Dúvidas

O que é um controlador de demanda?

Controlador de Demanda é um equipamento eletrônico que tem como função principal manter a demanda de energia ativa de uma unidade consumidora dentro de valores limites pré determinados, atuando, se necessário, sobre alguns dos equipamentos (cargas) da instalação e segundo as regras de faturamento vigentes. A maior parte dos Controladores de Demanda controlam também o fator de potência e o consumo de energia. Controlar a demanda é fundamental, não só para o consumidor diminuir seus custos com energia elétrica, mas também para a concessionária que necessita operar de forma bem dimensionada evitando interrupções ou má qualidade de fornecimento.

O que é um controlador de consumo?

Controlador de consumo é um equipamento eletrônico que tem como função principal manter o consumo ativo de uma unidade consumidora dentro de metas pré determinadas, atuando, se necessário, sobre alguns dos equipamentos (cargas) da instalação de forma pré programada e segundo as regras de faturamento vigentes. Um controlador de consumo eficaz deve possuir alarmes de tendência de ultrapassagem das metas através de projeções durante o período de contabilização das mesmas. A maior parte dos controladores de consumo controlam também o fator de potência e a demanda ativa de energia. Controlar o consumo é fundamental para o consumidor diminuir seus custos com energia elétrica assim como manter suas metas mensais de contratos.

O que é Demanda?

Demanda é a média das potências instantâneas solicitadas à concessionária de energia pela unidade consumidora e integradas num determinado intervalo de tempo (período de integração), e portanto só existe quando findo este intervalo. Alguns erroneamente falam de demanda instantânea a qual na realidade não existe; o que existe é a potência instantânea sendo integrada. No Brasil adota-se o período de integração igual a 15 minutos, enquanto que em outros países este período varia de 5 a 30 minutos. Em um mês portanto teremos quase 3000 demandas (30 dias x 24 horas / 15 minutos = 2880 intervalos), as quais servirão de base para o cálculo de parte de sua conta de energia. A concessionária cobra pela maior demanda registrada no mês sendo no mínimo igual à contratada. Além da demanda há ainda a fatura do consumo que nada mais é do que a energia consumida no mês em kWh. Fazendo uma analogia com a mecânica de movimento é como se o consumo fosse o espaço percorrido e a demanda fosse a velocidade média em 15 minutos.

Como funciona um controlador de demanda?

Um Controlador de Demanda necessita medir corretamente para poder controlar. Em termos globais a informação para controle deverá vir do medidor da concessionária pois lá estão os sinais de controle além das variáveis a serem controladas liberadas pela mesma através de solicitação padrão. Logo o Controlador de Demanda deverá estar conectado a este medidor recebendo as mesmas informações da concessionária e baseado nestas realizar suas ações sobre as cargas passíveis de serem controladas. Uma vez recebendo os sinais da concessionária o Controlador de Demanda passará a verificar dentro de cada período de integração (quase 3000 intervalos/mês) a necessidade de se retirar/não alguma carga elétrica da instalação afim de que a demanda global se mantenha, dentro deste intervalo, abaixo dos limites de controle pré estabelecidos (os quais na maioria das vezes são os valores de contrato junto à concessionária com ou sem as tolerâncias permitidas). Atualmente os contratos são para fornecimento de energia firme e possuem duração de no mínimo 1 ano, podendo ser realizados contratos para energia temporária a curto prazo por consumidores com elevada demanda contratada.
Voltando à atuação do Controlador de Demanda não havendo tendência de ultrapassagem da demanda ele não atuará. Caso contrário ele poderá atuar e quando a demanda diminuir ele terá que repor (ou pelo menos liberar para uso) de forma automática as cargas antes retiradas. A primeira diferença entre um Controlador de Demanda convencional e outro inteligente começa no início da atuação de controle, onde para um Controlador de Demanda convencional esta atuação poderá ser realizada de forma prematura ou intermitente dentro do intervalo de integração. Já Controlador de Demanda inteligente posterga ao máximo sua atuação dando oportunidade para a demanda cair naturalmente. Resumindo, um Controlador de Demanda não deve retirar cargas de forma prematura ou irresponsável e sim esperar o momento certo para agir sobre a quantidade exata (nem mais nem menos) de kW.

Como saber se eu preciso de um Controlador de Demanda?

Primeiramente é óbvio que se numa unidade consumidora de alguma forma já se realiza um controle manual da demanda, haverá uma grande oportunidade para que este mesmo controle passe a ser feito de forma automática pelo Controlador de Demanda, trazendo mais confiabilidade e segurança ao consumidor.
Independente disso, um Controlador de Demanda é realmente útil para consumidores que devem (acima de 300kW de demanda) ou possam (opcionalmente) ser enquadrados na THS- Tarifação Horo Sazonal. A opção para quem não é obrigado se torna interessante quando a unidade consumidora pode controlar (deslocar) o consumo e/ou demanda no horário de ponta se beneficiando das tarifas mais baixas no horário fora de ponta. Caso contrário a tarifação deverá ser convencional mesmo a tarifa de consumo sendo 2 vezes maior que a tarifa de consumo fora de ponta na THS.

