W)

• Condensadores: 9000 Btu´s

5)Instalação de bombas de calor na Cidade dos Meninos

Instalaram-se sistemas de bombas de calor para aque-

cimento de água em substituição a chuveiros elétricos na

Cidade dos Meninos de S. Vicente de Paula, em Ribeirão

das Neves, na Grande BH. As instalações foram feitas em

17 casas. Em cada casa moram 17 pessoas (16 meninos e

uma mãe) e há sete chuveiros. Os sistemas instalados

deveriam satisfazer a todas as exigências de água para ba-

nhos, com controle de horário de funcionamento das bom-

bas de calor e deveriam funcionar fora do horário de ponta

e em horário diurno.

As Figuras 6 a 13 mostram detalhes dos sistemas de

bombas de calor instalados na cidade dos meninos.

FIGURA 5 - Componentes principais do sistema de aquecimento,prontos para serem instalados.

FIGURA 6 - Detalhes do sistema de aquecimento, instalado

FIGURA 7 - Detalhes do sistema de aquecimento, instalado, etubulações hidráulicas e de fluido refrigerante.

FIGURA 8 - Detalhes do monitoramento do sistema de aquecimento.

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FIGURA 9 - Detalhes dos equipamentos em processo de preparo paramontagem.

FIGURA 10 - Outra vista dos equipamentos em término de preparopara montagem.

6)Instalação de bombas de calor, bombas de calor e cole-tores solares e aproveitamento de energia útil de gela-

deiras e freezers em residências e condomínios.

A tabela 4 mostra os tipos de equipamentos utilizados.

TABELA 4Especificação das unidades instaladas e testadas.Tipo de equipamento Tipo de Número de Total de usuários

unidade unidades atendidos, por tipo de equipamento.

Geladeiras e freezers Residências 03 15

Bombas de calor Residência 01 05

Bombas de calor Condomínio 26 289

Bombas de calor c/ coletor solar Residências 10 50

Bombas de calor c/ coletor solar Condomínio 02 50

Total 42 409

III. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A. Desempenho e análise econômica simples desistemas que utilizam a energia gratuita degeladeiras e freezers

Os resultados de testes de 2 anos com um conjunto de

geladeira e freezer, instalado uma das residências-teste, sãodescritos a seguir e atualizam dados previamente fornecidos

à CEMIG, em outro projeto. Conforme já detalhado, adapta-ram-se sistemas de aquecimento a partir da geladeira com

compressor de 1/5HP e do freezer com compressor de 1/6HP.Após mais de 60 medições, envolvendo dias e meses, os

dados mostraram consumos médios de energia elétrica de2,5 kWh /dia para a geladeira e 2,0 kWh /dia para o freezer.Sob condições de inverno (abril, maio e junho) e baixa umi-dade relativa (40%), os valores de consumo energético fo-ram respectivamente iguais a 2,3 e 1,8 kWh/dia.

As geladeiras testadas podem, em média, fornecer,por dia, fora do pico de demanda, cerca de 294 litros deágua, aquecida da temperatura de 21 até 40 0C. As energiastérmicas produzidas são 108,4 e 87 kWh mês, respectiva-mente no caso de geladeiras e freezers (Tabelas 2 a 6).

TABELA 5Energia gratuita de geladeiras e freezers.

A Tabela 6 mostra uma breve análise econômica de

prazo de retorno do capital investido, em termos de valores

presentes, sem correção temporal de valores Consideran-do que a taxa de fornecimento de energia elétrica seja de R$

0,34 por kWh, que o custo do processo de adaptação deuma geladeira e um freezer seja de R$ 2000,00 (se já existi-

rem conexões hidráulicas, elétricas e tubulações de ar con-dicionado apropriadas), então o Quadro 9 mostra o tempo

de retorno máximo para um sistema para geração das ne-cessidades energéticas para chuveiros de uma residência

com até oito banhos de 40 litros por dia é 2,5 anos.

B. Desempenho de sistemas com bombas de calorOs COPs das bombas de calor, obtidos por meio de

testes efetuados em cada uma das 17 casas, oscilaram en-

tre 3,1 e 4,7. Como já mencionado, os COPs dependem datemperatura inicial e final da água, da umidade relativa e

temperatura do ambiente, da pressão de alta e de baixa, edas características do fio capilar.

Na realidade, o sistema de bomba de calor consiste dabomba de calor propriamente dita, do reservatório e dos dutos.

Assim, as medições aplicadas à residência e aos condomínios

da Cidade dos Meninos mostraram que os sistemas de aque-cimento usando as bombas de calor desenvolvidas, levaram a

COPs médios de 3,1. Estes COPs correspondem a economiasenergéticas de 68%. COPs de bombas de calor foram superio-

res e levaram a efici6encias energéticas entre 70% e 72%, ouseja, COPs entre 3,3 e 3,5. Os resultados refletem medidas

efetuadas durante,no mínimo, 12 meses.A seguir (Fig. 11) tem-se uma apresentação de dados

típicos obtidos de análise experimental de bombas de calor.

Energia térmica obtida

Volume de água

aquecida de 21 a 40 0C, por dia

Geladeira Freezer1 1/5 HP 1/6 HP 195 kWh-

mês294 litros

2 ¼ HP 1/5 HP 218 kWh-mês

330 litros

3 ¼ HP 2 x 1/5HP

240 kWh-mês

360 litros

Unidade residencial

Especificação dos compressores

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Por COP instantâneo deve-se entender o COP medido

usando os valores em um intervalo de tempo experimental

(ou seja, valores em intervalos de tempo de aproximada-mente 15 minutos). O COP médio reflete a média dos COPs

durante todo o experimento (energia total fornecida à água/energia elétrica total).

TABELA 6Análise econômica sucinta envolvendo a energia gratuita disponívelde geladeiras e freezers, com custo de energia igual a R$ 0,34 / kWh

Equipa me nto COP té rm icoEnergia e conomiza da

Economia m ensa l ete mpo de re torno

(kwh/mês) (R$)

Congelador 264% 108,40 36,86Freezer Muito alto 87,00 29,58Total 195,40 66,44

Custo aprox imadopara uma instalaçãosimples:

R$ 2.000,00

Prazo de retorno docapital investido 30,10 meses, ou

2,51 anos

Nota: Este custo inclui o reservatóriomontado, equipamentos de controle econexões a sistemas hidráulico e derefrigeração já prontos

Desempenho da BC (Exp. 03_08_01)Compressor de 1,25HP - Potência elétrica: 1,33 kW

Umidade Relativa: 55% - Pressões de: alta: 295 psig - baixa: 75 psig

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

20 25 30 35 40 45

Temperatura final da água

CO

P COPinst

COPmédio

Nota: O COP médio obtido para uma temperatura de sádia da água de 41ºC foi de 2,91.

FIGURA 11 - Resultado típico de testes experimentais para determi-nação do ponto ótimo de funcionamento de bombas de calor

IV. CONCLUSÕES

Este relatório refere-se a um projeto que envolveu oestudo de utilização de geladeiras, freezers, bombas de calore sistemas acoplados bombas de calor- coletor solar parageração de água quente para residências e condomíniosresidenciais. O estudo e instalações envolveram o equiva-lente a 40 residências. Em um dos condomínios (17 unidadescom 17 usuários por unidade) instalaram-se bombas de ca-lor para aquecimento de água; em outro condomínio (18usuários), instalou-se um sistema de bomba de calor acopladoa um coletor solar com 4 m2 de área de captação.1.Geladeiras e Freezers: - Podem-se adaptar geladeiras e

freezers para a geração econômica de energia térmica soba forma de água quente para banhos em residências. Osseguintes dados médios informam sobre a viabilidade:

2.Bombas de calor: - Podem-se usar bombas de calor iso-ladas ou sistemas de ar condicionado, que também po-dem funcionar como bomba de calor para a geração eco-nômica de energia térmica sob a forma de água quentepara banhos em residências. Os seguintes dados médiosinformam sobre a viabilidade:

a. seja, uma cobertura energética de 100%.

3.Bombas de calor acopladas a coletores solares: - Po-dem-se usar bombas de calor acopladas a coletores so-lares para a geração econômica de energia térmica sob a

forma de água quente para banhos em residências.

V. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem as contribuições de Cláudio

César Lima e Souza, recebidas durante os experimentos e aelaboração deste documento.

VI. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Mercado Global e Espacial em Sistemas deInformação Geográfica Considerando Medidas

que Impactam o Perfil de ConsumoC. C. Barioni de Oliveira, A. Bianchi, F. H. Pereyra Zamora, H. G. Arango, M. Miguel Filho, M. M. Macha-do, P. R. Pinto de Oliveira - ENERQ – Centro de Estudos em Regulação e Qualidade de Energia da Escola

Politécnica da Universidade de São Paulo e I. Eguchi - Bandeirante Energia S.A

RESUMO

Os estudos do mercado global objetivam determinar montan-tes de energia e demanda que serão consumidos no futuro naárea total da empresa ou numa região. A previsão do mercadoespacial busca estimar a magnitude das cargas e sua distribui-ção geográfica. Este trabalho consiste na apresentação dasmetodologias utilizadas na ferramenta computacional desen-volvida para auxiliar os estudos de previsão de mercado daBandeirante. Os métodos para prever o mercado global basei-am-se em modelos estatísticos de regressão. Regressões utili-zam dados históricos para obter uma relação matemática queos represente. Também foi considerado o impacto de fatoresexógenos no mercado global. Para os estudos de mercado es-pacial integrou-se a plataforma de estudos de planejamentoexistente na empresa, software SISPLAN, com módulo demercado global. As projeções anuais por classe de consumo emunicípio são transferidas para o SISPLAN, que atualiza oscarregamentos do sistema de distribuição.

PALAVRAS-CHAVE

Fatores Exógenos, Mercado Global, Modelos de Previsão deCarga, Previsão Espacial de Carga.

I. INTRODUÇÃO

Um sistema de distribuição consiste de um grande

número de componentes interconectados que trabalhamem harmonia para fornecer a energia elétrica a uma determi-

nada área geográfica. Cada unidade do sistema de distri-buição deve ser dimensionada e alocada apropriadamente

para garantir níveis de qualidade adequados de maneiraotimizada sob os pontos de vista técnico e financeiro. O

planejamento da expansão das redes de distribuição en-volve a determinação da capacidade e da localização de

futuros componentes tais como subestações e

alimentadores. O primeiro estágio do planejamento é a pre-visão da demanda futura.

Outras áreas de uma empresa de distribuição de ener-gia elétrica também necessitam de informações acuradas

sobre o comportamento futuro do mercado. O dimensiona-mento do quadro de pessoal para manutenção, operação e

atendimento apresenta uma relação direta com o tamanhodo mercado atual e futuro. Para a área comercial, a previsão

de mercado é necessária para a elaboração de estudostarifários, cálculo de custos de serviços e projeção de re-

ceita[1].

A previsão do mercado tem influência no desempe-nho da organização. Estimativas incorretas podem gerar

investimentos desnecessários ou a degradação da quali-

dade dos serviços prestados. Um erro na determinação dotamanho de mercado futuro pode sinalizar receitas que não

se confirmarão, comprometendo o equilíbrio econômico efinanceiro da distribuidora. Contratos de suprimento base-

ados em projeções mal feitas podem expor a empresa apesadas perdas num cenário de falta de energia com pre-

ços de mercado muito altos.A previsão de mercado pode ser analisada por dois

pontos: o mercado global da concessão ou de uma subregião e o crescimento locacional da carga ou mercado

espacial. Os estudos do mercado global objetivam deter-

minar os montantes de energia e demanda que serão con-sumidos no futuro na área total da empresa ou numa re-

gião. A previsão do mercado espacial busca estimar a mag-nitude das cargas e sua distribuição geográfica, ou seja,

onde a carga está localizada e onde irá crescer.Este trabalho consiste na apresentação das

metodologias utilizadas nas ferramentas computacionaisdesenvolvidas para auxiliar e facilitar os estudos de previ-

são de mercado da Bandeirante Energia.

Os métodos para prever o mercado global de energiabaseiam-se em modelos estatísticos de regressão. A re-

gressão consiste na determinação de uma relação matemá-tica que melhor se ajusta aos dados históricos. A solução

considerou os dados disponíveis da Bandeirante que per-mitem regressões por classe de consumo e nível de tensão

para cada município. A ferramenta computacional possuium módulo para previsão do mercado global de energia

considerando o impacto de fatores exógenos como o Pro-duto Interno Bruto, Renda Média, Nível de Atividade da

Indústria de São Paulo entre outros. A demanda de inte-

resse no mercado global é a faturada por sub-grupotarifário, classe de consumo e nível de tensão. Sua determi-

nação é baseada na projeção de energia e no histórico defatores de carga de cada consumidor ou por meio de cur-

vas de carga que representam segmentos do mercado.Para a realização dos estudos de mercado espacial, foi

desenvolvida uma integração entre a ferramenta de estudosde mercado e a plataforma de estudos de planejamento exis-

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tente na empresa - software SISPLAN. Os resultados de

mercado de energia anual projetado por classe de consumo

e por município alimentam a base de dados do SISPLAN. Oscarregamentos dos transformadores de distribuição são

atualizados com base nas taxas de crescimento de cada clas-se e na segmentação do mercado atendido.

