GERENCIAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA NA ETA GUARAÚ REDUÇÃO DE CUSTOS PARA A EMPRESA ECONOMIA DE ENERGIA ELÉTRICA PARA O PAÍS

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1 GERENCIAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA NA ETA GUARAÚ REDUÇÃO DE CUSTOS PARA A EMPRESA ECONOMIA DE ENERGIA ELÉTRICA PARA O PAÍS Alexandre Saron Engenheiro Químico da Cia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo - SABESP, trabalhando à nove anos na Estação de tratamento de Água do Guaraú. Graduado pela Faculdades Oswaldo Cruz em 1994 e participante do curso de Mestrado em Engenharia Civil na UNICAMP. Endereço: Rua Joaquim José dos Santos Camargo, Jardim Garcia Campinas - SP - CEP: Brasil - Tel: (011) Fax: (011) saron@correionet.com.br RESUMO A utilização racional de energia elétrica implica em muitos estudos. Há necessidade de conhecimentos na área elétrica para as informações de dimensionamento de equipamentos, bem como das instalações elétricas. Para a elaboração de procedimentos operacionais, visando a diminuição de consumo de energia elétrica na ETA Guaraú, houve a necessidade também de um bom conhecimento das técnicas operacionais. A somatória destes dois itens ligados ao fator bom senso, pode-se realizar um estudo, gerenciando a energia elétrica na ETA Guaraú, tendo redução de custos para a empresa e economia de energia elétrica para o País. PALAVRAS-CHAVE: Estação de Tratamento de Água, Redução de Custos, Energia Elétrica, Procedimentos Operacionais, Horário de Ponta, Horário fora de Ponta. INTRODUÇÃO A Estação de Tratamento de Água do Guaraú (Sabesp) opera 24 horas por dia e possui uma vazão média de tratamento de 33,5 m 3 /s. Trabalhando no sistema convencional, isto é, com etapas de coagulação, floculação, decantação e filtração, é contabilizado os gastos com os seguintes itens: Produtos químicos utilizados no tratamento; Salários de funcionários que trabalham na ETA; Demanda de potência contratada e consumo de energia elétrica; Requisições de compras e solicitações de pagamento de peças e serviços realizados na ETA; Consumo de combustíveis para a realização de transportes. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4057

2 Ocorrem poucas variações de cada um dos gastos apresentados sendo que para o mês de Outubro/97 esta distribuição ficou na seguinte forma: CUSTO PERCENTUAL Energia 8,2% S.P. 1,6% S.C. 2,6% Transp. 1,8% Pessoal 36,1% Prod.Quím. 49,5% A energia elétrica utilizada na ETA Guaraú é a de Alta Tensão e proveniente da companhia Eletropaulo - Metropolitana. A energia elétrica fornecida é de corrente alternada trifásica, freqüência de 60 Hz e tensão nominal de V. A entrada da energia ocorre em uma Cabine Primária da E.T.A. e desta é distribuída para cinco subestações de energia, localizadas próximo as etapas de tratamento. As subestações são responsáveis pelo encaminhamento de energia elétrica para o funcionamento de equipamentos e instalações elétricas. Para as indústrias que consomem energia elétrica de alta tensão, a ELETROPAULO formaliza a entrega de energia através de um Contrato de Fornecimento de Energia Elétrica - Tarifa Azul. Por este instrumento, a fornecedora de energia coloca à disposição do consumidor a potência ( kw ) cujos valores constituem as demandas contratadas. Estas demandas contratadas bem como o consumo efetivo de energia elétrica são diferenciadas no seu valor financeiro na duração de 24 horas de um dia. A tabela 1 informa a denominação de período do dia. Também ocorrem denominações de acordo com o mês vigente. A tabela 2 informa as denominações de cada período do ano. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4058

