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Instituto Federal de Santa Catarina – Câmpus Jaraguá do Sul - Rau Rua: dos Imigrantes, 445 | Rau | Jaraguá do Sul /SC | CEP: 89.254-430 Fone: (47) 3276-9600 | www.ifsc.edu.br | CNPJ 11.402.887/0019-90 CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA Unidade Curricular: Qualidade e eficiência energética Data: __/__/____ Aluno: ____________________________________________________________________ Elaboração de uma curva de carga A variação da demanda de um determinado sistema elétrico pode ser representada através de uma curva de carga. Observe, por exemplo, a curva de carga horária apresentada na Figura 1, pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS). Figura 1 – Curva de carga horária do Sistema Interligado Nacional (SIN) do dia 30/04/2021. Fonte: ONS. Experimente acessar o site do ONS (www.ons.org.br) e verificar a curva de carga em tempo real do nosso SIN (menu Energia agora >> Carga e geração). Acesse também o menu Resultados da Operação >> Histórico da Operação e visualize diversas curvas selecionando diferentes períodos e subsistemas. Conforme observado, a curva de carga representa o perfil de consumo, podendo ser diária, semanal, mensal, entre outras. A área sob a curva de carga representa a energia consumida. Esta curva de carga é construída considerando um intervalo de integralização, podendo ser de 15 minutos, 1 hora, 1 dia, entre outros. http://www.ons.org.br/ Instituto Federal de Santa Catarina – Câmpus Jaraguá do Sul - Rau Rua: dos Imigrantes, 445 | Rau | Jaraguá do Sul /SC | CEP: 89.254-430 Fone: (47) 3276-9600 | www.ifsc.edu.br | CNPJ 11.402.887/0019-90 Como exemplo de perfil diário, suponha que um determinado sistema elétrico de potência supre uma pequena cidade. Esta cidade conta com 3 circuitos, que atendem cargas industriais, residenciais e de iluminação pública. A Tabela 1 apresenta a demanda média de cada circuito para cada intervalo integralização. Tabela 1 – Demanda média de cada circuito para cada intervalo de integralização. Hora Iluminação pública (kW) Carga residencial (kW) Carga industrial (kW) 0-1 50 70 320 1-2 50 70 320 2-3 50 70 320 3-4 50 70 470 4-5 50 80 530 5-6 0 95 595 6-7 0 90 790 7-8 0 85 1085 8-9 0 85 1085 9-10 0 85 1085 10-11 0 95 995 11-12 0 100 700 12-13 0 130 1030 13-14 0 90 1190 14-15 0 80 1180 15-16 0 80 1100 16-17 0 100 920 17-18 0 420 430 18-19 50 1450 420 19-20 50 1200 400 20-21 50 1000 360 21-22 50 700 320 22-23 50 200 320 23-24 50 70 320 Os dados da Tabela 1 podem ser representados através de curvas de carga, conforme ilustra-se na Figura 2. Figura 2 – Curvas de carga para os três circuitos. Instituto Federal de Santa Catarina – Câmpus Jaraguá do Sul - Rau Rua: dos Imigrantes, 445 | Rau | Jaraguá do Sul /SC | CEP: 89.254-430 Fone: (47) 3276-9600 | www.ifsc.edu.br | CNPJ 11.402.887/0019-90 Tarefa • Elabore duas curvas de carga diária da sua residência: 1) Uma curva de carga será para um dia de semana típico (Segunda a Sexta-feira). A outra curva de carga será para um sábado, domingo ou feriado. 2) Construa as curvas de carga considerando somente a potência ativa dos equipamentos da sua residência. 3) Considere um intervalo de integralização de 30 minutos. Ou seja, a cada 30 minutos, estime qual a potência ativa que a residência está demandando. Faça isto com base nos equipamentos que estarão ligados durante este intervalo. Por exemplo, imagine que em um dia típico, das 00h00 às 00h30 existem 1 geladeira e 1 modem consumindo energia elétrica, totalizando uma demanda de 78 W. Já das 18h00 às 18h30, os mesmos itens anteriores estão consumindo energia elétrica, mas foram ligados 1 chuveiro na posição verão, 1 notebook e 1 lâmpada, totalizando uma demanda de 4,16 kW. E assim por diante. Caso não tenha acesso à potência do equipamento, mas conheça o consumo