II. DADOS

Os dados armazenados nos bancos de dados da con-cessionária são informações importantes e estratégicas que

podem contribuir acertadamente nas previsões de merca-

do global e espacial. A qualidade destes influi na qualida-de e precisão da previsão.

Para a criação do Banco de Dados de Mercado Glo-bal-Espacial, utilizaram-se diversas fontes. A maioria tem

origem nos bancos de dados da própria concessionária,mas também foram empregados dados provenientes de fon-

tes externas (Banco Central do Brasil, IBGE). A Figura 1apresenta as fontes dos dados que são carregados no ban-

co de dados de mercado global-espacial. Os dados sãoobtidos mediante extratores e disponibilizados para aten-

der os diversos processos.

Séries Históricas mensais (1987-2003) de consumos(Residencial, Comercial, Industrial, Rural, Poder Público, A.E.S.-

Água, Esgoto e Saneamento, Tração Elétrica, Iluminação Públi-ca e Consumo Próprio) e número de consumidores por Municí-

pio são fornecidas pelo sistema PRISMA. Estas séries históri-cas correspondem a consumos de baixa e alta tensão.

O Sistema GRADE fornece as informações relacionadascom as entidades da rede elétrica. As subestações, as estações

transformadoras e os trechos encontram-se geo-refenciadas e

diversos atributos fazem parte do respectivo modelo de dados.As informações de consumidores de baixa tensão são oriundas

do Sistema SICON. Os dados do SICON são agrupados segun-do sua classe, atividade econômica e lote de faturamento den-

tro de um mesmo município. O Sistema ELAG contém a informa-ção dos consumidores de alta tensão. Estes dados permitem

criar um histórico de consumidores de alta tensão possibilitan-do o acompanhamento da evolução de carga.

SiCON

ExtratorConsumidores BT

ELAG

ExtratorConsumidores AT

GRADE

Extrator Rede Elétrica

DADOS EXTERNOSIBGE, BC

Importação de Dadosde FatóresExógenos

PRISMA

Importação de DadosHistóricos

Banco de DadosMercado Global-

Espacial

FIGURA 1 - Banco de Dados Mercado Global-Espacial

Os dados de fatores exógenos utilizados foram valo-

res do PIB, Taxa de Juros, Rendimento Médio das Pessoas

Ocupadas, Indicador do Nível de Atividade – FIESP e Índi-ce de Preços ao Consumidor Amplo – IPCA [2], [3], [4].

O banco de dados relacional que armazena a informa-ção descrita está implementado no ambiente Oracle.

III. MERCADO GLOBAL

A previsão de mercado global determina a energiaconsumida e a demanda de potência solicitada pela totali-

dade de consumidores de uma região geográfica num in-

tervalo de tempo futuro. O interesse de estudo é as proje-ções do consumo de energia e demanda, medidos e

faturados pela concessionária. O setor elétrico tradicional-mente considera que o comportamento do consumo de

energia no futuro não se desviará da tendência verificadano passado.

Baseado neste princípio, ajusta-se uma curva aos da-dos históricos de consumo de energia empregando mode-

los estatísticos de regressão. Com a equação da curva épossível estimar a energia consumida no futuro. A previ-

são de demanda é baseada na projeção de consumo. Asso-

ciando informações de fatores de carga dos consumidoresou de curvas de carga típicas à projeção de consumo é

possível determinar as demandas.

A. Projeção de Energia e Número de ConsumidoresAs relações funcionais consideradas no escopo do

trabalho são a linear, a exponencial, a logarítmica e aquadrática. A metodologia prevê a determinação da curva

que melhor ajustou-se aos dados selecionados.

A regressão linear utiliza a equação da reta como rela-ção funcional e é apresentada em (1).

bxay += . (1)Os parâmetros “a” e “b” são obtidos a partir de pares

de dados “xi” e “y

i” oriundos de dados históricos referen-

tes a uma dada variável de interesse. Os dados históricos

fornecem a energia consumida (yi) em função do tempo (x

i).

As equações (2) e (3) fornecem os parâmetros “a” e “b”,

sendo que “n” é o número de leituras feitas sobre os dadoshistóricos.

2

11

2

111...

−

−=

∑∑

∑∑∑

==

===

n

ii

n

ii

n

ii

n

ii

n

iii

xx

yxxyna

(2)

n

xayb

n

ii

n

ii ∑∑

==−

= 11.

(3)

A Figura 2 apresenta o resultado da regressãocom ajuste pela função linear para o número de con-

sumidores residenciais da Bandeirante para o períodode 1987 a 2000.

�� 383

xw ln= (13)

0ln yB = (14)

De maneira semelhante à exponencial, a regressãotorna-se:

BwAz += . (15)A resolução para “y” é dada em (16).

BA exy .= (16)O consumo de energia residencial de Mogi das Cru-

zes, a partir do racionamento de 2001, apresentou um com-portamento dado por uma curva logarítmica como pode ser

observado na Figura 4.

FIGURA 3 - Regressão Exponencial

A relação funcional do modelo de regressãologarítmica é dada por (11).

Axyy .0= (11)A função acima, na modelagem, é linearizada obten-

do-se (12), (13) e (14).yz ln= (12)

FIGURA 4 - Regressão Logarítmica

O último modelo de regressão utilizado, a regressão

quadrática, é denotado pela relação funcional (17).

cxbxay ++= ..2 (17)A obtenção dos parâmetros “a”, “b” e “c” é feita atra-

vés da resolução do sistema de equações lineares definidopor (18), (19) e (20).

∑∑∑∑====

=++n

iii

n

ii

n

ii

n

ii xyxcxbxa

1

2

1

2

1

3

1

4 .... (18)

∑∑∑∑====

=++n

iii

n

ii

n

ii

n

ii xyxcxbxa

111

2

1

3 .... (19)

∑∑∑===

=++n

ii

n

ii

n

ii yncxbxa

111

2 ... (20)

A Figura 5 contém a regressão quadrática para o nú-mero de consumidores residenciais de Taubaté para todo o

período de dados disponíveis.

FIGURA 5 - Regressão Quadrática

FIGURA 2 - Regressão Linear

O modelo de regressão exponencial é denotado pela

relação funcional do tipo apresentada em (4).xKyy .0= (4)

Para a obtenção dos parâmetros “y0” e “K”, é aplica-

do em (4), em ambos os lados da igualdade, a funçãologaritmo obtendo-se (5) após alguns ajustes.

0ln.lnln yxKy += (5)Considerando (6), (7) e (8), faz o equacionamento re-

cair numa relação funcional linear, cuja resolução foi des-crita anteriormente.

yz ln= (6)

KA ln= (7)

0ln yB = (8)Assim, o modelo de regressão torna-se:

BxAz += . (9)

Cuja resolução para “y” é:).( BxAey += (10)

O ajuste do consumo de energia da classe comercialda cidade de Guarulhos para o período de janeiro/1987 e

dezembro/1997, mostrado na Figura 3, pode ter um bomresultado com uma curva exponencial.

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��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��!� ��"�#$$%384

A verificação de aderência permite verificar o quanto

à relação funcional adere aos dados históricos. Com tal

verificação é possível determinar qual é o melhor ajustepara um conjunto de dados históricos. A “Variância Resi-

dual” é o método utilizado para a verificação acima. Emalguns casos o valor da variância residual pode ser muito

maior que o valor máximo obtido na série histórica (mesmopara o caso mais favorável). A “Variância Residual” é obti-

da através de (21).

( )pn

yys

n

i

estimadoi

observadoi

r −

−=

∑=1

2

2 (21)

O parâmetro “p” é o número de graus de liberdade darelação funcional (para funções de 1o grau, p=1; para fun-

ções de 2o. grau, p=2).A modelagem também fornece projeções que conside-

ram a sazonalidade do consumo de energia. Nos estudos desazonalidade são identificadas as seguintes funções:

• Tendência: movimento persistente dos dados de obser-

vação numa determinada direção, que faz com que a sé-rie histórica apresente um comportamento assintótico.

• Sazonalidade: componente oscilatória que é constituídade variações cíclicas em torno da Tendência.

• Componente aleatória: constituída por flutuações quese caracterizam por sua irregularidade e não pode ser

expressa em função do tempo e não é considerada nametodologia.

O método utilizado foi a “Média Móvel Centrada”. Tal

método baseia-se na eliminação da sazonalidade dos valo-

res observados a cada mês, substituindo o valor específicode um mês pela média dos valores de um ano, sendo seis

meses antes e seis meses depois do referido mês. Este valoré obtido com o uso de (22). Os vários pontos obtidos a partir

desta média são ajustados com base numa das curvas des-critas anteriormente e representa a Tendência dos pontos.

( )12

yyy.5,0

y

5k

5kii6k6k

k

∑++=′

+

−=+−

(22)

O passo seguinte é a aplicação de “Fatores deSazonalidade” sobre a curva de Tendência. Os “Fatores de

Sazonalidade” (mensais) são obtidos pela somatória da

relação entre os valores dos dados históricos e os valoresde Tendência, avaliados em ciclos de 12 (doze) em 12 (doze)

meses. Assim, para um dado mês i (i=1...12), tem-se:

n

y

y

FS

n

1k 12*)1k(i

12*)1k(i

i

∑

′

== −+

−+

(23)

A partir da obtenção dos fatores de sazonalidade,aplicam-se os mesmos sobre a curva de Tendência (sobre

os respectivos meses, ciclicamente) e obtém-se a curva deSazonalidade:

12...1i;n...1kFS*yy )ik|k(kk ==′=′′ ∈ (24)

A regressão com sazonalização é apresentada na Fi-

gura 6 para o consumo Residencial de Guarulhos no perío-do de 1987 a 1994. O melhor ajuste é obtido com a curva

exponencial cujo coeficiente de correlação foi de 92,96%.

FIGURA 6 - Regressão Quadrática

Foi adotada uma opção para reduzir a influência dosdados mais antigos no desenvolvimento da regressão, ou

seja, o peso dos anos finais é maior no processo de previ-são. Por exemplo: um desconto de 10%/ano faz com que

cada ano tenha uma influência 10% menor na relação fun-cional, à medida que se distancia temporalmente (de ma-

neira decrescente) do último ano dos dados históricos con-

siderados.

B. Projeção de DemandaAs demandas de interesse para o Mercado Global

são as demandas faturadas de cada consumidor ou gru-po de consumidores faturados de forma binomial (con-

sumo e demanda). São duas as metodologias utilizadaspelo software para a determinação das demandas. A pri-

meira considera os fatores de carga históricos de cada

um dos consumidores e como resultado é obtida a proje-ção das demandas individuais de cada consumidor. A

segunda metodologia utiliza curvas de carga típicas pornível de tensão e as demandas obtidas serão referentes

a esses níveis.Para o perfeito entendimento deste texto é importante

mencionar que os termos demanda, consumo e fator decarga referem-se às características de cada sub-grupo

tarifário. Assim, nos sub-grupos que têm postos horáriosde ponta e fora de ponta, as demandas projetadas serão

calculadas para cada posto horário com base nos fatores

de carga de ponta e fora de ponta e na participação doconsumo de ponta e fora de ponta respectivamente.

B.1 Projeção de Demanda com Fatores de CargaA utilização desta metodologia é válida a partir do

estabelecimento de algumas premissas. Consideram-se

constantes, ao longo de todo período de projeção, a parti-cipação no mercado de cada unidade, o número de consu

�� 385

midores e seus respectivos fatores de carga. Com isso o

incremento do número de consumidores reflete-se no au-

mento de consumo de todos os consumidores e conse-

qüentemente nas demandas faturadas uma vez que o fator

de carga permanece constante.

Os passos da metodologia são relacionados a seguir:

1. Realiza-se o estudo de projeção de mercado e obtêm-se

as previsões dos montantes de energia que serão con-

sumidos no futuro pelos consumidores foco do estudo,

por exemplo os consumidores industriais do grupo A

(atendidos em tensão acima de 2,3 kV) de toda a área de

concessão.

2. Neste passo é necessário identificar na Base de Dados

Históricos as informações de consumos e demandas

mensais dos consumidores foco do estudo de um perío-

do de referência. O período de referência é composto por

meses nos quais serão calculados os fatores de carga de

cada consumidor e a participação em termos de energia

que cada consumidor tem. Como já falado anteriormente,

estes dois dados calculados permanecerão constantes

para o período de previsão.

3. A energia projetada de acordo com o passo 1 será distri-

buída pelos vários consumidores segundo sua partici-

pação determinada no passo 2. Desta forma é determina-

do para cada consumidor o seu consumo no período de

projeção em estudo.

4. Usando os fatores de carga calculados no passo 2 e as

energias projetadas de cada consumidor obtidas no pas-

so 3, chega-se na previsão de demandas “registradas”.

5. Um último tratamento tem de ser feito para “ajustar” as

demandas “registradas” projetadas haja visto que o in-

teresse é nas demandas faturadas. Esta correção é feita

individualmente por consumidor, utilizando a relação

entre demandas faturadas e demandas registradas da

referência.

