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Medição de Consumo de Energia Elétrica: Análise de Tarifas e Eficiência Energética, Notas de estudo de Circuitos Elétricos

Este documento detalha um exercício prático de laboratório sobre medição de consumo de energia elétrica, com foco na análise de tarifas e eficiência energética. O estudo aborda o grupo tarifário b, suas modalidades (convencional e tarifa branca), e a aplicação de softwares para simulação e comparação de custos. O exercício inclui a medição do consumo em uma associação estrela de resistores, utilizando uma bancada didática e um medidor ciclométrico, além da análise do perfil tarifário adequado para uma residência típica.

Tipologia: Notas de estudo

2020

Compartilhado em 20/12/2024

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thiago-henrique-gbv 🇧🇷

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Curso de Bacharelado em Engenharia Elétrica
Disciplina: Laboratório de Instalações Elétricas
Laboratório nº 01: Título da aula prática
Professor: André Roger Rodrigues, Dr.
Campo do Professor
Valor: ____ pontos Data de Entrega: __/__/____ Nota : _________
Medição de Consumo de Energia Elétrica
Alunos:
1 – Thiago Henrique de Miranda Corrêa
Nº 0070329
Formiga, 19 de dezembro de 2024
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Disciplina: Laboratório de Instalações Elétricas

Laboratório nº 01: Título da aula prática

Professor: André Roger Rodrigues, Dr.

Campo do Professor

Valor: ____ pontos Data de Entrega: //____ Nota : _________

Medição de Consumo de Energia Elétrica

Alunos: 1 – Thiago Henrique de Miranda Corrêa Nº 0070329

Formiga, 19 de dezembro de 2024

Disciplina: Laboratório de Instalações Elétricas

Laboratório nº 01: Título da aula prática

Professor: André Roger Rodrigues, Dr.

Campo do Professor

Valor: ____ pontos Data de Entrega: //____ Nota : _________

Sumário:

Tópico Página

Objetivos: 2

Resumo: 2

Métodos, Resultados e Conclusões: 3

2.1 Medição de consumo de energia elétrica trifásica: 3 2.2 Análise tarifária da minha residência: 3

3.Bibliografia 9

Disciplina: Laboratório de Instalações Elétricas

Laboratório nº 01: Título da aula prática

Professor: André Roger Rodrigues, Dr.

Métodos, Resultados e Conclusões:

2.1 Medição de consumo de energia elétrica trifásica:

A montagem do experimento foi realizada com o auxílio da bancada Exsto. Nesse processo, conectou-se uma rede elétrica trifásica, composta pelas fases R, S, T e o neutro, a um medidor ciclométrico. Esse medidor, por sua vez, foi ligado a três resistores configurados em estrela (Y). Para mensurar o consumo de energia elétrica em cada uma das fases, utilizamos um alicate wattímetro. Durante o experimento, registramos o tempo necessário para que cada fase consumisse 1 Wh (watt-hora), obtendo os seguintes resultados:

Fase 1 (R): 34 segundos para consumir 1 Wh; ● Fase 2 (S): 26 segundos para consumir 1 Wh; ● Fase 3 (T): 23 segundos para consumir 1 Wh.

Com base nesses valores, foi calculado o tempo necessário para consumir 1 kWh (quilowatt-hora) em cada uma das fases. O cálculo foi realizado multiplicando o tempo registrado para 1 Wh por 1.000, correspondente a um quilowatt-hora.

Tabela 02: Tempo para obter um 1kWh por fase Ø 1 Ø 2 Ø 3

34 — 0,001 kWh T1— 1 kWh

T1 = 34.000 segundos T1 = 9,44 horas

26 — 0,001 kWh T2 — 1 kWh

T2 = 26.000 segundos T2 = 7,22 horas

23 — 0,001 kWh T3 — 1 kWh

T3 = 23.000 segundos T3 = 6,39 horas Fonte: Elaborada pelo autor

Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a Fase 1, correspondente à fase R, será a mais demorada para atingir o consumo de 1 kWh. O tempo necessário para alcançar esse valor foi calculado como sendo 9,44 horas.

2.2 Análise tarifária da minha residência:

Foi realizada uma análise detalhada das cargas instaladas em minha residência, com o objetivo de identificar a potência nominal de cada aparelho utilizado. A partir desses dados, foi possível calcular o consumo energético em kWh de cada equipamento, permitindo estimar o valor provável da fatura de

Disciplina: Laboratório de Instalações Elétricas

Laboratório nº 01: Título da aula prática

Professor: André Roger Rodrigues, Dr.

energia elétrica. Essa análise foi conduzida com o intuito de avaliar o consumo de forma precisa e identificar possíveis estratégias para otimizar o uso de energia. Além disso, foram considerados os horários de funcionamento de todos os equipamentos, o que possibilitou a análise da viabilidade de migração para a modalidade tarifária branca, em comparação com a manutenção na modalidade convencional, ambas aplicáveis ao grupo tarifário B. Para isso, foi utilizado o software disponibilizado pela ANEEL, que funciona como um simulador da tarifa branca, permitindo maior precisão na análise e comparação entre as modalidades. Cabe destacar que, no Brasil, consumidores do grupo tarifário B, que compreendem a baixa tensão, podem optar entre duas modalidades tarifárias principais:

  1. Modalidade Convencional : Aplica uma tarifa única para todo o consumo, independentemente do horário de uso.
  2. Tarifa Branca : Os preços variam conforme o horário de consumo, dividindo-se em três períodos: ○ Ponta : Geralmente entre 18h e 21h, quando o consumo na rede elétrica é mais elevado. ○ Intermediário : Período próximo ao horário de ponta, com tarifas um pouco menores. ○ Fora de Ponta : Horários de menor demanda, com tarifas mais baixas.

Por meio desse estudo, aliado ao uso do simulador da ANEEL, foi possível obter uma visão abrangente sobre o padrão de consumo de energia da residência, considerando os horários e o perfil de uso dos equipamentos. Assim, foi possível embasar a escolha da modalidade tarifária mais adequada, com base na relação custo-benefício e na eficiência energética para o grupo tarifário B. Para o cálculo de consumo energético de cada equipamento, foram utilizadas as seguintes equações (0.1) (0.2):

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑊ℎ) = 𝑃𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑜 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑙ℎ𝑜 𝑒𝑚 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠 × ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑛𝑜 𝑚ê𝑠 (0.1)

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑊ℎ) ÷ 1000 (0.2)

Disciplina: Laboratório de Instalações Elétricas

Laboratório nº 01: Título da aula prática

Professor: André Roger Rodrigues, Dr.

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 36. 000(𝑊ℎ) ÷ 1000 (0.2)

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑀á𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝐿𝑎𝑣𝑎𝑟(𝑊ℎ) = 500 × ( 1 × 30) (0.1) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 15. 000 ÷ 1000 (0.2) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 15

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑁𝑜𝑡𝑒𝑏𝑜𝑜𝑘𝑠(𝑊ℎ) = 320 × ( 20 × 30) (0.1) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 192. 000 ÷ 1000 (0.2) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 192

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑀𝑜𝑛𝑖𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 (𝑊ℎ) = 100 × ( 20 × 30) (0.1) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 60. 000 ÷ 1000 (0.2) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 60

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑖𝑟𝐹𝑟𝑦𝑒𝑟(𝑊ℎ) = 1400 × ( 1 × 30) (0.1) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 42. 000 ÷ 1000 (0.2) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 42

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐶ℎ𝑢𝑣𝑒𝑖𝑟𝑜 𝐸𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜(𝑊ℎ) = 3500 × ( 2 × 30) (0.1) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 210. 000 ÷ 1000 (0.2) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 210

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑉𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟(𝑊ℎ) = 120 × ( 9 × 30) (0.1) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 32. 400 ÷ 1000 (0.2) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 32, 4

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑆𝑎𝑛𝑑𝑢𝑖𝑐ℎ𝑒𝑖𝑟𝑎(𝑊ℎ) = 850 × ( 0, 5 × 30) (0.1) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑊ℎ) ÷ 1000 (0.2) 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 (𝑘𝑊ℎ) = 12, 75

A partir desses cálculos, foi possível identificar que o maior consumo em minha residência corresponde ao chuveiro elétrico, por apresentar a maior potência, enquanto o menor consumo é atribuído à sanduicheira. Após realizar todos os cálculos, utilizou-se o software fornecido pela Enel para analisar e avaliar a viabilidade da migração para a Tarifa Branca. Após a análise, constatou-se que a Tarifa Branca seria a melhor opção, resultando em uma economia total de R$ 283,16.

Disciplina: Laboratório de Instalações Elétricas

Laboratório nº 01: Título da aula prática

Professor: André Roger Rodrigues, Dr.

Figura 01: Elaborada pelo autor

Afim de realizar uma comparação, também foi feita uma simulação em um software da companhia Copel, a Companhia Paranaense de Energia, que atua na geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia elétrica no Paraná. A simulação indicou que a adesão à Tarifa Branca seria a opção mais vantajosa.

Disciplina: Laboratório de Instalações Elétricas

Laboratório nº 01: Título da aula prática

Professor: André Roger Rodrigues, Dr.

3.Bibliografia

1. Resolução Normativa Nº 1000 da ANEEL: AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Resolução Normativa Nº 1000, de 7 de dezembro de 2021. Estabelece as disposições relativas aos serviços de distribuição de energia elétrica no Brasil. Disponível em: https://www.aneel.gov.br/. Acesso em: 19 dez. 2024. 2. ND5.1: AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). ND 5.1 - Norma de Distribuição: Fornecimento de Energia Elétrica em Tensão Primária de Distribuição. Brasília, DF: ANEEL. Disponível em: https://www.aneel.gov.br/. Acesso em: 19 dez. 2024.