3 Tabela 1 - Denominação da Eletropaulo para os horários do dia. HORÁRIO DENOMINAÇÃO 00:30 às 06:30 h Fora de Ponta Capacitivo 06:30 às 17:30 h Fora de Ponta Indutivo 17:30 às 20:30 h Ponta 20:30 às 00:30 h Fora de Ponta Indutivo Tabela 2 - Denominação da Eletropaulo para os meses do ano. MESES DENOMINAÇÃO de Maio à Novembro Ponta Seca de Dezembro à Abril Ponta Úmida FATURA O valor faturado da conta de energia elétrica é a somatória de três subtotais: demanda de potência contratada, consumo efetivo de energia e imposto (ICMS). DEMANDA DE POTÊNCIA CONTRATADA A parcela de demanda corresponde a um valor, em reais, referente a 1 kw de potência demandada, que dá o direito à sua utilização pelo período de um mês. Para saber qual o valor da potência a ser contratado para a ETA Guaraú efetuou-se inicialmente um levantamento da potência total instalada e da potência consumida por um determinado período de dias. A potência instalada pode ser de dois tipos distintos: Potência Ativa, medida em kw, e que efetivamente realiza trabalho gerando calor, luz, movimento, etc. e Potência Reativa, também chamada de potência aparente, medida em kvar, usada apenas para criar e manter os campos eletromagnéticos das cargas indutivas A razão entre a potência ativa e a potência aparente de qualquer instalação se constitui no fator de potência. O fator de potência indica qual a porcentagem da potência total fornecida (kva) é efetivamente utilizada como potência ativa (kw). Assim, o fator de potência conhecido também como cos (ϕ) mostra o grau de eficiência do uso dos sistema. elétricos. Valores altos de fator de potência (próximos de 1,0) indicam uso eficiente da energia elétrica, enquanto valores baixos evidenciam seu mau aproveitamento, além de representar uma sobrecarga para todo o sistema elétrico. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4059

4 Tabela 3 - Evolução dos valores de fator de potência na ETA Guaraú. FATOR DE POTÊNCIA ( cos(ϕ) ) MÊS 1997 PONTA FORA DE PONTA INDUTIVO FORA DE PONTA CAPACITIVO Junho 0,992 0,984 0,982 Julho 0,989 0,977 0,971 Agosto 0,986 0,971 0,965 Setembro 0,994 0,976 0,972 Outubro 0,996 0,978 0,973 A E.T.A. Guaraú possui um sistema informatizado para a contabilização energética de suas instalações. Este sistema consta de um banco de capacitores instalado na chegada de energia elétrica na E.T.A. o qual estão interligados a um P.L.C. efetuando a correção automática do fator de potência. A portaria 1569 de 23/12/93 do Departamento Nacional de Água e Energia Elétrica fixou em 0,92 como valor referência de fator de potência. VALORES DE DEMANDA DE POTÊNCIA CONTRATADA Após a verificação das potências instaladas na E.T.A. Guaraú determinou-se que a potência a ser contratada deveria ser de 1550 kw tanto para os horários fora de ponta como também nos horários de ponta. Sobre o valor de potência contratado, ocorre uma tolerância de 10 %, portanto o valor contratado poderá atingir até 1705 kw. Acima deste valor tolerado, ocorrem multas altíssimas. Desta forma iniciou-se um acompanhamento rigoroso, através de um gerenciador, informando a potência consumida a cada 15 minutos. Este gerenciador informa também o perfil de fator de potência. VALORES DE FATURA Os valores de fatura apresentados na tabela 4 são válidos para ponta seca ou úmida Tabela 4 - Valores de fatura referente ao mês de Outubro/98. HORÁRIO VALOR ( R$ / kw ) * MULTA ( R$ / kw ) * Fora de Ponta Cap./ Ind. 3,71 13,11 Ponta 11,14 39,31 *Valores com desconto devido ser empresa de saneamento básico. DEMANDA DE POTÊNCIA REGISTRADA / FATURADA A partir de levantamentos de contas de energia elétrica verificou-se qual a demanda de potência que estava sendo registrada. O valor apresentado na conta corresponde ao valor máximo da potência registrado no mês. Se o valor de potência estiver abaixo do contrato efetuado, isto é, 1550 kw, o valor faturado é o contratado. Por outro lado, ultrapassando os 10% do limite de tolerância, é efetuado a cobrança de multas. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4060