Se os dados projetados forem em base anual, a refe-

rência deverá ser de doze meses ou múltipla de doze, de

maneira a calcular a participação de cada consumidor em

cada mês sobre o total do ano. O consumo projetado anual

é distribuído entre os consumidores da referência para cada

mês do ano segundo sua participação. A partir desta dis-

tribuição e dos fatores de carga mensais são determinadas

as demandas “registradas” projetadas, que sofrerão um

ajuste conforme descrito no item 5.

B.2 Projeção de Demanda com Curvas de Carga TípicasO objetivo deste item é apresentar a metodologia uti-

lizada para a determinação de demanda faturada utilizando

curvas de carga de 24 pontos originadas dos estudos de-

senvolvidos pela área de tarifas da Bandeirante.

No entanto, antes de iniciar-se a descrição da

metodologia, é necessário fazer algumas observações so-

bre as informações disponíveis. Os dados de curva de car-

ga não estão separados por classe de consumo, mas sim

por nível de tensão. Os resultados que empregam esta

metodologia fornecem informações por nível de tensão.

As curvas de carga foram obtidas de análises realiza-das em medições de diversos consumidores atendidos em

tensão maior ou igual a 13.200 kV, de toda a área de conces-são. As curvas foram agrupadas de acordo com suas ca-

racterísticas obtendo-se curvas típicas de parcelas do mer-cado de um determinado nível de tensão. As curvas utiliza-

das são de dias úteis e em “pu” da média. Ao utilizá-lasdeve-se incorporar ajustes referentes a sábados e domin-

gos através de fatores de ponderação (sábado e domingo)

e também serem ajustadas ao tamanho do mercado que amesma representa.

Os dados extraídos de uma curva “j” do estudo decurvas de carga típicas são:

• Participação no nível de tensão (%PARj);

• Ponderação de sábado (PSj) da curva “j” definido como

a relação entre o consumo do sábado e o consumo de diaútil;

• Ponderação de domingo (PDj) definido como a relação

entre o consumo do domingo e o consumo de dia útil;

• Demanda horária em “pu” da média (DHj);

• Demanda média (DMEDj) obtida pela média das deman-

das horárias;

• Demanda media de ponta (DMEDPj) obtida pela média

das demandas horárias de ponta;

• Demanda media de fora de ponta (DMEDFPj) obtida pela

média das demandas horárias de fora de ponta;

• Demanda máxima de ponta (DMAXAiP

j);

• Demanda máxima de fora de ponta (DMAXAiFP

j).

Como hipótese neste trabalho tem-se que as curvas

de carga não se alteram com o tempo como também sua

participação no mercado.A seguir serão descritos os passos da metodologia

para a determinação de demanda utilizando curvas de car-ga típicas:

1. Realiza-se o estudo de projeção de mercado e obtêm-seas previsões dos montantes de energia que serão con-

sumidos no futuro pelos consumidores de alta tensão detoda a área de concessão.

2. Obtêm-se os coeficientes de participação no consumo

de energia “FA” de cada nível de tensão “i” para osperíodos seco e úmido considerando uma período de

referência “R” nos dados históricos com (23) e (24), ondeMWHA

iS

R e MWHA

iU

R são as energias consumidas nos

períodos seco e úmido do nível de tensão “i” da referên-cia respectivamente e MWHTAT

R é a energia total da alta

tensão da referência. Os níveis de tensão são A1, A2,A3 e A4.

R

Rii

MWHTAT

SMWHASFA = (23)

R

Rii MWHTAT

UMWHAUFA = (24)

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��!� ��"�#$$%386

3. Na seqüência é obtido o mercado projetado para cada

nível de tensão e período sazonal do ano (seco-

PMWHAiS e úmido-PMWHAiU) utilizando a projeção deconsumo de alta tensão (PMWHTAT) e os coeficientes

de participação calculados por (23) e (24).SFAPMWHTATSPMWHA ii ×= (25)UFAPMWHTATUPMWHA ii ×= (26)

4. O mercado projetado por nível de tensão é distribuído

para as curvas típicas “j” de cada nível, utilizando-se aparticipação da curva no nível de tensão (%PARj). Por

exemplo: três curvas típicas que representam 70%, 20%

e 10% respectivamente e o mercado projetado para operíodo seco é 900.000 MWh, assim 630.000MWh são

representados pela curva 1 (70%), 180.000 MWh pelacurva 2 (20%) e 90.000 MWh pela curva 3 (10%). Os

consumos projetados para os períodos seco e úmido donível de tensão “i” representado pela curva “j” são da-

dos por (27) e (28). O consumo projetado anual(PMWHA

iT

j) é a soma dos consumo projetados dos perí-

odos seco e úmido (29).SPMWHAPAR%SPMWHA ijji ×= (27)UPMWHAPAR%UPMWHA ijji ×= (28)

jijiji UPMWHASPMWHATPMWHA ×= (29)5. Para cada nível de tensão e curva típica são obti-

dos os consumos projetados de ponta e fora de ponta paraos períodos seco e úmido, representados por PMWHA

iSP

j,

PMWHAiUP

j, PMWHA

iSFP

j e PMWHA

iUFP

j. Os consumos

projetados de ponta seca e úmida do nível de tensão “i”

representado pela curva “j” são dados por (30).;

NDMPPDNSPPSNDUP

NDMSPPDNSSPPSNDUSPTPMWHADMEDP3SPPMWHA

jj

jjjijji ×+×+

×+×+×××= (30)

NDMPPDNSPPSNDUP

NDMUPPDNSUPPSNDUUPTPMWHADMEDP3UPPMWHA

jj

jjjijji ×+×+

×+×+×××= (31)

Onde:

• NDUSP é o número de dias úteis do período seco proje-

tado;

• NSSP é o número de sábados do período seco projeta-

do;

• NDMSP é o número de domingos do período seco pro-

jetado;

• NDUUP é o número de dias úteis do período úmido

projetado;

• NSUP é o número de sábados do período úmido proje-

tado;

• NDMUP é o número de domingos do período úmido

projetado;

• NDUP é o número de dias úteis do ano projetado;

• NSP é o número de sábados do ano projetado;

• NDMP é o número de domingos do ano projetado.

O consumo fora de ponta é obtido pela diferença:

jijiji SPPMWHASPMWHASFPPMWHA −= (32)

jijiji UPPMWHAUPMWHAUFPPMWHA −= (33)

6. Com os consumos de ponta e fora de ponta para os perí-odos seco e úmido é possível determinar as respectivas

demandas utilizando as seguintes relações:

( )NDMPPDNSPPSNDUP24

TPMWHAPDMAXAPPDMAXA

jj

jijiji ×+×+××= (34)

( )NDMPPDNSPPSNDUP24

TPMWHAFPDMAXAFPPDMAXA

jj

jijiji ×+×+××= (35)

Onde DMAXAiP

j é a máxima demanda projetada horá-

ria da ponta, do nível de tensão “i”, da curva de carga “j”,

e DMAXAiFP

j é a demanda projetada horária máxima de

fora de ponta, do nível de tensão “i”, da curva de carga “j”.

7. Por fim, deve-se fazer um ajuste da demanda máximahorária obtida no item 6 para a demanda com intervalo

de integração de 15 minutos. O ajuste é feito através

de um fator determinado pela relação entre o somatóriodas demandas registradas do nível de tensão da refe-

rência (dados históricos) e o somatório das demandashorárias do nível de tensão calculadas com base nas

curvas típicas e no consumo da referência. Um últimotratamento tem de ser feito para considerar as diferen-

ças entre demandas “registradas” e as contratadas.Este ajuste é feito com base na relação entre o

somatório de demandas contratadas e o somatório dasdemandas registradas do mesmo nível de tensão da

referência histórica utilizada.

IV. PREVISÃO COM FATÓRES EXÓGENOS

Visando a previsão de carga global considerando fato-res exógenos, pode-se utilizar técnicas de regressão linear

para encontrar a solução deste problema, onde, o valor daenergia consumida, num período determinado, pode estar

correlacionado com uma ou mais variáveis explicativas.Para expressar o consumo de energia em função de

duas ou três variáveis explicativas utiliza-se um modelo de

regressão múltipla. Neste modelo, considera-se uma únicavariável dependente, porém duas ou três variáveis inde-

pendentes (explanatórias). A análise tem o objetivo de es-tabelecer uma equação que possa ser usada para predizer

valores de “y” para valores dados das diversas variáveisindependentes. A finalidade de variáveis independentes

adicionais é melhorar a capacidade de predição em con-fronto com a regressão línea simples [5].

Considerando o caso em que a variável aleatória “y”sofra influencia de três variáveis explicativa “x

1” “x

2” e

“x3”. O modelo teórico correspondente é:

y = a + b1 x

1 + b

2 x

2 + b

3 x

3 + U (36)

Onde a + b1 x

1 + b

2 x

2 + b

3 x

3 é a parte funcional de “y”;

e “U” é a parte aleatória ou resíduo de “y”, que deve apre-sentar, como no modelo de regressão linear simples, as

propriedades:U

i = N (0; ó2);

Ui são independentes.

Os modelos de regressão múltipla para cada tipo de

consumo estão associados às séries históricas de indica-dores específicos apresentados na Tabela IV.1, permitindo

expressar os consumos em função das respectivas variá-

veis explicativas.

�� 387

TABELA 1Séries Históricas IndicadoresClasse Código Série HistóricaRES PPCA PIB mensal - valores constantes (R$ milhões) - Deflator IPCARES 1608 Rendimento médio das pessoas ocupadas - por setor de atividade - Total - Índice - MRES 1626 Taxa de desemprego - região metropolitana - São Paulo (na semana) - Var. % Men. - MRES 4390 Taxa de juros - Selic acumulada no mês - % a.m. - MCOM PPCA PIB mensal - valores constantes (R$ milhões) - Deflator IPCACOM 1611 Rendimento médio das pessoas ocupadas - por setor de atividade - Comércio - Índice - MCOM 1628 Taxa de desemprego - por setor de atividade - Total (na semana) - Var. % Men. - MCOM 4390 Taxa de juros - Selic acumulada no mês - % a.m. - MIND PPCA PIB mensal - valores constantes (R$ milhões) - Deflator IPCAIND 1609 Rendimento médio das pessoas ocupadas - por setor de atividade - Industria de transformaçãoIND 7359 Indicador do nível de atividade (1991=100) - Fiesp - Índice - MIND 4390 Taxa de juros - Selic acumulada no mês - % a.m. - M

Dentre os módulos implementados no software dePrevisão de Mercado, encontra-se o módulo de regressão

linear múltipla, onde podem ser utilizados indicadores es-pecíficos (variáveis explicativas) para os tipos de consu-

mo de energia (residencial, comercial, industrial).

A Figura 7 apresenta a tela do módulo de fatoresexógenos, onde pode-se ver a projeção do PIB corrigido

pelo IPCA, com base nos dados do período de 1996 a 2002.

o crescimento futuro da carga, mesmo que seja definido de

maneira inadequada, forçada ou implícita. Willis alerta para

que o planejador realize esta previsão com precisão, aten-

dendo as necessidades do planejamento [6].

A previsão espacial não se limita a estimar uma certa

magnitude de carga, mas também prevê sua distribuição

geográfica, ou seja, onde a carga estará localizada e onde

irá crescer.

Quanto à divisão da área de planejamento, não existe

um critério único. O critério empregado, na maioria das

vezes, responde ao tipo de informações disponíveis sobre

cada área. Desta forma, é possível encontrar uma divisão

de acordo com a área de influência do equipamento (por

exemplo, subestações, alimentadores ou transformadores)

ou, então, uma divisão uniforme, particionando a área em

quadrículas, com uma dimensão apropriada às necessida-

des e disponibilidades da concessionária.

Existem vantagens e desvantagens nas duas formas

de representação do espaço elétrico. No entanto, o méto-

do baseado em quadrículas parece ser capaz de produzir

melhores resultados. Em contrapartida, possui um custo

adicional no que se refere à obtenção dos dados [6], limi-

tando a sua utilização.

A solução adotada para a realização dos estudos de

mercado espacial, integra o ferramental de projeção do

mercado global coma a plataforma de estudos de planeja-

mento existente na empresa - software SISPLAN. O

SISPLAN tem disponível um ambiente de interface gráfica

e módulos para realizar simulações das redes elétricas geo-

referenciadas. O programa de estudos de mercado fornece

dados de energia e demanda para o SISPLAN.

Os dados dos consumidores de baixa tensão são as

energias anuais projetadas de cada classe por município.

No módulo de mercado do SISPLAN, são calculadas as

taxas anuais de crescimento das classes para o período de

estudo. Estas taxas ditam a evolução do carregamento dos

transformadores de distribuição.

Os consumidores de média tensão que estão repre-

sentados no SISPLAN são aqueles alimentadados em ten-

são primária de distribuição (A4 e A3a). As demandas

projetadas desses consumidores, calculadas no software

de projeção de mercado, são transferidas diretamente ao

SISPLAN.

Com as projeções das cargas dos transformadores de

distribuição e das demandas dos consumidores de tensão

primária obtêm-se o carregamento futuro dos alimentadores

primários e das subestações. O crescimento espacial da

carga é estabelecido segundo a segmentação do mercado

atendido. A metodologia define de forma mais precisa a

evolução do mercado espacial do que a aplicação de taxas

globais de crescimento.

