Conceitos básicos de eletrotécnica aplicada – A curva de carga

Esta é a terceira parte da série de conceitos básicos de eletrotécnica aplicados à qualidade de energia, gestão de energia e eficiência energética. Serão apresentados os conceitos relacionados à curva de carga.

A curva de carga tem o objetivo de demonstrar o comportamento da carga ou o consumo de potência (ativa/reativa/aparente) de uma carga variável suprida por uma fonte durante um período de análise e, portanto, em uma base de tempo. Tem uma aplicação importante sob o aspecto de planejamento tanto para as distribuidoras como para os consumidores ou usuários da energia. Seguem algumas características e aplicações da curva de carga, além de um exemplo:

1. 1. A curva de carga é uma coleção de registros dos valores de potência que são  medidos por instrumentação adequada durante a operação de plantas industriais e outros sistemas elétricos e podem também serem previstos em etapa de planejamento, mas a sua verificação consolidada deve sempre ser aplicada e é extremamente necessária, principalmente, no acompanhamento confiável destes sistemas como as citadas plantas industriais e grandes centros de consumo como hospitais, data centers e complexos comerciais; 
   2. Ponto de medição e avaliação: a curva de carga deve estar sempre associada a um local da instalação onde os dados são obtidos e medidos, por exemplo, o secundário de um transformador, ou entrada de um quadro geral de baixa tensão, ou o ponto de conexão com a distribuidora, ou mesmo na alimentação de um quadro específico de distribuição quando se deseja conhecer algumas característica em uma determinada instalação. Também se aplica em uma subestação de distribuição pública, por exemplo, onde são amplamente utilizadas em empresas de transmissão e distribuição;

• As curvas de carga possuem intervalos de integração típicos para a definição de cada um dos pontos da curva. A demanda associada a cada ponto da curva é definida como a relação entre o consumo de energia em um intervalo que esta energia foi consumida e o próprio intervalo (kWh/h). Este conceito esclarece um mal entendido comum entre profissionais da área, com interpretação equivocada de que as demandas seriam leituras instantâneas a cada intervalo de tempo determinado. Seguem as definições de demanda na resolução 414 da Aneel:

• demanda: média das potências elétricas ativas ou reativas, solicitadas ao sistema elétrico pela parcela da carga instalada em operação na unidade consumidora durante um intervalo de tempo especificado, expressa em quilowatts (kW) e quilovolt-ampère-reativo (kvar), respectivamente;

• demanda medida: maior demanda de potência ativa, verificada por medição, integralizada em intervalos de 15 (quinze) minutos durante o período de faturamento;

• demanda faturável: valor da demanda de potência ativa, considerada para fins de faturamento, com aplicação da respectiva tarifa, expressa em quilowatts (kW).

Portanto, no caso do sistema tarifário atualmente em vigor, o período de integração é de quinze minutos. O sistema de medição calcula então a energia consumida a cada quinze minutos e sua relação a este período de quinze minutos dará origem à demanda medida naquele intervalo. A demanda faturável será considerada a maior das registrada nos 2880 períodos medidos de um mês de 30 dias com as devidas segmentações no caso de tarifação horária verde e azul.

A Figura 1 apresenta a curva de carga medida em um transformador em período aproximado de 20 dias. Observa-se que a demanda máxima atingida foi de aproximadamente 160 kW.  

A demanda média do período de 20 dias, calculada pela energia consumida em todo o período (kWh) em relação às horas de operação (h), foi de aproximadamente 132 kW.

A relação entre a demanda média e a demanda máxima é definida como o fator de carga do período (FC). Neste caso, o FC será a relação 132kW/160kW ou 82,5%. A interpretação física do fator de carga considera que quanto mais próximo o fator for de 100%, melhor será o aproveitamento da infraestrutura disponibilizada para atendimento à carga que se está alimentando. 

A Figura 2 apresenta a curva de carga da potência reativa obtida na mesma medição que a Figura 1.

De forma geral, o perfil da potência reativa deve ser avaliado em conjunto com a potência ativa nos mesmos períodos para a verificação da necessidade da injeção de potência reativa para regulação de tensão ou evitar a cobrança de excedente de energia reativa. Note que, conforme a mesma resolução 414 da Aneel, a medição e eventual cobrança da energia reativa é feita com integração a cada hora, não coincidindo com os quinze minutos definidos para o cálculo da demanda.

O perfil do fator de potência efetuado na mesma medição das Figuras 1 e 2 segue na Figura 3 e os links a seguir apresentam alguns cuidados com a compensação reativa e outros cuidados com as cobranças dos excedentes.

https://www.osetoreletrico.com.br/aspectos-do-fator-de-potencia-em-regime-de-carga-baixa/

https://www.osetoreletrico.com.br/aspectos-do-fator-de-potencia-em-regime-de-carga-baixa-parte-ii/

Outras informações sobre os fatores das instalações podem ainda ser acessadas neste link: https://www.osetoreletrico.com.br/os-fatores-das-instalacoes/

Na próxima edição continuaremos com estes e outros temas relacionados à eletrotécnica básica.