5 Tabela 5 - Valores de demanda de potência máxima registrada e o respectivo valor faturado no mês. POTÊNCIA REGISTRADA (kw ) FATURA ( R$ ) MESES 1997 Ponta Fora de Ponta Indutivo Fora de Ponta Capacitivo Ponta Fora de Ponta Junho 1470,0 1488,1 1474, , ,50 Julho 1140,3 1474,2 1435, , ,50 Agosto 1071,0 1358,3 1469, , ,50 Setembro 1103,8 1474,2 1372, , ,50 Outubro 1105,0 1461,6 1362, , ,50 VERIFICAÇÃO DE DEMANDA DE POTÊNCIA CONTRATADA Através do programa de gerenciamento de energia elétrica houve a possibilidade de se verificar a potência consumida quando de início e durante a operacionalização de bombas e equipamentos de grande porte instalados na E.T.A. Guaraú, conseguindo elaborar procedimentos operacionais, visando uma diminuição de energia elétrica, para as diversas etapas do tratamento de água. As bombas de maiores portes na ETA Guaraú são as de água de lavagem de filtros e as de recalque de água do sistema de recuperação de água de lavagem dos filtros. BOMBAS DE ÁGUA DE LAVAGEM DOS FILTROS A ETA Guaraú possui sete bombas de água de lavagem de filtro. Cada uma delas é de 250 H.P. e vazão de 300 m 3 /h. Lava-se em média 40 filtros por dia, sendo que o volume de água de lavagem gasto por filtro é de m 3.O procedimento operacional desenvolvido visa a lavagem de filtros somente no período de horário fora de ponta. Assim no horário de ponta estas bombas (necessário sempre duas bombas) ficam desligadas. Observa-se também que o horário de ponta insere o horário de pico de consumo de energia elétrica para a região metropolitana de São Paulo. BOMBAS DE ÁGUA DO SISTEMA DE RECUPERAÇÃO O sistema de recuperação de água de lavagem dos filtros possui três bombas de recalque. Cada bomba de 250 H.P. e vazão de 440 m 3 /h. O procedimento operacional desenvolvido visa a utilização de somente uma bomba em operação. Através de cálculos percebeu-se que, às vezes, para recuperar toda a água proveniente da lavagem dos filtros haveria a necessidade de operar estas bombas durante o horário de ponta também. Este problema foi resolvido com a utilização, quando necessário para o horário de ponta, de um gerador de energia elétrica, ligado às bombas de água de recuperação. Como a prática destes procedimentos operacionais, verificou-se através dos gráficos do gerenciador de energia elétrica uma uniformidade na distribuição de potência consumida no horário fora de ponta e uma grande redução no consumo de potência para o horário de ponta. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4061

6 Para a visualização dos procedimentos operacionais no que diz respeito à energia elétrica, foi selecionado um mês ao acaso antes do procedimento operacional (junho/96) e um após a prática do procedimento (Outubro/98). Tabela 6 - Potência máxima diária no horário fora de ponta capacitivo / indutivo e horário de ponta do mês de Junho/96. DIA FORA DE PONTA PONTA DIA FORA DE PONTA PONTA * Valores expressos em kw Gráfico 1 - Verificação dos valores de potência máxima no horário de ponta e fora de ponta no mês de Junho/96. Potência (kw) Dias Fora de Ponta Ponta 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4062

7 Tabela 7 - Potência máxima diária no horário fora de ponta capacitivo / indutivo e horário de ponta do mês de Outubro /98. DIA FORA DE PONTA PONTA DIA FORA DE PONTA PONTA * Valores expressos em kw Gráfico 2 - Verificação dos valores de potência máxima no horário de ponta e fora de ponta no mês de Outubro/98. Potência (kw) Dias Fora de Ponta Ponta 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4063