A Figura 8 apresenta uma tela do módulo de previ-

são espacial de mercado do software SISPLAN. O

software possibilita ainda a especificação, pelo planejador,

FIGURA 7 - Tela do módulo de Fatores Exógenos

V. CENÁRIOS DE PREVISÃO

As previsões do mercado global determinadas para o

horizonte de previsão permitem escolher o cenário de pre-visão que pode ser utilizado na previsão espacial de carga.

Os cenários a serem considerados para proceder àalocação de carga futura no espaço geográfico,

correspondem às seguintes premissas:

• Cenário de previsão considerando as previsões basea-das em séries históricas de consumo de energia.

• Cenário de previsão considerando fatores exógenos, (PIB,Taxa de Juros, etc.).

• Cenário de previsão considerando estimativas e julga-mento de projeções definidas pelo planejador.

VI. MERCADO ESPACIAL

A previsão de carga, juntamente com os problemas

levantados através de um diagnóstico do sistema de distri-buição, permite dimensionar a expansão do sistema elétri-

co de forma adequada.Um ponto importante a considerar é que o planeja-

mento da expansão dos sistemas de potência sempre incluiuma previsão da distribuição espacial da carga. Isto é ne-

cessário porque qualquer plano de expansão (ou não ex-pansão) é baseado em algum conjunto de premissas sobre

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de novas cargas a serem atendidas pela rede, com a

identificação de sua localização geográfica e valores de

demandas previstos.

FIGURA 8 - Tela do módulo de Mercado do SISPLAN

VII. CONCLUSÕES

Os estudos de mercado global utilizando as

metodologias descritas neste trabalho envolvem um gran-de número de dados. As ferramentas que foram desenvol-

vidas com base nestas metodologias podem processar deforma ágil e interativa os dados históricos da Bandeirante

Energia. A visualização destes dados em formato gráficoagiliza a análise dos resultados das regressões.

A utilização de fatores exógenos permite obter pre-

visões para serem comparadas com as previsões realiza-

das com séries históricas que não consideram estes fa-

tores e escolher a melhor alternativa. É possível gerar

diversos cenários de mercado e testar como a diversida-de destes resultados pode afetar as decisões nas diver-

sas áreas da empresa.O planejamento dos sistemas de distribuição utilizan-

do os dados gerados pela área de mercado aprimora seusresultados ao considerar a evolução espacial da carga. Isto

só foi possível devido a integração da plataforma SISPLANcom a de estudos de mercado.

É importante ressaltar que a previsão de mercado de

energia elétrica depende em muito da experiência do pro-fissional responsável por sua execução. Ao disponibilizar

ferramentas que agilizem o processamento de informações,aumenta-se o tempo de análise e mais cenários podem ser

concebidos. As previsões de mercado resultantes serãomais consistentes e próximas da realidade futura.

VIII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] P. R. Njaim. “Metodologias para Planejamento de Sistemas deDistribuição: Estado-da-Arte e Aplicações(1995)

[2] Banco Central do Brasil. Em: www.bc.gov.br

[3] IBGE. Em: www.ibge.gov.br

[4] M. A. S. Vasconcellos, M. E. Garcia. Fundamentos de Econo-mia. Editora Saraiva. São Paulo. 2000.

[5] Spyros Makridakis. Forecasting Methods and Applications.John Wiley & Sons. 1983.

[6] H. Lee Willis. Spatial Load Forecasting, New York, MarcelDekker, Inc., 1996.

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RESUMO

Este trabalho relata os resultados do estudo desenvolvido noâmbito do programa de P&D da COELBA [1], que teve comoobjetivo contribuir com as áreas de planejamento da COELBAna gestão de dados e obtenção de informações de curvas decarga, com ênfase nas aplicações de gerenciamento de cargapelo lado da demanda e na exploração de suas potencialidadesno alongamento do perfil dos investimentos recomendadospelo planejamento da expansão do sistema e na melhoria decondições de operação, bem como na melhoria das informa-ções necessárias ao acompanhamento do mercado e estudostarifários. O foco foi centrado na investigação ou exploraçãodos dados oriundos dos registradores eletrônicos instaladosnas subestações distribuidoras, nos clientes horo-sazonais enas informações fornecidas pela supridora medidas nassubestações fronteiras. O resultado do trabalho foi consolida-do no software denominado “SGLD”, que disponibiliza in-formações e índices que permitem um melhor conhecimentodo mercado atendido e das potencialidades de intervenção nasua demanda, auxiliando diretamente o processo decisório dosistema elétrico. Assim, oferece elementos que permitemevitar a expansão da rede fundamentada simplesmente na de-manda máxima, que desde muito orienta tais investimentos,induzindo para análise de recorrência e permanência, e outrosíndices, reveladores do nível de uso do sistema elétrico.

Também proporciona uma ferramenta de simulações permi-tindo aplicar as técnicas de GLD, via preenchimento de vales,corte da demanda máxima, aplicação de programas de eficiên-cia energética etc, avaliando sua influência no sistema elétricoem base diária, horária, mensal ou anual.

I. INTRODUÇÃO

Os estudos de planejamento da expansão e da opera-

ção dos sistemas elétricos têm como alvo viabilizar o aten-dimento à demanda de energia elétrica, com padrões de

qualidade compatíveis com as necessidades dos clientes,com as definições legais do poder concedente e com ní-

veis satisfatórios de rentabilidade dos seus investimen-

tos.Importante para o atendimento a esse último

condicionante é a otimização do uso dos ativos represen-tados pela rede elétrica em operação, o que significa alon-

gar o perfil dos investimentos, adiando aqueles que nãorepresentem prejuízo ao atendimento ao mercado.

É fato que o processo decisório do planejamento ocor-re em um ambiente de incertezas, onde demandas não

determinística e sazonais, compostas por classes com dife-rentes níveis tarifários, produzem a remuneração dos in-

vestimentos na rede elétrica. Assim, para uma melhor ava-

Metodologia para Planejamento eAcompanhamento de Programas de GLD emMercado com Crescimento não Tradicional

Eduardo H. C. Chagas, Ariosto D. da Luz, Maria João C.Muccini. Francisco A Soares Jr, COELBA; JorgeE. S. Marâmbio, Sebastião O. Santos, NORSUL Engenharia; Adonias M. S. Ferreira, ESEB 1

liação da rentabilidade e dos riscos associados a cada de-

cisão de investimento, torna-se cada vez mais importante ouso de recursos que permitam reduzir incertezas.

Incertezas podem ser minimizadas, com o melhor co-

nhecimento do sistema (oferta) e a forma do uso da energia(uso final). O conhecimento do perfil da demanda é crucial

para melhorar os atuais níveis de sua previsibilidade e parasimular possibilidades de interferência no seu comporta-

mento. A análise dos registros das medições de energianas subestações e clientes permite identificar as oportuni-

dades de melhoria do fator de carga e de modulação dacarga do sistema, via relacionamento com o cliente.

Relacionamentos com o cliente, visando o

gerenciamento da carga, podem ser estabelecidos em vári-os níveis, sendo o primeiro e o de menor custo, a adminis-

tração da carga. O segundo compreende as ações voltadaspara a melhoria de processos e o terceiro nível abrange os

projetos de eficientização da tecnologia utilizada nos equi-pamentos responsáveis pela produção. Este conjunto de

processos é englobado no conceito de Gerenciamento peloLado da Demanda – GLD.

Assim entendido, o GLD pode ser um dos instrumen-tos para auxiliar o processo de planejamento, com vistas a

direcionar a demanda para pontos operativos de maior efi-

ciência energética e econômica.O presente projeto foi motivado e concebido a partir

da experiência com ações de gestão da demanda que foramdesenvolvidas com o objetivo de viabilizar o suprimento

de eletricidade à Região Oeste da Bahia, a qual vinha sen-do ameaçada por limitações do sistema de transmissão.

Assim, neste estudo foi efetuado um caso estudo,aplicado a essa região - uma nova fronteira agrícola em

expansão, onde um crescente número de projetos agríco-las, com modernos sistemas de irrigação com pivô central

constituem um mercado não tradicional

As taxas de crescimento da demanda registradas naRegião Oeste da Bahia têm sido elevadas, da ordem de

20%,e de difícil previsibilidade. Essa dificuldade, decorredas incertezas, temporais de concretização, entre as con-

sultas de atendimento de novos clientes irrigantes (comvalidade de 06 meses), cuja resposta dá suporte para pe-

didos de crédito bancário para financiar os ramais de aces-so à rede, e a solicitação de conexão. Verificou-se que do

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total de consultas liberadas anualmente valores da ordem

de 25% se efetivam.

Deslocamentos dos horários de consumo tem sidonegociados com produtores rurais, que foram seleciona-

dos com base na experiência e em estudos expeditos. Ava-liações simplificadas, efetuadas a posteriori, detectaram

mudanças nas curvas de carga das subestações envolvi-das sem, contudo, identificar o efeito real das medidas

implementadas. Os resultados obtidos demonstraram a im-portância e as potencialidades do GLD como instrumento

de planejamento e evidenciaram, também, que sua intensi-

ficação somente poderia se dar na medida em que fossemdisponibilizadas informações e metodologia adequada para

seu planejamento e acompanhamento. A ampliação desseprograma dependeria, portanto, de um aprofundamento

analítico e do uso de ferramentas que permitissem umaorientação mais segura para avaliar o impacto na distribui-

ção e transmissão e evitar o deslocamento do problemapara outros horários ou outros segmentos da rede elétrica.

A supervisão operacional dos sistemas elétricos, apoi-ada na telemedição e o telecontrole, vêm assumindo a con-

dição de marco de atualização e inovação tecnológica na

COELBA e no setor elétrico brasileiro, disponibilizandodados preciosos, muitas vezes subutilizados pela falta de

metodologias e ferramentas que permitam a exploração desuas potencialidades.

O projeto aqui apresentado pretende preencher partedessas lacunas, viabilizando a disponibilização de infor-

mações importantes para a introdução de aperfeiçoamen-tos nos processos, no planejamento da operação e da ex-

pansão da rede elétrica, na previsão de mercado e na ges-tão da demanda.

II. DIRETRIZES E METODOLOGIA

O foco principal deste trabalho dirige-se para os pro-

gramas de GLD, seguido pelas discussões sobre a contri-buição das informações disponibilizadas, para a melhoria

das previsões de mercado.A primeira etapa do trabalho ocupou-se da caracteri-

zação do problema, do levantamento do estado da arte, daavaliação dos fluxos internos de dados de medições e da

definição da proposta para a formação da base de dados.

A fase seguinte se preocupou com a caracterização da car-ga, composição das curvas de carga, captura de parâmetros

e produção de indicadores estatísticos, por subestaçõesindividuais e sua composição no sistema de transmissão.

O terceiro módulo foi orientado para a identificação e ava-liação dos impactos de medidas de gerenciamento de carga

e para a definição do potencial e requisitos para a implanta-ção de programas de GLD;

Esse processo consolidou-se no desenvolvimento dosoftware SGLD. Além disso, buscando acrescentar recur-

so para a caracterização de perfis típicos de uso da energia

elétrica foi incluída no SGLD uma rotina, não prevista inici-

almente, que se propõe a identificar e tipificar curvas de

carga que apresentam perfis com certos graus de

homogeneidade.Na última etapa foi efetuado um caso estudo, aplica-

do à Região Oeste da Bahia, para: demonstrar a aplicaçãoda metodologia e o suporte de informática; identificar os

impactos das medidas de gerenciamento de demanda queforam implementadas no ano 2000; demonstrar a possibili-

dade de determinação do potencial de aprofundamento doprograma de gerenciamento de demanda.

III. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

III.1. medição e gestão de dadosOs resultados de modelagens dependem da qualida-

de das premissas e dos dados utilizados. Assim, foi dada

especial atenção à concepção, implantação e manutençãode um fluxo sistemático de coleta, tratamento e

armazenamento de dados e informações.Os dados utilizados provêm de três processos de

medição: nas subestações de fronteira, de responsabi-lidade da supridora; nas subestações de distribuição;

das medições efetuadas nos pontos de conexão do

consumidor.Essas três fontes de dados foram contempladas no

Programa SGLD. No caso das subestações distribuidorase dos consumidores, os dados são obtidos através das

medições digitais, coletadas mensalmente a partir das “me-mórias de massa”. O formato dos dados e a sua disposição

nas memórias dos registradores atende à norma NBR –14.522 “Intercâmbio de Informações para Sistemas de Me-

dição de Energia Elétrica”. Para os consumidores irrigantes

horo-sazonais a memória de massa é lida apenas para ca-sos específicos.

A supridora fornece mensalmente os dados de todosas subestações fronteira, para período de integralização de

15 minutos e 60 minutos.Foram definidos os fluxos de informações necessári-

os para atender aos requisitos de atualização e manuten-ção do banco de dados que constituem a base do SGLD.

Foi discutida a sistemática das informações dos registrosdos consumidores que, hoje, não tem os registros requisi-

tadas e armazenados sistematicamente, limitando estudos

posteriores.III.2. Estudos de Mercado

Para as aplicações tradicionais de planejamento daexpansão e da operação dos sistemas elétricos, as conces-

sionárias de distribuição de energia elétrica utilizam-se deprojeções de demanda obtidas a partir da aplicação de

“métodos econométricos”.Os recursos de informática, que estão sendo

disponibilizados para a análise das curvas de carga, contri-buirão para tornar mais fácil e confiável a obtenção de

informações, principalmente as relativas ao acompanha-

mento das previsões de carga a nível de barramento,

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subestação, subsistema e até vários subsistemas.