O que a fatura de energia nos mostra?

Se sua empresa já é tarifada em THS, a análise da conta de energia pode identificar a existência de multas por ultrapassagens da demanda contratada bem como o fator de carga. Caso hajam multas, já se justifica a adoção de um Controlador de Demanda bastando identificar as cargas a serem controladas e conectá-las ao mesmo. Mesmo não havendo multas a unidade consumidora poderá estar operando com baixo fator de carga o que significa estar pagando por uma energia não utilizada. Neste caso também o uso de um Controlador de Demanda seria justificado, pois com ele a unidade consumidora poderia diminuir os valores contratados junto à concessionária de energia sem riscos de multas.
Portanto deve-se verificar se as demandas contratadas não foram nem sub nem super estimadas. Muitos consumidores sujeitos constantemente a faturas elevadas por ultrapassagem dos valores contratados recorrem a uma atitude, de certa forma confortável que seria a elevação do valor contratado de demanda, principalmente no período de ponta. Isto pode de certa forma evitar as multas por ultrapassagem, mas não incorrerá numa diminuição dos custos, pelo contrário, uma vez que estes consumidores continuarão pagando por aquele valor mínimo de contrato, agora majorado.

O que a fatura de energia NÃO nos mostra?

A forma correta de se verificar se as demandas contratadas estão dentro da realidade é através de tabelas/gráficos que mostram os perfis diários das demandas (curva de carga), pois a partir destes poderão ser identificados os períodos críticos que implicarão primeiro num rearranjo das cargas indutivas e com isto realizar um novo contrato de demanda. Outras ferramentas já existem para análise automática dos valores contratados permitindo simulações e cálculo da demanda ideal. Isto a fatura não mostra.
Uma vez estabelecidos os valores de contrato mais adequados para as demandas deve-se proceder ao controle das mesmas em seus respectivos períodos através de um Controlador de Demanda.

Quais as cargas a serem controladas?

Isto irá depender principalmente de dois fatores: segmento de atuação da unidade consumidora e das restrições operacionais de cada equipamento. O primeiro determina o modo de produção e os tipos de equipamentos, ou cargas, envolvidos. Produção em batelada possui mais cargas candidatas para controle, enquanto que produção contínua já dificulta esta escolha.
De qualquer forma comece sempre pelas cargas de utilidades que são aquelas que não interferem diretamente no processo. Caso as mesmas não sejam suficientes deve-se partir para os equipamentos de processo, mas aí entram as restrições operacionais ou do próprio processo e portanto haverá necessidade de Controladores de Demanda inteligentes para tratamento destas restrições, pois não se deseja jamais prejudicar a produção. Buscar informações em empresas do mesmo ramo que já possuam um Controlador de Demanda pode ser um caminho interessante, mas na dúvida sugerimos nos contatar para conhecer melhor nossos serviços de consultoria.
Uma metodologia prática consiste em obter a chamada demanda máxima que seria a potência total instalada na unidade multiplicada pelo chamado fator de demanda que varia conforme a atividade da empresa, entre 0,3 e 0,6. Isto reflete a simultaneidade de cargas ligadas. A mínima carga de controle será portanto esta demanda menos o valor da demanda de controle, a qual deverá ser igual ou menor que a demanda de contrato mais a tolerância. Lembrem-se que existe uma demanda fixa mínima para manter a instalação e algumas cargas críticas que dificilmente poderão ser atuadas. Se o controlador de demanda for um do tipo convencional realmente você terá dificuldades em controlar ou mesmo em selecionar as cargas controláveis.
Com um Controlador de Demanda inteligente esta tarefa torna-se factível, pois seu leque de escolha é ampliado, permitindo que cargas antes não imaginadas para controle passem a ser candidatas em potencial. A princípio não existem cargas não controláveis pois existirá sempre um período no qual ela poderá ser atuada sem prejuízo ou do processo ou de si própria. Cabe ao Controlador de Demanda ser capaz de detectar este período, e atuar se preciso.

Quanto custa instalar um controlador de demanda?

Isto irá depender do segmento de atuação da unidade consumidora e do porte da instalação. Deve-se também calcular a relação custo/benefício obtendo-se o tempo de amortização (pay back) do investimento a ser realizado, o qual pode variar de 1 mês a 1 ano. Não esquecer que neste custo deverá ser levado em consideração o custo de instalação elétrica (passagem de cabos para os quadros de comandos das cargas, comunicação, medição, etc) e não apenas o custo do Controlador de Demanda.
Não esquecer também que dentre os benefícios considerados anteriormente existem também os qualitativos.