8 Os valores zero de potência no horário de ponta correspondem aos sábados e domingos, pois nestes dias não são contabilizados pela Eletropaulo. Verifica-se que para o primeiro mês de procedimento operacional das lavagens de filtro e recuperação da água de lavagem do filtro, no que diz respeito à energia elétrica, pode-se reduzir a demanda de potência contratada para o horário de ponta e fora de ponta capacitivo / indutivo. Solicitou-se à ELETROPAULO, a redução do valor da demanda de potência contratada, ficando, a partir de março/98 com os seguintes valores: Tabela 8 - Alteração no valor de demanda de potência contratada. Demanda de Potência Contratada Faturamento da Demanda Contratada HORÁRIO ATÉ Fev/98 A PARTIR A PARTIR ATÉ Fev/98 DE Mar/98 DE Mar/98 FORA DE PONTA 1550 kw 1250 kw R$ 5.750,50 R$ 4.637,50 PONTA 1550 kw 650 kw R$ ,00 R$ 7.241,00 A partir de Março/98, a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo- Sabesp diminuiu o valor gasto com energia elétrica para a ETA Guaraú em aproximadamente R$ ,00 por mês devido a alteração, de forma supervisionada e ordenada, do valor da demanda de potência contratada. Além da diminuição em custos para a ETA Guaraú, ocorre também uma diminuição no consumo de energia elétrica, no horário de pico, para o Estado de São de Paulo. O horário de pico é compreendido entre 18:00h às 20:00h e este está inserido no horário de ponta. CONSUMO EFETIVO DE ENERGIA O consumo de energia elétrica é aquela utilizada durante um intervalo de tempo. Este consumo é medido, normalmente, a cada 30 dias pela Companhia de energia elétrica e seu valor é expresso em kwh. A elaboração e implantação dos procedimentos operacionais de lavagens de filtro e recuperação da água de lavagem fez com que o consumo de energia em um mês também diminuiu (cerca de 8.000kW / mês o que eqüivale ao consumo médio de 30 residências). VALORES DE FATURA Toda energia elétrica consumida é faturada. Existem diferenças nos valores de faturados conforme o mês corrente e os horários do dia. Verifica-se que para os meses úmidos e horários do dia em fora de ponta o valor de fatura é menor. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4064

9 Tabela 9 - Valores de fatura. HORÁRIO PONTA FORA DE PONTA VALOR SECA ÚMIDA SECA ÚMIDA R$ / kw 0, , , ,03069 *Referente ao mês de Março e Outubro/98 Na ETA Guaraú o consumo de energia elétrica ocorre na seguinte ordem crescente durante o dia: horário de ponta, horário fora de ponta capacitivo, horário fora de ponta indutivo. Tabela 10 - Consumo registrado em KW. HORÁRIO MESES FORA DE PONTA PONTA 1998 INDUTIVO FORA DE PONTA CAPACITIVO Junho Julho Agosto Setembro Outubro Com a implantação do procedimento operacional pelos técnico de sistema de tratamento de água da ETA Guaraú, houve uma redução também no consumo faturado, uma vez que no horário de ponta, o qual apresenta maior valor de fatura, não haverá funcionamento das grandes bombas. Algumas outras medidas também foram adotadas para diminuir o consumo de energia elétrica: Procedimentos para utilização de equipamentos e bombas Melhor distribuição de holofotes, com a eliminação de alguns, para a iluminação noturna; Alteração das iluminações de poços e galerias subterrâneas. Com estas medidas adotadas, verificou-se também uma diminuição de manutenções preventivas e corretivas no corpo operacional da elétrica no que se refere à iluminação. IMPOSTO O imposto cobrado pela Eletropaulo é o Imposto de Consumo sobre Mercadorias e Serviços (ICMS). Este imposto corresponde à 18% ( * ) do valor total faturado em demanda de potência contratada e energia consumida. *Referência - Outubro/98 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4065

10 COMENTÁRIOS E DISCUSSÕES Este trabalho iniciou-se verificando os números registrados nas contas de energia elétrica. A partir daí, a C.I.C.E. (Comissão Interna de Consumo de Energia) da E.T.A. Guaraú, fundada em Junho/95, iniciou pesquisas quanto à utilização racional de energia elétrica, efetuando-se dentre vários estudos, um levantamento de potências reais das bombas de água de lavagem dos filtros e bombas do sistema de recuperação de água de lavagem dos filtros. Outras medidas também foram estudadas pela C.I.C.E. a fim de diminuir o consumo de energia elétrica, conforme mencionado anteriormente. A redução na participação da eletricidade no custo final no processo de tratamento e potabilização de água, tem-se como conseqüência direta uma diminuição no consumo de energia elétrica, tão solicitado pelas empresas de eletricidade do país. 20 o Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 4066