As informações requeridas representam as demandas,

por meio de parâmetros, que indicam demanda máximas,médias e mínimas de curvas de cargas de pontos específi-

co da rede.O SGLD, com recursos para fácil visualização de dife-

rentes curvas de carga e para a obtenção de parâmetros,certamente, permitirá um salto de qualidade na disponibili-

dade de informações.Esses recursos, que propiciam maior facilidade para a

análise de fatores de carga, sazonalidades e curvas de per-

manência de carga, por exemplo, podem, de forma comple-mentar às informações tradicionais de mercado, indicar si-

tuações cujas violações de critérios não justifiquem certosinvestimentos, em razão de sua baixa recorrência.

Para o estudo de mercados não tradicionais e em es-tudos que necessitam maior riqueza de informações sobre

os pontos de carga sob avaliação, são usuais os “modelosde uso final”.

Os “modelos de uso final” tratam as informações dedemanda com maior grau de desagregação do que os “mo-

delos econométricos” e assumem uma abordagem de en-

genharia, onde o uso da eletricidade é estimado a partirdos detalhes de usos da energia pelo consumidor.

Uma aplicação típica para esta metodologia seria ogerenciamento de grandes cargas de irrigação, que não

apresentam crescimento vegetativo estável, como ocorrena Região Oeste da Bahia, fato que requer o conhecimento

da forma das curvas de carga, indicadores de sazonalidades,com detalhamento nos nível de subestação, classe de con-

sumo, consumidores individuais ou em grupo.

III.3. GERENCIAMENTO PELO LADO DADEMANDA - GLD

O GLD muda a atitude passiva da concessionária, quedeixa de se sujeitar ao resultado aleatório da forma de uso da

energia pelo cliente, que era vista como uma variável fora decontrole, para adotar uma atitude pro-ativa, na qual o traba-

lho conjunto com o cliente permite identificar potencialidadese influenciar o uso da energia, tanto no que se refere à quan-

tidade, quanto aos horários de sua utilização, produzindoganhos de parte a parte. Através da melhoria do fator de

carga a empresa pode melhorar a rentabilidade de seus in-

vestimentos e, ao mesmo tempo, os usuários da energiapodem usufruir de benefícios de redução de custos, pela

otimização das parcelas que compõem a equação da tarifabinômia, que considera o consumo e a demanda.

Para estimular a adesão de consumidores, podem serconsiderados incentivos financeiros e não financeiros, que

podem ser dados a qualquer agente envolvido, direta ouindiretamente, com o aspecto específico do uso de eletrici-

dade enfocado pelo projeto.

No entanto, o primeiro passo para a concepçãode projetos de GLD deve ser o claro estabelecimento

do nível do alcance dos objetivos pretendidos pela con-

cessionária.

No primeiro nível os objetivos podem constituir umaestratégias empresarial, que busca resultados de médio e

longo prazo, visando a melhoria da rentabilidade de inves-timentos da empresa e do relacionamento com os clientes.

Em um segundo nível, situam-se os objetivos táticos,que orientam ações conduzidas pelo setor de planejamen-

to de expansão da rede, quando são examinadas alternati-vas de GLD, com vistas ao adiamento ou modificação do

perfil e redução de investimentos.

No terceiro nível, os objetivos operacionais assu-mem o foco do projeto e o objetivo central é a redefinição

da forma da curva de carga para resolver problemasoperacionais de curto prazo em determinados pontos do

sistema.Os programas de GLD podem ter diferentes perfis, a

depender dos objetivos definidos pela concessionária edo tipo de cliente alvo, mas, de uma forma geral, adotam

alguns dos seguintes mecanismos:- Limitação do Pico de Demanda, visando reduzir a de-

manda de consumidores durante determinados horários;

- Programa de Conservação Estratégica, cujo objetivo éreduzir o consumo de energia sazonalmente ou ao longo

de todo o ano, principalmente através de melhoria naeficiência do uso final da energia elétrica;

- Programa de Preenchimento de Vales, cujo objetivo épromover um aumento de consumo de energia elétrica

nos períodos fora de ponta;

- Programa de Crescimento Estratégico de Cargas, cujo

objetivo é aumentar, seletivamente, o consumo de ener-gia elétrica, sazonalmente ou ao longo de todo o ano.

Mesmo sem dispor de um programa estruturado degerenciamento de demandas, em diferentes momentos, a

COELBA desenvolveu ações que visavam uma adequaçãode curvas de carga às condições do sistema, enquadráveis

em todos os perfis anteriormente citados.Os controladores em chuveiros elétricos, instalados

em Vitória da Conquista, são exemplos de ações para alimitação de picos de demandas. Exemplos de ações de

preenchimento de vales, são os casos de suprimento a

novos clientes em cujo contrato de atendimento é incluídocomo condicionante que operem apenas em períodos fora

de ponta, como forma de viabilizar o atendimento em siste-mas já saturados. Os programas de oferta de bônus na

aquisição de equipamentos eficientes (aparelhos de ar con-dicionado e refrigeradores) enquadram-se na estratégia dos

programas de Crescimento Estratégico de Cargas.Exemplos de ações com perfil de Conservação Estra-

tégica são os projetos de eficientização energética de in-dústrias, escolas e hospitais, que têm sido efetuados pela

COELBA no âmbito do seu Programa de Eficientização

Energética.

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Os projetos de GLD, a depender de seus objetivos

específicos, utilizam-se de vários recursos, dentre os quais:

recursos de administração de contratos de fornecimentode energia; melhoria dos processos de produção e de efici-

ência energética; uso de tecnologias e equipamentos maseficientes.

As ações de gerenciamento da demanda que foramconduzidas na Região Oeste da Bahia nos anos 1998 a

2000 são exemplos de ações que se enquadram no primeirorecurso, acima citado. Uma ação, aplicável à classe irrigante,

e enquadrável no segundo grupo, seria a promoção do uso

mais eficiente da energia elétrica a partir do uso mais racio-nal da água utilizada no processo de irrigação. No terceiro

grupo de recursos enquadra-se, por exemplo, um programade substituição de sistemas de irrigação por outros mais

eficientesOutro modo importante de alterar o comportamento

do consumidor é através do chamado “sinal tarifário ou depreço”. A estrutura tarifária é uma ferramenta poderosa a

ser usada em programas de GLD para mudar o perfil dademanda.

As portarias 033/DNEE/88 e 105/DNAEE, de 03/04/92

relativa a classe irrigante podem ser consideradas comoum recurso de gestão de demanda.

A sinalização de preço aplicada de forma generalizadaem uma região, a Região Nordeste por exemplo, pode pro-

duzir uma contribuição para uma otimização sob o pontode vista da geração, no entanto, pode, simultaneamente,

conduzir a um afastamento do ponto ótimo sob o ponto devista do sistema elétrico de uma dada sub-região. Um exem-

plo é a superação do sistema de transmissão ocorrido naRegião Oeste da Bahia em decorrência da concentração de

irrigantes nos sábados, dias considerados como fora de

ponta para fins tarifários. O SGLD auxilia na identificaçãodos efeitos do vetor tarifário no perfil da curva de carga e

consequentemente na formulação de horários para evitardeslocamentos de situações não desejadas.

Um projeto de GLD é um processo que requer, além doconhecimento do sistema elétrico e da definição das ações

de GLD, aplicáveis em cada caso, uma análise dos impac-tos e custos de cada ação especificada.

Sendo um projeto que atende a interesses, tanto da

concessionária quanto do consumidor, requer aquantificação dos benefícios e custos sob a ótica de am-

bos. À esta quantificação ainda é possível agregar avalia-ções sob o ponto de vista da sociedade, onde ganhos, tais

como, oportunidades de trabalho e benefícios ambientaisseriam contemplados. Essas externalidades, os benefícios

sociais, são em geral de difícil quantificação e conversãoem valores monetários, mas representam elementos impor-

tantes para a explicitação dos resultados do projeto sob oprisma da responsabilidade social empresarial.

Sintetizando, um programa de GLD compreende sete

etapas básicas:

• estabelecimento, pela concessionária, dos objetivos e

dos tipos de projetos que poderão ser contemplados;

• desenvolvimento de estudos para a determinação dascargas, que possuem potencialidades que as credenciem

a ser objeto de gerenciamento;• identificação dos projetos e ações cabíveis, com a esti-

mativa dos seus impactos sobre o uso e consumo deeletricidade dos consumidores envolvidos no projeto;

• avaliação das relações benefício / custo das diversasmedidas identificadas; tanto os benefícios quanto os

custos devem ser avaliados sob os pontos de vista da

empresa, dos clientes e da sociedade;• a concessionária detalha o projeto de cada medida eco-

nomicamente atrativa;• estabelecimento de responsabilidades e implantação das

medidas;• avaliação dos resultados do programa.

III.4. SUPORTE DE INFORMÁTICA

O Programa SGLD, foi desenvolvido para a aplicaçãodos conceitos concebidos neste estudo para a análise dos

dados de medição e para a sua aplicação em projetos de

GLD. Uma descrição do modelo analítico do SGLD é apre-sentada a seguir e uma visão mais estruturada do suporte

de informática pode ser obtida no “Manual do Usuário doPrograma SGLD”.

A primeira função do SGLD corresponde ao cadastra-mento de elementos do sistema, tais como subestações da

supridora, subestações da distribuidora e clientes.Dentre as flexibilidades de análise está a possibilida-

de de definição do intervalo de tempo a ser considerado

antes e após a hora de ponta, de forma a visualizar melhora condição de exploração, simulação e verificação de resul-

tados. São utilizados os conceitos de Ponta Legal, segun-do Portaria 033/DNAEE e de “Ponta Dinâmica”.

Para consistência de informações o SGLD vincula omedidor com a subestação ou cliente, sendo que a explora-

ção de dados se utiliza de interface gráfica, onde as infor-mações estão dispostas em grupos temáticos para forne-

cer ao usuário rapidez e facilidade na localização das entre-gas que o sistema dispõe.

É possível acessar os dados por mês, semana, ano,

dia, períodos, verificar comportamentos típicos ou atípicosda carga, produzir gráficos de índices como, demandas

máximas, consumos, fator de carga, curvas de permanên-cia de uma determinada carga, curva de freqüência da de-

manda, desenhar a curva agregada a partir da composiçãode diferentes curvas de carga, verificar comportamento por

eliminação de cargas etc, por subsistemas, subestações,grupo de subestações, vários subsistemas, vários consu-

midores, durante períodos anuais, mensais, semanais, diá-rios, diário-horário, na ponta e fora de ponta, em horários

escolhidos etc.

O SGLD foi concebido para identificar comportamen-

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tos típicos ou atípicos da carga; visualização de pontos de

ocorrências de cargas máximas, mínimas, sazonalidade da

carga etc. Informa, num quadro resumo a demanda máxima;carga leve, carga pesada dos sábados, carga média, míni-

ma, pesada dia útil, carga máxima não coincidente etc.Os recursos implementados permitem, entre outros:

• identificar a responsabilidade de cada subestação naformação da curva de carga do subsistema;

• identificar períodos significativos, como horário de ponta,horário fora de ponta, horário de vales;

• calcular índices tais como, fator de carga, fator de diver-

sidade;• determinar energia anual, energia mensal;

• identificar o dia de ocorrência de demanda máxima doano, do mês;

• traçar a curva de carga do dia da ocorrência da demandamáxima;

• acompanhar e analisar a evolução das demandas máxi-ma, média e mínima de subsistemas, de subestações, de

consumidores, de grupos de subestações, através degráficos de barra;

• acompanhar e analisar a evolução do consumo de ener-

gia em períodos anual ou mensal, sendo o resultado apre-sentado no monitor em gráfico de barras;

• acompanhar e analisar o comportamento do fator de car-ga, via gráficos de barras construídos em base mensal

ou anual;• traçar curvas de permanência permitindo a verificação

do tempo total em que um determinado valor percentualda carga supera determinado patamar;

• traçar a curva de freqüência, que corresponde à quanti-dade de oportunidades em que a demanda se manteve

em determinada faixa percentual da demanda máxima;

• deslocar a demanda desde um ponto a outro da carga everificar a consistência deste deslocamento ao longo do

mês, ou de outros meses;• simulação de cargas através da criação de nova curva de

carga e avaliação de sua influência na curva de carga dasubestação;

• criar perfis de carga a partir de uma carga conhecida ounão;

• verificar resultados no sistema a partir da aplicação de

medidas de eficiência energética e avaliar os benefíciosadvindos para o sistema.

Foi incluído no Programa SGLD um módulo de

tipificação de curvas de carga, que consolida umametodologia estatística para identificação de processos

típicos de uso da energia elétrica. Adota como premissa,que as curvas de carga apresentam um comportamento

estocástico ao longo do tempo, ou seja, um determinadoconsumidor, subestação ou barramento, num mesmo perí-

odo do dia não apresenta exatamente a mesma demanda e

consumo de energia, embora sua variação aconteça dentro

de certos limites, permitindo sua análise através de enfoque

estatístico.

