IMPORTÂNCIA DA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA NO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DE GUARULHOS-SP

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1 IMPORTÂNCIA DA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA NO SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA DE GUARULHOS-SP Celma Paula Leite - Tecnóloga em Eletrotécnica - Graduada pela Universidade Mackenzie modalidade: Tecnologia em Eletricidade - conclusão 1985 e pela Escola Técnica Federal de São Paulo modalidade: Eletrotécnica - conclusão 1980 Divisão de Apoio à Manutenção e Operação - Departamento de Manutenção e Operação do Serviço Autônomo de Água e Esgoto de Guarulhos SAAE. Endereço: Av. Emilio Ribas, 1247 Bairro Gopoúva CEP Guarulhos SP Telefone : (11) ramal celmaleite@saaeguarulhos.sp.gov.br Palavras-chave: Energia Elétrica; Correção do Fator de Potência; Casos Críticos. Declaro estar de pleno acordo com as condições estabelecidas pelo regulamento para apresentação de Trabalhos Técnicos, submetendo-me às mesmas. Tecgª.Celma Paula Leite

2 OBJETIVO DO TRABALHO: O presente trabalho visa apresentar a experiência do SAAE Guarulhos, através de ações desenvolvidas pelo DMO - Departamento de Manutenção e Operação por meio da DAMO -Divisão de Apoio a Manutenção e Operação, para Correção do Fator de Potência de algumas unidades consumidoras do sistema de abastecimento de água da autarquia, visando a economia de energia elétrica e redução de custos operacionais. INTRODUÇÃO: A cidade de Guarulhos possui aproximadamente habitantes, uma topografia extremamente irregular que dificulta bastante o trabalho deste SAAE. O SAAE de Guarulhos é uma Autarquia Municipal, responsável pelo sistema de abastecimento de água e coleta de esgoto em todo o município. O SAAE possui hoje cerca de 40 estações, entre elevatórias, booster s, poços artesianos e estações de tratamento para distribuir um volume da ordem de 3200 l/s de água que atendam às ligações existentes em todo o município. Sua carga instalada é de aproximadamente kw dos quais grande parte está concentrada em uma única estação elevatória com kw. O consumo médio mensal gira em torno de MW/h, ao custo de R$ ,00 /mês. É prioritário ao SAAE Guarulhos reduzir estes valores e uma das opções é a correção do fator de potência. DESENVOLVIMENTO: Conceito Básico sobre Fator de Potência- Potência significa a energia consumida, para realização de algum tipo de trabalho. -Potência ativa: potência que efetivamente realiza trabalho gerando calor, luz, movimento, etc... É medida em kw. -Potência reativa: potência usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas (motores, transformadores, reatores). É medida em kvar. A maioria das cargas das unidades consumidoras consome energia reativa indutiva, como motores, transformadores, entre outros.as cargas indutivas necessitam de campo eletromagnético para seu funcionamento, por isto sua operação requer os dois tipos de potência acima citados. 2

3 Assim enquanto a potência ativa é sempre consumida na execução do trabalho, a potência reativa, além de não produzir trabalho, circula entre a carga e a fonte de alimentação, ocupando um espaço no sistema elétrico que poderia fornecer mais energia ativa. Podemos definir o fator de potência como sendo a relação entre a potência ativa e a potência reativa.ela indica a eficiência do uso da energia.um alto fator de potência indica uma eficiência alta e inversamente, um fator de potência baixo indica baixa eficiência. O Fator de potência é oriundo da fórmula: Fator de Potência = watts = EI cos ϕ = cosϕ volt- amper EI o valor de cos ϕ nunca pode ser maior que a unidade ( 1,00) é expresso em porcentagem, 100%. Algumas unidades consumidoras da autarquia estavam com o fator de potência abaixo do permitido pelo DNAEE (Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica) através do Decreto nº. 479 de 20 de março de 1992, que estabeleceu o fator de potência mínimo de 0,92 %, valor que não estava sendo atingido, em algumas unidades consumidoras da autarquia. Desta forma foi necessário efetuar a correção do fator de potência, destas unidades consumidoras da autarquia, que estavam com o valor mínimo abaixo do estabelecido por lei. No ano de 2001 através de contratação de empresa externa efetivou-se a instalação de bancos de capacitores, nas unidades consumidoras que apresentavam fator de potência baixo, visando atendimento da legislação em vigor. O banco de capacitor é um dispositivo elétrico que ao ser conectado à rede elétrica fornece a corrente reativa nominal indicada em sua placa de identificação. A forma usual para correção do fator de potência, é a instalação de bancos de capacitores próximos aos equipamentos consumidores (motores, transformadores, etc..). Porém ao longo dos anos os materiais que eram empregados nos bancos de capacitores, vão perdendo suas características e a corrente elétrica reativa fornecida à instalação elétrica vai diminuindo, prejudicando o funcionamento do banco. 3