Qual o Controlador de Demanda mais adequado a minha instalação?

Dependendo do segmento de atuação da unidade consumidora e também do porte da instalação deverá haver um equipamento adequado com preço justo, mas que possua um controle inteligente que não prejudique a produção/processo e que seja confiável.

Um Controlador de Demanda pode garantir a redução na conta de energia elétrica entre 10% e 30%?

Antes disso é preciso adequar o sub-grupo e modelo tarifário com o perfil de carga existente. Existem casos em que a simples mudança tarifária gera economia a curtíssimo prazo na conta de energia. Em outros casos o aumento da tensão de fornecimento gera economia a médio/longo prazo, pois existe ai o investimento na construção de uma nova subestação que deverá ser amortizado. Na hipótese de se estar na tarifação adequada a redução na conta de energia irá depender de outros fatores tais como:
- Fator de Carga
- Segmento de atuação
- Modus Operandi da Instalação
- Tipos e números de cargas passíveis de serem controladas
Somente pela fatura não se garante o percentual de economia, mas em sua análise pode ser logo identificada a inviabilidade do projeto de otimização da energia contratada.

O Controlador de Demanda irá prejudicar minha produção/processo desligando equipamentos a qualquer momento?

Depende do tipo de controlador. A maioria dos Controladores de Demanda atua sobre os equipamentos da unidade consumidora vendo-os como cargas elétricas apenas, enquanto que outros poucos conseguem enxergar as restrições de processo ou operacionais atreladas a estes equipamentos, priorizando (dinamicamente) os que estiverem mais aptos a serem atuados e ainda evitando a ultrapassagem da demanda. Este é o caso de um Controlador de Demanda dito inteligente em comparação ao convencional que só enxerga a parte elétrica.

Todos os Controladores de Demanda são iguais?

Não e eles se diferenciam principalmente no tipo de algoritmo de controle utilizado. Mas podem também se diferenciar quanto aos aspectos de confiabilidade e disponibilidade pois trata-se de um equipamento com alta responsabilidade e que não pode falhar.

O que é Controle Preditivo Adaptativo?

O método de controle adotado pela GESTAL em seus controladores é denominado de controle preditivo adaptativo.
A parte preditiva utiliza medição sincronizada com a concessionária integrando os pulsos recebidos a partir do instante zero (chegada do sincronismo) e trabalhando sempre com a projeção da demanda dentro do intervalo de integração e com o conhecimento prévio do valor da potência da carga, podendo ainda operar de forma adaptativa conforme comentado adiante.
É muito importante ressaltar que dentro do método de controle preditivo temos diversas variantes que traduzem em mais ou menos eficiência em termos de otimização da freqüência de chaveamento das cargas elétricas.
Por exemplo temos uma variante que se vale de duas retas inclinadas fixas associadas aos dois (e únicos) níveis gerais de liga/desliga válidos para todas as cargas controláveis, e por isso tem seu desempenho comprometido e restrito a estes dois níveis. Outra variante por sua vez adota o método de retas inclinadas ajustáveis (não fixas) permitindo um desempenho superior ao método por retas inclinadas fixas. Neste método por retas ajustáveis o controle modula as cargas (liga/desliga) antes de fechar a demanda registrada pela concessionária. Em outras palavras o controle antecipa a modulação de carga para obter a demanda máxima desejada. A GESTAL adotou este último método mais eficiente (mesmo que mais complexo do ponto de vista de desenvolvimento) a ser implementado dentro de seus controladores de demanda.
Além da característica de predição inteligente apresentada acima o algoritmo de controle de demanda adotado pela GESTAL possui capacidade de adaptação às condições operacionais e de processo, denominado de Controle Adaptativo.
Este método se caracteriza por prioridades de atuações sobre as cargas controláveis que se alteram automaticamente durante o período de integração em função de uma variável elétrica ou de processo (demanda média, consumo, temperatura, pressão, vazão, etc.) ou em função de uma condição operacional qualquer configurada pelo usuário em tempo real.
Com este recurso podemos alterar dinamicamente as prioridades sobre as cargas controláveis em função de mudanças na linha de produção ou ainda visando atuar prioritariamente sobre as cargas que pertençam ao setor responsável pela tendência de ultrapassagem de sua própria demanda setorial.
Exemplo 1:
Suponha uma instalação com três setores distintos, cada qual com suas cargas elétricas associadas e suas demandas setoriais próprias, além da demanda global de contrato. Utilizando-se um controlador de demanda convencional as prioridades de atuação seriam fixas penalizando sempre as mesmas cargas prioritariamente mesmo se estas não fossem responsáveis naquele momento pela tendência de ultrapassagem da demanda global de contrato. Com o recurso de adaptação o controlador irá atuar prioritariamente sobre as cargas pertencentes ao setor responsável pela tendência de ultrapassagem de sua própria demanda de controle setorial, e não sobre as cargas de outro setor que estaria atuando dentro dos seus limites pré configurados.
Exemplo 2:
Suponha uma instalação com três fornos elétricos com a mesma potência nominal. Utilizando-se um controlador de demanda convencional as prioridades de atuação seriam fixas penalizando sempre um determinado forno prioritariamente mesmo se este estivesse numa condição proibitiva de ser atuado, como na fase de aquecimento. Com o recurso de adaptação o controlador irá atuar prioritariamente sobre o forno que estivesse na melhor condição de processo, como na fase de estabilização, e não sobre aquele na rampa de aquecimento.
Exemplo 3:
Suponha uma instalação predial com três equipamentos de ar condicionado.
Utilizando-se um controlador de demanda convencional as prioridades de atuação seriam fixas penalizando sempre um determinado ar condicionado prioritariamente mesmo se este estivesse numa condição proibitiva de ser atuado ou ainda se o ambiente refrigerado por ele estivesse fora da faixa aceitável de climatização. Mesmo num esquema de rodízio o critério não seria inteligente.
Com o recurso de adaptação o controlador irá atuar prioritariamente sobre o ar condicionado que estivesse na melhor condição de processo ou conforme a temperatura do respectivo ambiente refrigerado.