Este módulo deu suporte aos estudos de possibilida-des de tipificação da classe irrigante, para a análise de seu

perfil de demanda e identificação de flexibilidades para aaplicação de programas de GLD.

III.5 METODOLOGIA PARA ANÁLISE DEPROJETOS DE GLD

A seguir são propostos passos a serem seguidos.

a) Passos para a Identificação dos PeríodosSingulares

• análise do ciclo anual da demanda do sistema em estu-

do;• desenho da curva de carga anual, com um período de

integralização de 60 minutos;• determinação dos períodos sazonais;

• identificação do mês ou dos meses em que acontecem asdemandas máximas;

• determinação dos meses e dias que deverão ser analisados;• desenvolvimento da análise mensal;

• elaboração de curvas de permanência e freqüência dos

meses em análise;• determinação dos patamares de demanda.

b) Passos para Identificação de Responsabilidades -subestações.

• identificação das subestações que mais contribuem na

formação da demanda;• desenho das curvas de permanência e freqüência des-

sas subestações nos meses em análise;

• determinação dos patamares de demanda;• análise simultânea das curvas de carga das subestações

supridoras e distribuidoras e identificação da contri-buição destas últimas na formação da demanda máxima

agregada;• confirmação dos dias revelados pela análise anual;

• verificação, na mesma ordem das operações anteriores,porém, para análise diária e, se necessário, por faixas

horárias.• ordenação das subestações, por ordem da importância

determinada pela contribuição na formação dos pontos

de demanda significativa ou máxima.

c) Passos para a Identificação de Responsabilidadesdos Consumidores

• identificação dos consumidores, por subestação e or-dem de importância;

• análise simultânea das curvas de carga da subestaçãodistribuidora e seus consumidores; identificação da

contribuição destes últimas na formação da demandamáxima agregada. Recomenda-se trabalhar com perío-

dos de integralização de 15 minutos e, caso necessá-

rio, de 5 minutos;

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• identificação das possibilidades de deslocamento do

horário de ponta.

d) Formação de Cenários• construção das curvas de carga, para análise dos dias

de demanda mais significativa;

• identificação do tipo de ações GLD, com a quantificaçãodo valor desejado e do valor potencial;

• simulação da nova condição da curva de carga.• introdução do novo vetor na simulação da carga, utili-

zando o recurso de adição e subtração;

• verificação dos resultados;• no caso de não conformidade todas as operações deve-

rão ser repetidas.• as simulações anteriores devem ser expandidas para aná-

lise mensal.

e) Validação de Resultados.Os passos anteriores permitem determinar magnitu-

des e necessidades de modulação da carga do sistema elé-trico, identificar as subestações responsáveis pela forma-

ção da ponta de demanda, os clientes significativos e os

respectivos potenciais de administração ou necessidadesde aplicação de medidas de eficiência energética.

A continuação devem ser simuladas as conclusõesda análise diária, transportadas para os meses de interes-

se, esta vez desde o cliente até a subestação supridora.Caso a nova curva de carga se mostre devidamente modu-

lada, os planos de ação junto aos clientes devem ser imple-mentados.

Esta metodologia, a modo de exemplo foi aplicadaao Sistema Regional Barreiras, ano 2000. Considerou-se

na análise a supridora CHESF, SE Barreiras 69 kV, e as

subestações distribuidoras Barreiras Coelba, BarreirasNorte, Rio Grande, Roda Velha, Rio Branco, Rio das Pe-

dras, Angical e Riachão das Neves, concluindo que viarevisão dos contratos de fornecimento, fixando novos

horários de ponta e de irrigação, com 11 dos 15 clientesanalisados, é possível obter uma redução da ponta de

3,77 MW.É importante destacar que a COELBA negociou com

os irrigantes o horário de ponta, implantado a partir de

agosto de 2000. A demanda máxima mensal, antes das ne-gociações, se localizava preferentemente nas terças feiras

e após as negociações aconteceu em dias de semana deforma aleatória. Por outro lado, a distribuição das ocorrên-

cias de demandas máximas, por dia da semana, no períodoque antecedeu às negociações com os irrigantes, ocorriam

igualmente nos sábados e terças-feiras, alcançando 66,6%dos casos, e após as negociações apresentam reduções

nesses dias, com aumento da incidência nos domingos.Buscando meios para a caracterização do perfil de uso

da energia elétrica foi incluída, no Programa SGLD, uma

rotina, que se propõe a identificar e tipificar curvas de car-

ga que apresentam perfis com certos graus de

homogeneidade.

Na tentativa de tipificação por cliente foi encontra-da uma grande variabilidade, na forma e na magnitude,

entre as curvas de carga, quase que impossibilitando aoalgoritmo de tipificação a geração dos clusters repre-

sentativos.Dada a dificuldade encontrada para a definição de

uma tipificação para a classe irrigante, pelo menos com ouniverso de dados de medição disponibilizados para a pes-

quisa, adotou-se como premissa, que a identificação das

potencialidades de gestão de curvas de carga de clientesirrigantes seria obtida mediante a aplicação da metodologia

consubstanciada no Programa SGLD, e que as ações deGLD, após a avaliação de suas potencialidades através

das curvas de carga das subestações, seriamcomplementados por uma maior iteração com os irrigantes,

que avaliariam a sua capacidade de adequação ou não aoplano de uso de energia proposto pela COELBA.

IV. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

• O atual fluxo de dados de medições necessita de ajustes

e sistematização para que possa atender aos requisitosda base de dados desenvolvida para dar suporte aos

estudos de GLD;• O processo atual de leitura de dados de medição de con-

sumo de clientes irrigantes horosazonais, prevê a leitu-ra, no visor do medidor, e a transcrição de informações

para um formulário, apresenta limitações:- risco de erros na transcrição de dados;

- perda de informações contidas nas memórias de massa

dos registradores, as quais são necessárias para futurosestudos de GLD, bem como para dar suporte à COELBA

na resposta à questionamentos de clientes sobre contasde energia.

- O tempo de leitura e transcrição de dados em campo émaior do que o tempo necessário para o recolhimento

das informações das memórias de massa.• O Programa SGLD, resultado deste projeto de P&D, ofe-

rece condições necessárias para o gerenciamento de in-formações de medição, que possibilitarão a incorpora-

ção do GLD como uma ferramenta de planejamento na

COELBA;• A Região Oeste do Estado da Bahia apresenta potencial

para a consolidação e aprofundamento de ações de GLD;• Os objetivos pretendidos com programas de GLD po-

dem estar inseridos nos níveis estratégicos, táticos eoperacionais.

• A análise de projetos de GLD ocorre em dois momentos,definidos pela competência técnica dos analistas:

- a concessionária de energia avalia o formato das curvasde carga e as potencialidades de sua redefinição;

- os usuários da energia elétrica avaliam as flexibilidades

no manejo de suas culturas e sua compatibilidade com

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as estratégias de gestão de demanda propostas pela con-

cessionária em seu projeto de GLD.

• O estudo de caso demonstrou e identificou na avaliaçãode clientes com quais deve ser repactuado o horário de

ponta, o horário de irrigação e o período de inicio dociclo de irrigação. Também revelou as flexibilidades que

devem ser negociadas nas portarias de irrigação ehorosazonal, junto ao poder concedente.

• As curvas de carga dos clientes irrigantes analisadosapresentaram elevada variabilidade e não permitiram uma

tipificação estatística confiável – possivelmente devido

à pequena amostra que a COELBA dispunha para o es-tudo de caso.

Recomendações:• Assegurar, através de normalização internas, a manu-

tenção do fluxo de dados de medições e a alimentação

da base de dados especificada;• Redefinir o processo de recolhimento de medições de

faturamento dos clientes irrigantes horosazonais, con-templando:

- A leitura das memórias de massa em campo;

- A elaboração de um programa de computador para obter,no escritório, as informações que eram lidas e transcritas

no campo pelo leiturista;- transferência dos dados das memórias de massa para um

banco de dados em um disco corporativo, para consul-tas futuras.

• Quando um conjunto de dados, com significância esta-tística, estiver disponível, efetuar novos estudos de

tipificação de carga.• Desenvolver projetos de GLD de nível tático e

operacional na Região Oeste para viabilizar a operação

do sistema, até que reforços no sistema de distribuiçãosejam implementados;

• Desenvolver projetos de GLD de nível estratégico, vol-tados para a eficientização das demandas com maior ní-

vel de subsídio, com o objetivo de melhorar a rentabili-dade média do suprimento na Região Oeste;

• Com o suporte do Programa SGLD, efetuar estudos paraa identificação de potencialidades de aplicação de proje-

tos de GLD nos subsistemas mais críticos da COELBA;

• Desenvolver estudos para a quantificação / valoraçãodas externalidades decorrentes de programas de GLD

poderá contribuir para explicitação dos benefícios soci-ais desses projetos.

V. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] COELBA, NORSUL Engenharia e Consultoria; Metodologia eSoftware para Planejamento e Acompanhamento de Progra-mas de GLD em Mercados com Crescimento não Tradicional;P&D Ciclo 2000-2001.

[1] COPEL, Caracterização da Carga: Obtendo a Tipologia deCarga dos Consumidores, out/1994.

[2] DNAEE, Sistema Nacional de Avaliação do Comportamentoda Carga, abr/1995;

[3] DNAEE, Caracterização da Carga Aplicada aos EstudosTarifários, Rissoli C.A, 1992.

[4] B. Lescover, J.B. Galland, Tariffs and Load Management: TheFrench Experience - IEEE Transaction on Power Systems,vol. PWRS – 2/2, mai/1987

[5] DNAEE, Programa de Revisão Tarifária, dez/1994;

[6] Marambio, Jorge E. S., La Conservacion de Energia comoAlternativa de Planificacion – IV Seminário de Ingenieria dePotencia, IEEE, Chile, ago/1994;

[7] CEMIG, GLD na Região do Vale do Jequitinhonha – SeminárioInternacional de Estratégias de Conservação de Energia, Riode Janeiro, out/1994;

[8] Steven Nadel, Utility Demand-Side Management Experienceand Potential – A Critical Review, Annual Reviews EnergyEnviron, 1992.

[9] Pacific Gas and Electric Company – Model Energy CommunitiesProgram, Evaluation Report, CA, Jul/1994.

[10] PROCEL, USAID – Planejamento Integrado de Recursos,GLD, RJ mai/1996.

[11] Aplicação de Técnicas de Planejamento Integrado de Recur-sos na Companhia Energética de Brasília Utilizando Progra-mas de Gerenciamento pelo Lado da Demanda a partir deEstudos de Uso Final; Figueiredo, F.M., Jardini, J.A.; XIISENDI;1997.

[12] Henriques, H. O. / Andrade, W. S. / Falcão, D. M.; Load CurveEstimation Using Neural Networks And Fuzzy Set Techniques;IEEE/PES; Latin America; T&D 2002; Brazil.

[13] ONS; Procedimentos de Rede - Módulo 5 - Consolidação daPrevisão de Carga.

[14] ANEEL; Resolução n.º 456/2000 - Condições Gerais de Forne-cimento de Energia Elétrica.

[15] ANEEL; Resolução n.º 268/1999.

[16] Camargo, C.B; Gerenciamento Pelo Lado da Demanda:Metodologia Para a Identificação do Potencial de Conserva-ção de Energia Elétrica de Consumidores Residenciais; Tese deDoutorado; Universidade Federal de Santa Catarina; 1996.

[17] DNAEE; Portaria n.º 466/1999.


[19] DNAEE; Portaria n.º 1.569/1993.


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RESUMO

A tecnologia de “banco de gelo” é hoje extensivamente utili-zada nos países desenvolvidos, particularmente onde há ointeresse em atenuar a curva de demanda de energia elétrica,como é o caso em sistemas de ar condicionado centrais. Osbancos de gelo permitem que haja uma racionalização do con-sumo, atenuando os picos de demanda, deslocando-os paraperíodos de menor consumo, como o noturno. A atenuação dacurva de demanda de energia elétrica pode ser promovida emqualquer tipo de unidades de termo-acumulação. Em vista dasconveniências intrínsecas desta tecnologia, o desenvolvimen-to de sistemas de menores portes, tende a se justificar suaviabilidade econômica, porém atualmente não avaliada. Sendoassim, o trabalho consiste em mensurar as grandezas elétricas(Demanda e Consumo) na aplicação de conforto térmico deambiente similar ao comercial em estratégias utilizando ter-mo-acumulação sensível e latente.

PALAVRAS-CHAVE

Ar condicionado, Banco de água gelada, Banco de gelo, Raci-onalização de demanda elétrica. Termo-acumulação.

I. INTRODUÇÃO

A termo-acumulação para sistemas de ar condiciona-do proporciona a racionalização do consumo de energia

elétrica, atenuando-o em horário comercial e picos de de-manda, deslocando-o para períodos noturnos.

O consumo de energia elétrica em sistemas individu-

ais de condicionamento de ar em ambientes comerciais éexpressivo comparado ao consumo total (iluminação e má-

quinas para escritório).A utilização destes sistemas de acondicionamento de

ar, na sua grande maioria, é praticamente no horário comer-cial e diário.