4 Em julho de 2002 o SAAE de Guarulhos, complementa seu quadro de funcionários, com a contratação, através de concurso público, de Engenheiros e Tecnólogos, para compor a equipe técnica e dar apoio às áreas operacionais. Com o auxilio desta nova equipe, foram realizados vários estudos sobre a situação de consumo energético da autarquia, quando verificou-se a necessidade da correção do fator de potência de algumas unidades, após inspeção de toda a instalação elétrica da autarquia, a existência ou não de bancos de capacitores, avaliando-se as condições operacionais dos mesmos, através de levantamento dos valores das contas de energia e das unidades que apresentavam multas. Constatou-se a necessidade de se efetuar um cadastro, para cada banco de capacitor instalado, registrando a potência, corrente nominal e a localização dentro da instalação elétrica para periodicamente ser vistoriado e medir a corrente fornecida à rede através de amperímetro alicate (instrumento para medida de grandeza elétrica), pois o banco instalado não permitia outro tipo de medição. Vide Tabela 1 (Dados de instalação dos bancos de capacitores - Unidades Críticas). Com este levantamento e análise das contas de energia, das unidades críticas, constatou-se várias distorções, as quais estavam gerando ônus à autarquia e que com a eliminação destas distorções a economia financeira e energética era viável. Exemplos de distorções encontradas: - Classe de Faturamento errada, - Demanda Contratada irregular, - Estrutura Tarifária inadequada, - Bancos de capacitores existentes inoperantes, - Novas unidades da autarquia, sem bancos de capacitores, - Motores elétricos instalados, de baixo rendimento, - Reatores das lâmpadas fluorescentes, de baixo fator de potência. Algumas ações foram simples, como a alteração do código Cadastral da autarquia junto a Concessionária de energia elétrica, de industrial para serviço público o que gerou um desconto mensal na fatura de energia elétrica de 15 %, correção da demanda contratada (adequada para cada unidade do SAAE) e assim por diante. Pouco a pouco as ações corretivas junto à concessionária de energia elétrica foram sendo efetivadas e os resultados positivos destas ações surgiram demonstrando claramente a redução de custos operacionais e redução de consumo de energia elétrica.outras ações dependiam de investimentos, porém no decorrer do ano de 2003, foram disponibilizados recursos para aquisição de motores elétricos de alto rendimento, substituição dos reatores eletromagnéticos, por reatores eletrônicos. 4

5 Neste trabalho se aprofunda a ação corretiva que gerou resultados financeiros mais visíveis, a Estação Elevatória de Gopoúva, (vide dados da Tabela 2), onde pode-se acompanhar os valores do consumo em kwh (energia consumida potência ativa por hora), e do fator de potência, desde 2001, data da instalação dos primeiros bancos de capacitores. Os valores apresentados estão abaixo do permitido pela legislação em vigor, portanto nota-se o pagamento de multas, pois os bancos existentes não estavam corrigindo o fator de potência, por estarem inoperantes e obsoletos. Iniciou-se na metade do ano de 2003 o processo de substituição dos bancos de capacitores e instalação de bancos, nas novas unidades, que não existiam em 2001, quando da primeira instalação. Desta forma, após o estudo das ações corretivas, um dos itens acordados, era a substituição dos bancos de capacitores existentes, por sistemas de bancos automáticos de capacitores, largamente utilizados atualmente, pois contam com componentes que auxiliam na regularização do fornecimento automático de corrente reativa, corrigindo assim automaticamente as necessidades do sistema de energia. Atualmente a unidade EEA Gopoúva, não apresenta pagamento de multa junto a concessionária de energia elétrica, pois desde fevereiro de 2004, os novos bancos automáticos foram instalados e não oneram a autarquia, como no passado tão recente, e atendemos a legislação em vigor. RESULTADOS: O exemplo da EEA Gopoúva, mostra como a correção do fator de potência, gerou economia financeira à autarquia. Ao somarmos os valores das multas pagas no ano de 2003, contabiliza-se um valor de R$ ,00. A instalação dos novos bancos automáticos de capacitores onerou à autarquia em R$ , sendo que procurou-se adequar somente as unidades críticas. Os valores gastos ao longo de um ano em apenas uma unidade com o pagamento de multas, foi aproximadamente o valor investido para sanar o problema e permitir um retorno imediato. O resultado de todas estas ações, são surpreendentes, atualmente a correção do fator de potência das unidades críticas já foi efetuada e permanece o acompanhamento da situação de todas as unidades consumidoras da autarquia. Desta forma tem-se como saber a hora de agir, com uma ação mais complexa, para corrigir as falhas. CONCLUSÃO: A importância da correção do fator de potência, por si só permite a instalação de novos equipamentos sem a necessidade de investimentos em transformador ou substituição de condutores para este fim específico, otimiza o uso de energia elétrica da autarquia e do país. Assim contribui com o uso racional da energia elétrica e diminuindo a despesa com os custos operacionais mensais, que poderá acarretar em liberação de novos recursos, para aquisição de bancos automáticos para as demais unidades consumidoras da autarquia. 5