O que é Potência Ativa e Reativa?

A Potência Ativa, medida em W ou kW, é a que realmente realiza trabalho, gerando calor por exemplo. A Potência Reativa, medida em Var ou kVAr, é a que mantém o campo eletromagnético, que ocorre em motores. A soma vetorial das Potências Ativa e Reativa chama-se Potência Aparente, e é expressa em kVA.

O que é Fator de Carga?

Fator de Carga (FC) de qualquer instalação é a relação entre o consumo e um valor máximo de demanda multiplicado pelo número de horas relativos a um determinado período de efetiva produção ou seja:
FC (Dt) = C (Dt) / ( Dmax x Dt )
onde:
C = Consumo em Dt
Dt = 730 horas num mês de medição supondo 24 horas produtivas/dia (664 horas p/ período fora de ponta e 66 horas p/ período de ponta).
De outra forma, valendo-se da relação anterior, temos que:
FC (Dt) = Dmédia (Dt) / Dmax
Evidente que a situação ideal seria aquela onde teríamos:
Dmédia = Dmáx = Dc = 1 (independente do número de horas produtivas/dia)
Para medição apenas da eficácia no uso da energia elétrica se usa como padrão de comparação a demanda máxima ocorrida neste período ao passo que para medição também da eficiência utiliza-se da demanda contratada como sendo a máxima para qualquer período escolhido. Em casos de ultrapassagens contínuas poderemos ter uma demanda média superior à contratada, a qual se for considerada máxima na fórmula do FC , teremos um FC > 1 indicando sobre utilização da demanda contratada ou ainda necessidade de se contratar um valor maior de demanda.
Na hipótese de não ultrapassagem podemos ter um FC eficaz - FCz próximo do máximo teórico, o que implica que a demanda média é bem próxima da máxima e ao mesmo tempo um baixo FC eficiente - FCy , o que implica estar a demanda média bem abaixo da contratada. Esta separação é interessante como ponto de partida para determinação da demanda contratada ideal pois caso tenhamos um alto FCz com um baixo FCy a demanda máxima é séria candidata a ser a demanda ideal, se este for o perfil da instalação operando em plena capacidade.
Operando sob um baixo FCy implica num mal aproveitamento da energia contratada além de um alto preço unitário do KWh conforme mostra a relação abaixo:
PU = Td / (FC x Dt ) + Tc + ICMS
onde:
PU = Preço unitário do KWh
Td = Tarifa de demanda conforme o grupo associado
Tc = Tarifa de consumo conforme o grupo associado
FC = FCy Médio Mensal
Dt = 730 horas num mês de medição supondo 24 horas produtivas/dia.
Ou seja, quanto maior o FCy menor o custo médio do KWh.

O que é o Fator de Potência?

O Fator de Potência é a relação entre a Potência Ativa e a Potência Aparente. É um número entre 0 e 1, sendo que para fator de potência indutivo utilizamos sinal positivo e fator de potência capaticitivo utilizamos sinal negativo. Para faturamento, o fator de potência é registrado de hora em hora, portanto serão registrados 730 valores dentro de um mês divididos ainda em dois postos de faturamento (Posto Indutivo e Posto Capacitivo).



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