Há, diariamente, as necessidades de acondicionamen-to de componentes fixos (ar, paredes e objetos) e variáveis

(pessoas, infiltrações, transmissão, renovação de ar), que

provocam uma concentração na utilização de energia elé-

Racionalização da Curva de Demanda deEnergia Elétrica em Sistemas de Ar

Condicionado com Termo-AcumulaçãoL. A. B. Cortez; V.Silveira Jr.; L.C. Neves Filho; F.V. da Silva; M.R.A. Afonso;

S.B. Nunes; UNICAMP; R.M. Reis, CPFL

Este trabalho foi apoiado pelo Programa de P&D da CompanhiaPiratininga de Força e Luz.

L. A. B. Cortez ([email protected]); V. Silveira Jr.([email protected]); L.C. Neves Filho([email protected]); F.V. da Silva ([email protected]);M.R.A. Afonso ([email protected]); S.B. Nunes([email protected]); trabalham na UNICAMP;

R.M. Reis, trabalha na CPFL ([email protected])

trica no período comercial, exigindo equipamentos de mai-

or capacidade para suprir as necessidades em horário limi-

tado. As eficiências energéticas do processo global nãosão medidas, apenas os equipamentos individuais possu-

em eficiências nominais.Segundo as referências sobre termo-acumulação [1-

20], são apresentadas as alternativas de aplicações da ter-mo-acumulação (banco de gelo e banco de água gelada)

enfocando estudos detalhados da transferência de calornos diversos tipos construtivos e operacionais.

A. JustificativasAs aplicações dos bancos de gelo em sistemas de ar

condicionado e na indústria de processamento com insta-lações que apresentam flutuações nas exigências de refri-

geração, isto é, variações na carga de resfriamento duranteum dia de trabalho oferecem várias vantagens tais como:

1. Redução dos picos de capacidades dos compressorespara atender a necessidade de refrigeração;

2. Utilização das tarifas de energia elétrica fora dos horári-os de ponta;

3. Redução dos picos de demanda de eletricidade;4. Simplificação do controle de capacidade do sistema de

refrigeração;

5. Melhoramento do coeficiente de desempenho (COP) glo-bal com os compressores de refrigeração operando com

100% de carga na maior parte do tempo;Projetado, selecionado e operando corretamente, o

banco de gelo é capaz de suprir água resfriada com tempe-raturas satisfatórias para o tipo de aplicação específica

como por exemplo, indústria de processamento e condicio-namento ambiental.

B. ObjetivosOs objetivos globais desta pesquisa e desenvolvi-

mento são de projetar, dimensionar, selecionar, montar eavaliar o desempenho dinâmico de um sistema central de ar

condicionado com distribuição do fluido térmico por “fancoil” individuais para dois tipos de termo-acumuladores

em três diferentes condições de operação, a fim de de-monstrar o funcionamento, a eficiência energética e a pos-

sibilidade de racionalização da demanda elétrica com o des-locamento da operação de maior potência para horários

fora de ponta.

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Os objetivos são:

1. Especificar e caracterizar cenário de aplicação do siste-

ma de ar condicionado central para um ambiente do tipoescritório, com a determinação da carga térmica;

2. Projetar um processo flexível de um sistema central de arcondicionado com distribuição do fluido térmico por “fan

coil” individuais, a partir de um cenário de médio porte para:• dois tipos de termo-acumuladores (por banco de gelo e

por banco de água gelada);• três diferentes condições de operação [a) 24h/dia compar-

tilhado; b) operação apenas em horário noturno e c) ope-

ração apenas em horário comercial (convencional padrão)].3. Projetar o sistema de Automação e Controle do sistema

total em suas diferentes operações, a fim de monitorarvariáveis de operação e grandezas elétricas para a avali-

ação do desempenho dinâmico do sistema;4. Desenvolver unidades de termo-acumulação (bancos de

gelo ou água gelada) para sistemas de ar condicionadocentrais comerciais ou domésticos com distribuição de

água gelada por “fan coil” individual, gerando tecnologianacional, com a relação a carga térmica estimada do ce-

nário eleito para a aplicação;

5. Demonstrar funcionamento e eficiência energética comredução do consumo de energia em horários comerciais e

distribuição da capacidade diária para horários noturnos;6. Determinar o melhor regime de operação com capacida-

de térmica compatível;7. Avaliar a eficiência de dois processos de termo-acumu-

lação: a) por banco de gelos e b) por banco de águagelada;

8. Demonstrar novas oportunidades de negócios que utili-zam racionalmente a energia elétrica em sistemas de ar

condicionados.

II. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

A. Consumo de Energia por SetorA refrigeração comercial e os sistemas de condiciona-

mento de ambientes apresentam um grande consumo deenergia elétrica, sendo, muitas vezes os vilões nas discus-

sões sobre redução de consumo energético. Os sistemasde ar condicionado sempre aparecerem com destaque na

lista de itens de consumo de um estabelecimento comercial

ou mesmo financeiro.Uma análise da evolução do consumo de energia elé-

trica no país nos últimos anos mostra uma evidência im-portante entre as categorias de consumo, a classe comerci-

al é a que mais tem contribuído para a evolução do consu-mo (Figura 1).

A participação da classe comercial no consumo totalde energia elétrica passou de 12% em 1990 para 16% em

2000. Além disso, o setor comercial é o que mais utiliza aenergia elétrica como fonte primária de energia, chegando

a 94% do consumo. O crescimento do consumo no setor

comercial pode ser explicado, entre outros, pelos seguin-tes fatores:

• Aumento populacional e conseqüente aumento da de-

manda por bens e serviços;

• Modernização do setor como a informatização e aquisi-ção de novos equipamentos;

• Terceirização de atividades antes desenvolvidas dentrodas indústrias;

• Ampliação do horário de funcionamento do comercio;• Crescimento do número de shopping centers, centros

comercias e hipermercados;

EVOLUÇÃO DO CONSUMO

0

10

20

30

40

50

60

R es idencial Industrial Comercial Outros

CLASSES

1990

2000

FIGURA 1 - Evolução do consumo energético no Brasil por classes deconsumo.

Dentro da classe comercial, o varejo responde por22,5% do total do consumo da energia elétrica, sendo im-

portante destacar a participação dos “shopping centers” ehipermercados nesse setor; prédios comerciais e entida-

des financeiras representam um outro setor dentro da clas-se comercial com consumo de 24,6% do total. A Tabela 1

apresenta a estrutura de consumo da classe comercial.

TABELA 1Estrutura de Consumo da Classe Comercial

SETOR (%)

Transportes 3,5

Comércio Atacadista 4,0

Comunicações 5,6

Entidades Financeiras 12,2

Prédios Comerciais 12,4

Hotéis e Restaurantes 13,4

Varejo 22,5

Outros (portos, hospitais, etc) 26,4

Como um exemplo típico do setor comercial, os

shopping centers possuem, segundo a ABRASCE (Asso-ciação Brasileira de Shopping Centers), um consumo de

energia elétrica do sistema de condicionamento do ar am-biente na faixa de 30% a 50% do total consumido, valores

que concordam com os do PROCEL (Programa Nacional deConservação de Energia Elétrica) indicando 40% do total

consumido para o condicionamento do ar e a refrigeração.Também segundo a ABRASCE, os “shopping centers” são

responsáveis por cerca de 17% do consumo de energia

elétrica do segmento varejista, apresentam ainda uma taxade crescimento de consumo elétrico de 20% ao ano. Ainda

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nesse segmento, deve-se ressaltar que, comparandocom países desenvolvidos, onde cerca de 50% das com-pras em média são realizadas dentro destes estabelecimen-tos, no Brasil esta participação chega a 18%, evidenciandoassim a possibilidade de crescimento do setor. Oshipermercados apresentam características muito semelhan-tes aos shopping centers inclusive no crescimento do nú-mero de estabelecimentos, sendo assim, importantes con-sumidores de energia elétrica.

Outros dois importantes exemplos dentro da econo-mia nacional são os prédios financeiros e os comerciaisque juntos representam outra grande parcela do consumode energia elétrica no setor comercial, cerca de 24,6% dototal. O condicionamento do ar interior nesses tipos deprédios é responsável por cerca de 35% do total consumi-do da energia elétrica.

Todos os exemplos citados possuem a característicade grandes consumidores de energia elétrica, onde grandeparcela desse consumo é comprometida pelos sistemas decondicionamento de ar. Um crescimento nesses segmen-tos, seja em número de estabelecimentos ou uma amplia-ção de espaço, certamente demandará um consumo maiorde energia elétrica exigindo inclusive, investimentos nosetor de distribuição de energia elétrica por parte das con-cessionárias.

A situação torna-se ainda mais crítica quando se anali-sa a representatividade do consumo dos sistemas de ar con-dicionado na demanda de ponta desses estabelecimentos,chegando atingir, em muitos casos, mais de 50% do total.Dessa forma são necessárias grandes disponibilidades depotências das concessionárias nos horários de ponta.

O uso de sistemas de ar condicionado com termo-acumulação pode atenuar essa demanda de ponta, o quereduziria a necessidade contratual de grandes potênciasdisponíveis por parte das concessionárias, deslocando oconsumo para os períodos fora de ponta.

Nos últimos anos um grande número de aplicaçõesforam desenvolvidas para o uso no processamento, distri-buição e armazenamento de alimentos envolvendo peque-nas e grandes instalações de resfriamento.

Durante décadas, a água resfriada tem sido utilizadana indústria de laticínios para resfriar leite, creme, misturaspara sorvetes e iogurtes, etc. O processo usualmente ocor-re em trocadores de calor de aço inoxidável com o produtoescoando em contracorrente com a água resfriada que é oagente de resfriamento.

A água resfriada de temperatura satisfatória pode serproduzida de várias maneiras. Trocadores de calor com aágua escoando por gravidade sobre tubos ou placas temsido os mais utilizados. Temperaturas de saída de 0,5 a 1,0oC são possíveis de serem obtidas a partir destes trocado-res e este é um nível satisfatório para um grande número deaplicações. Para isto os trocadores devem ser projetadospara encontrarem a demanda da carga de refrigeração du-rante todo o período de funcionamento.

Recentemente, um conceito tem levado a inúmeras

experiências e vem recebendo uma atenção crescente que

é o conceito do distrito de resfriamento. Embora não seja

uma novidade, este tipo de sistema tem sido estimulado no

contexto da refrigeração por dois aspectos principais:

- O problema da destruição da camada de ozônio: a regu-

lamentação através de protocolos que determinam os

prazos para a eliminação e futura padronização de CFC’s

alternativos torna o resfriamento proveniente de fontes

externas uma tendência atrativa para a reconstrução ou

substituição de grandes sistemas de refrigeração, com a

concentração do gás refrigerante em um distrito com-

pacto de resfriamento.

- Termoacumulação: Outro fator de grande investigação

com crescimento constante, sobretudo na última déca-

da, é o armazenamento de energia térmica, sendo os seus

objetivos mais diretamente relacionados aos aspectos

econômicos referentes aos custos de energia.

A maioria das concessionárias de energia elétrica tem

uma estrutura variável com relação aos preços da energia

elétrica, os quais variam de acordo com o horário de forne-

cimento, estação do ano e os diferentes setores de consu-

mo: residência, comércio, ou indústria. Também, o ajuste

do consumo versus produção de energia elétrica tem sido

um dilema por parte das concessionárias de energia elétri-

ca. O uso da armazenagem térmica, como por exemplo, os

bancos de gelo se apresentam como alternativas, com a

finalidade de equilibrarem estas diferenças.

Os acumuladores de “frio” ou bancos de gelo são

equipamentos com elevada capacidade de armazenamento

de energia, possível pela mudança de fase que sofre a

água ou material de mudança de fase (phase change

materials - pcm’s). Portanto define-se bancos de gelo como

equipamentos que armazenam energia como calor latente,

a baixas temperaturas. O objetivo destes equipamentos é

aliviar os efeitos dos picos de energia elétrica, que são

períodos de tempo críticos no fornecimento de energia elé-

trica [11-12].

Estes equipamentos são constituídos por vários com-

ponentes que podem ser distribuídos em subsistemas [15-

16], os quais são:

1. Circuito de refrigeração;

2. Circuito do fluido de transporte;

3. Componentes de controle;

4. Componentes miscelâneos.

A energia é armazenada no material de mudança de

fase (pcm) que para o banco de gelo é a água. A transferên-

cia da energia do material de fase é obtida com a circulação

de um fluido de trabalho. Durante o período de carga do

acumulador é utilizado o circuito de refrigeração. Um per-

feito funcionamento do equipamento e a coordenação exa-

ta entre os componentes é obtido com sistemas de contro-

le adequado.

�� 399

tem sido o objetivo do setor elétrico. Estas estratégias

são baseadas em incentivos aos consumidores para utili-

zarem suas cargas em um período fora do horário de pon-

ta através da imposição de uma estrutura tarifária diferen-

ciada sendo as taxas mais altas aplicadas durante os ho-

rários de ponta.

Os gráficos da Figura 2 se referem a demanda de ener-

gia durante um dia da semana do mês de setembro no esta-

do de São Paulo, onde se pode observar os horários em

que são registradas a demanda máxima de carga com o

valor maior em torno de 19:00 horas.