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Manual para Correção do fator de Potência- WEG Eletrotécnica Princípios e Aplicações Gray-Wallace Tabela 1 LEVANTAMENTO SITUAÇÃO FATOR DE POTÊNCIA UNIDADES CRÍTICAS Unidade SAAE Bomba DADOS DE INSTALAÇÃO Pot.Motor Capacitor Qtd. Fabricante Corrente(A) CV KVAr Placa Medida Gopouva B Helfont 46 29/27/33,4 Gopouva 35 1 Helfont 46 41,3/39,7/40,4 Gopouva B Helfont 46 10,7/14,8/13,9 Gopouva 35 1 Helfont 46 16,5/16,7/18 Gopouva B Helfont 65,6 Gopouva B9/ Helfont 65,6 31/30/26,8 Gopouva B10/ Helfont 65,6 27/29/35 Gopouva B11/ Gopouva B12/ Helfont 39,4 24,1/18,2/22,4 Gopouva B Helfont 39,4 0 Gopouva B Gopouva B Gopouva B Booster Bonsucesso BH Helfont 39,4 18,5/17,9/0 Booster Uirapuru BH Booster Itaqua BH BH Reservatório R1 BH Helfont 39,4 18,7/18,9/18,6 6

7 Tabela 2 ESTAÇÃO ELEVATÓRIA DE ÁGUA TRATADA GOPOÚVA - VALORES CONSUMO ENERGIA kwh / REAIS FATOR DE POTÊNCIA E MULTAS MÊS/ANO CONSUMO kwh VALOR CONTA R$ FATOR DE POTÊNCIA (%) MULTA R$ JANEIRO ,72 0, ,19 FEVEREIRO ,09 0, ,07 MARÇO ,01 0, ,42 ABRIL ,70 0, ,35 MAIO ,00 0,91 410,48 JUNHO ,02 0,92 35,45 JULHO ,02 0,92 35,45 AGOSTO ,61 0,91 61,97 SETEMBRO ,49 0,91 270,55 OUTUBRO ,44 0,92 151,25 NOVEMBRO ,74 0, ,30 DEZEMBRO ,39 0,90 764,31 JANEIRO ,41 0, ,00 FEVEREIRO ,42 0, ,42 MARÇO ,72 0, ,26 ABRIL ,95 0, ,56 MAIO ,38 0, ,57 JUNHO ,57 0, ,37 JULHO ,43 0, ,84 AGOSTO ,32 0, ,78 SETEMBRO ,42 0, ,42 OUTUBRO ,23 0,90 0,00 NOVEMBRO ,80 0,90 0,00 DEZEMBRO ,68 0,89 0,00 JANEIRO ,84 0, ,94 FEVEREIRO ,17 0, ,81 MARÇO ,69 0, ,38 ABRIL ,32 0, ,98 MAIO ,76 0, ,40 JUNHO ,00 0, ,48 JULHO ,74 0, ,08 AGOSTO ,81 0, ,46 SETEMBRO ,39 0, ,80 OUTUBRO ,26 0, ,48 NOVEMBRO ,99 0, ,15 DEZEMBRO ,86 0, ,51 JANEIRO ,86 0, ,51 FEVEREIRO ,53 0, ,09 MARÇO ,45 0,95 1,29 7