Uma abordagem da estrutura tarifária pode levar a

melhor compreensão dos reflexos na elaboração de um pro-

jeto e direcioná-lo ao estudo de formas de aproveitamento

de energia , como por exemplo para o caso de sistemas de

refrigeração em questão, a exploração do potencial de

termoacumulação, o aproveitamento da água de

condensação para aquecimento, o uso de bombas de calor

e sistemas de cogeração.

FIGURA 2 - Histórico diário da demanda de energia no estado de

São Paulo durante o dia 21/09/99. Fonte: Companhia de Transmis-

são de Energia Elétrica de São Paulo.

A Figura 2 apresenta tarifas recentes constantes para

o fornecimento de energia elétrica efetuado a consumido-

res finais pela Companhia de Força e Luz do Estado de São

Paulo (CPFL).

C. Viabilidade Econômica

A racionalização do consumo de energia elétrica é um

dos princípios da aplicação da termo-acumulação em siste-

mas de ar condicionado. Esta racionalização é inestimável

e inquestionável no ponto de vista de viabilidade econô-

mica, pois incluem diversos aspectos físicos e operacionais

relativos ao “alivio” da rede elétrica e melhor distribuição

horária do consumo.

Alguns pontos econômicos viáveis são listados a

seguir:

Os “horários de ponta”, compreendem o horário comer-

cial durante a semana de trabalho normal por poucas horas

durante o dia. A demanda de energia elétrica aumenta de for-ma diferenciada de acordo com a estação do ano se elevando

em um nível muito mais alto durante o verão. A produção deenergia elétrica é muito grande durante estes períodos se tor-

nando sub utilizada no restante do tempo durante um dia. NosEUA [4], as tarifas fora do horário de ponta são um incentivo

para os consumidores de energia elétrica, uma vez que des-contos de até 30% podem ser conseguidos em relação as

tarifas cobradas nos horários de ponta.

O armazenamento de energia térmica é um setor mui-to beneficiado por este tipo de estrutura tarifária de con-

sumo de energia elétrica. Os bancos de gelo são equipa-mentos que, nos horários fora de ponta, armazenam a

energia como frio para depois liberá-las nos horários deponta. Desta forma é diminuída a potência máxima insta-

lada com consequente melhoramento na eficiência da ins-talação, diminuição dos custos e principalmente a manu-

tenção da sua eficácia.A combinação do armazenamento de energia térmica

com o distrito de resfriamento é uma fusão natural levando

à vantagem dos benefícios econômicos de ambos. Assimos objetivos indiretos para trabalhos paralelos, também

podem ser:1. Monitoração dos parâmetros interrelacionados referen-

tes a transferência de calor nos vários equipamentosconstituintes do sistema, torre de resfriamento e troca-

dores de calor que compreendem o condensador,resfriador e evaporador (banco de gelo); consumo de

energia dos vários componentes do sistema; carga derefrigeração para a aplicação; variações das condições

operacionais do sistema e condições ambientais como

por exemplo temperatura e umidade relativa.2. Estabelecer o período ideal de funcionamento e os cus-

tos relativos ao consumo de energia baseado na diferen-ciação tarifária no fornecimento de energia elétrica exis-

tente entre o período diurno e noturno (dentro e fora dohorário de ponta).

3. Avaliar os benefícios do armazenamento térmico em ban-cos de gelo e o seu uso durante o período de ponta.

B. ESTRUTURA TARIFÁRIA DE ENERGIA ELÉTRI-CA NO BRASIL

A conservação de energia elétrica nos horários deponta não recebia atenção e era pouco estudada até re-

centemente. Os picos de demanda no fornecimento deenergia elétrica são importantes porque as concessioná-

rias para atenderem o aumento da demanda nos horáriosde ponta, são obrigadas a novos investimentos na capa-

cidade de geração e distribuição ou obterem eletricidadede concessionárias vizinhas.

Promover estratégias gerenciais que reduzam a utili-

zação da eletricidade nos horários de ponta de demanda

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• A potência elétrica e a capacidade de sistemas de

ar condicionado convencionais (centrais ou individuais)

são dimensionados para condições máximas de operação,

ou seja em condições de “pico”. Assim os sistemas estari-

am super-dimensionados em cargas térmicas parciais. Nor-

malmente, o conforto térmico ambiente é exigido em áreas

comerciais, cujo funcionamento ocorre em horário concen-

trado de 8 a 10 horas por dia (por exemplo, horário comerci-

al das 8:00 às 18:00 h);

• Para uma mesma demanda térmica da aplicação de acon-

dicionamento de ambiente, singularmente, ter-se-ia ne-

cessidades de cerca de metades da potência elétrica

ou da capacidade do equipamento, se estes instala-

ções operassem o dobro de horas (por exemplo de 20

a 24 horas), consumindo aproximadamente a mesma

energia elétrica;

• Apenas a transferência do horário de operação total (de

diurno para noturno) não reduziriam as capacidades dos

equipamentos ou na potência consumida, porém tem-se as

vantagens paralelas, tais como a tarifação diferenciada;

ganhos de escala em investimentos fixo e variável (equipa-

mentos centrais) e alívio na rede elétrica em horário diurno;

• No ponto de vista construtivo e operacional de siste-

mas de refrigeração para acondicionamento de ambi-

ente com termo-acumulação, tem-se diversas vanta-

gens termodinâmicas para atender a mesma carga tér-

mica (ou frigorífica). A redução da temperatura de

condensação do refrigerante primário, devido ao meio

de troca térmica externo possuir menor temperatura

(por exemplo: ar ambiente noturno), promove uma

maior capacidade frigorífica do sistema de refrigera-

ção, possibilitando uma redução do consumo total de

energia. Porém esta aplicação de termo-acumulação

necessita que a temperatura de evaporação do refri-

gerante primário seja menor, promovendo desvanta-

gens termodinâmicas e operacionais simétricas, po-

rém não superiores às vantagens do caso de redução

da temperatura de condensação. Sendo assim pode-

se aproximar que as reduções da potência e do consu-

mo de energia destes sistemas de termo-acumulação

possuem viabilidade econômica estimável para uma

mesma demanda térmica necessária.

D. Cenário de Desenvolvimento

O trabalho apresenta uma proposição de montagem,

instrumentação e testes de eficiência de termo-acumuladores

e suas aplicações em sistemas centrais de ar condicionado

para distribuição de água gelada em um cenário pré-estipula-

do para simulação de diversos ambientes do tipo escritório,

estocando energia a baixa temperatura, a fim de avaliar a raci-

onalização da utilização da demanda de energia elétrica.

Para este estudo, projetou-se um sistema central de ar

condicionado, versátil para aplicação de dois tipos de uni-

dades de termo-acumulação, em condições sensíveis (ban-

co de água gelada) e latente (banco de gelo), para um cená-

rio de porte médio, no caso o Lab. de Automação e Contro-

le de Proc. de Alimentos (LACPA) da UNICAMP. O siste-

ma projetado é apresentado na Figura 3.

A partir das características físicas do cenário eleito,

obteve-se o cálculo da carga térmica necessária para a

manutenção das condições de conforto térmico para o di-

mensionamento do sistema global (sistema de refrigeração

central e os termo-acumuladores) de maneira flexível para

as diferentes aplicações propostas.

Uma vez dimensionado a arquitetura do sistema glo-

bal de termo-acumulação, a necessidade de avaliar o de-

sempenho dinâmico deste processo, quanto às condições

operacionais e de consumo, projetou-se o sistema de

monitoração e controle, a fim de obter dados (variáveis de

processos e grandezas elétricas) e flexibilizar a operação

de forma automatizada.

E. Estratégias operacionais

As estratégias operacionais são frequentemente classi-

ficadas como armazenamento total ou armazenamento parcial.

Estes termos referem-se à quantidade de carga de resfriamento

do horário de ponta que é transferida para o horário fora de

ponta. Estas estratégias são esquematizadas na Figura 4.

F. Justificativas para o uso da termo-acumulação

A termo-acumulação pode ser atrativa economicamen-

te em sistemas que apresentem cargas, aquecimento ou

resfriamento, em ciclos e também se uma ou mais das con-

dições abaixo for satisfeita:

• Cargas de curta duração (horas);

• A horário da ocorrência das cargas não combina com a

disponibilidade das fontes de energia;

• O custo da energia varia com o horário;

• Quando há incentivos para a redução ou deslocamento

de cargas;

• O fornecimento de energia da concessionária é insufici-

ente ou limita os sistemas de refrigeração;

Com o uso de termo-acumulação é possível deslo-

car a carga do horário de ponta, que pode ser suprida

pelo “frio” estocado no tanque de termo-acumulação.

Com isso, desligam-se os equipamentos que mais de-

mandam potência em um sistema de refrigeração ou de

ar condicionado, tais como, compressores e bombas.

Outro fator importante é a redução da capacida-

de de equipamentos, tais como, compressores, bom-

bas e torres de resfriamento (condensadores) quan-

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FIGURA 3 - Sistema central de distribuição de água gelada de 2termo-acumuladores (sensível e latente).

do se utiliza termo-acumulação. Com isso, seriam re-

duzidos os custos de demanda contratada de ener-

gia elétrica. Quando se reduz a demanda elétrica ne-

cessária deve-se perceber também uma economia na

instalação de outros equipamentos como cabos elé-

tricos, transformadores e painéis.

O atrativo para o uso da termo-acumulação está sem

FIGURA 4 - Estratégias operacionais básicas da termoacumulaçãocom bancos de gelo.

dúvida, na economia com os gastos de energia elétrica,devido a redução de demanda contratada e deslocamentode cargas durante o período de ponta. Também se develevar em conta a possibilidade de uma redução do investi-mento inicial de um projeto desse tipo usando-se termo-acumulação, seja pela redução da capacidade dos equipa-mentos e periféricos, ou por um eventual incentivo finan-ceiro da concessionária local.

Um incentivo financeiro por parte das concessionári-as é vantajoso para ambas as partes interessadas, pois okW economizado com a termo-acumulação sairia bem maisbarato do que o kW ampliado com o investimento em gera-ção, transporte e distribuição.

III. RESULTADOS PARCIAIS

A. Cálculo das Cargas Térmicas Parciais e TotalO cenário eleito consiste em sete ambientes inde-

pendentes para aplicação do sistema de ar condiciona-do, os quais foram nomeados como áreas A1, A2, A3,A4, A5, A6 e A7.

As características físicas de cada área foram utiliza-das para o cálculo da carga térmica de cada uma das áreaseleitas, ou seja, as Cargas Térmicas Parciais.

Este cálculo foi efetuado segundo a norma NBR 5410, apartir de uma planilha para Cálculo Simplificado de CargaTérmica, elaborada pelo Laboratório de Informática nº 2 -DeTec (Responsável: Prof. Martinelli, CREA – MG n° 57.369).

Na Tabela II são apresentados os valores de carga tér-mica calculados em kW e em TR, referentes às fontes decalor de cada área em estudo (Cargas Térmicas Parciais),juntamente com a somatória de cargas para cada uma dasáreas, ou seja, a Carga Térmica Total. Assim, com os valoresde carga térmica parcial para cada área define-se o número ea capacidade dos “fan-coils” a serem requeridos, bem comoa capacidade global do sistema central de refrigeração.

B. Exemplo dos futuros resultadosUm exemplo dos futuros resultados com relação a uti-

lização das estratégias propostas pode ser visto na Figura5. Três sistemas foram projetados para o condicionamentode ar de um prédio de 9000 m2 e com uma carga térmica totalde 22 GJ/h (6120 kW).

O primeiro sistema projetado foi o convencional com umchiller capaz de suprir os 660 kW necessários no pico, dentrodo horário de ponta. Esse sistema acarretaria um alto custooperacional devido ao grande gasto com energia elétrica nohorário de ponta, conforme mostrado Figura 5, gráfico A.

TABELA 2Cargas térmicas calculadas para cada área (Cargas Parciais) epara a área total de estudo (Carga Total).

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7Total deÁreas

Total (TR) 2,2 5,0 1,1 1,1 0,7 1,1 0,8 12,0

Total (kW) 7,6 17,5 4,0 4,0 2,4 4,0 2,7 42,1

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VI. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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termo-acumulação total e parcial.

No segundo sistema foi projetado um sistema de termo-acumulação com carga parcial. Nesse caso foidimensionado um chiller de 255 kW. No horário de pon-ta, parte da carga é suprida pela termo-acumulação (3060kWh) o restante pelo chiller, conforme mostrado na Fi-gura 5, gráfico B.

Na terceira situação foi projetado um sistema de ter-mo-acumulação com carga total. Nessa situação a carganecessária no horário de ponta é total suprida pelo sistemade termo-acumulação (6480 kWh) e o chiller necessário foide 360 kW, conforme mostrado na Figura 5, gráfico C.

Os custos envolvidos em cada projeto podem depen-der dos fabricantes de equipamentos e uma análise econô-mica irá depender dos tipos e condições de financiamento.Quanto ao custo da energia elétrica basta considerar cadaperíodo de consumo com a taxa específica associada (tari-fa verde, azul, fora de ponta ou ponta).

IV. CONCLUSÕES

Os resultados indicarão a viabilidade da utilização de

termo-acumuladores para racionalização do uso da deman-da elétrica, deslocando-a para o período noturno, porém

utilizando a mesma ou maior consumo de energia.

V. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a CPFL e ANEEL pelo desen-

volvimento do projeto P&D.

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