em um determinado período, utilize a demanda média: i. Por exemplo, um determinado fabricante informa que a geladeira consome 50 kWh em um mês de 30 dias. ii. Isto equivale a uma demanda média de 50.000/(30*24) = 69,44 Wmédio a cada 1 hora. iii. Ou seja, a geladeira apresenta uma demanda de potência durante todo o dia de 69,44 W. Você também pode pesquisar a potência demandada por um equipamento que desconheça o valor. Entretanto, atente-se para o dado utilizado. Muitas tabelas e manuais fornecem potências de equipamentos maiores do que a realidade, pois estes valores normalmente são utilizados para dimensionar um circuito elétrico (seção transversal do condutor, diâmetro do eletroduto, proteção, entre outros). Uma sugestão para verificar se você fez estimativas coerentes: após estimadas as potências de um dia útil e de um dia não-útil, calcule a energia no mês: Consumo no mês (kWh) = 22 ∙ (∑ Potências no dia útil) ∙ 30 60 ∙ 1 1000 + 8 ∙ (∑ Potências no dia não-útil) ∙ 30 60 ∙ 1 1000 Dentro dos somatórios, basta utilizar a potência de cada intervalo que você estimou. Se o consumo final estiver próximo do valor registrado na sua fatura de energia, significa que as suas estimativas estão coerentes (para este trabalho, considera-se coerente uma diferença de +/- 20%. Por exemplo, se a fatura da CELESC apresenta um consumo mensal de 150 kWh, a sua estimativa deve estar dentro do intervalo [120 kWh, 180 kWh] para ser considerada coerente. Instituto Federal de Santa Catarina – Câmpus Jaraguá do Sul - Rau Rua: dos Imigrantes, 445 | Rau | Jaraguá do Sul /SC | CEP: 89.254-430 Fone: (47) 3276-9600 | www.ifsc.edu.br | CNPJ 11.402.887/0019-90 4) Utilize o auxílio do computador para gerar as curvas (Excel, MATLAB, Octave, Python, Scilab, entre outros), ficando a seu critério a ferramenta a ser utilizada. Um exemplo de tabela que pode auxiliar na elaboração da curva é a seguinte: • Entregue, em um relatório: 1) As curvas de carga. 2) Uma lista com os equipamentos considerados na residência, a potência e os horários de funcionamento de cada um (pode ser uma tabela). 3) Prazo de entrega: 01/10/2021. INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA CURVAS DE CARGA BRUNO MARCON CURSO: Engenharia Elétrica PROFESSOR: John Jefferson Antunes Saldanha Jaraguá do Sul - SC OUTUBRO/2021 1. INTRODUÇÃO Com a finalidade de uma projeção diária da demanda residencial, foi realizado um levantamento acerca da potência consumida, levando em conta uma variação de tempo de trinta minutos. Foi estimado um certo consumo, sendo a minha casa como referência desse relatório, entretanto, é necessário salientar que se trata de um estabelecimento em conjunto com uma residência, portanto, foi necessário considerar tanto a parte da casa quanto do comércio em questão, isso é, além de aparelhos eletrodomésticos e itens residenciais, os cálculos incluem refrigeradores e entre outros. 2. EQUIPAMENTOS Foram considerados 12 equipamentos para a estimativa, podendo ser acompanhado na Tabela – 1. Para fins de cálculo, as potências de alguns aparelhos exigiam diferentes maneiras de obtenção, assim como a geladeira, notebook e televisão. Na geladeira, o cálculo para a obtenção dos dados se deu dividindo a potência fornecida de 45 kWh/mês por 30*24, já para o aparelho notebook foi necessário procurar na internet pois o mesmo não fornecia tais dados, e finalizando, a televisão fornecia o valor em questão. Além disso, foi considerado o chuveiro com metade da potência por saber que não é usado no modo inverno. Aparelho Potência Nominal (W) Freezer 270 Lâmpada 15 Roteador 12 Cafeteira 100 Geladeira 63 Carregador de notebook 65 Carregador de celular 12 Televisão 189 Chuveiro 3500 Torneira Elétrica 1500 Máquina de lavar roupas 1500 Ferro de passar roupas 1500 Secador de cabelo 1500 Tabela 1- Equipamentos 3. LEVANTAMENTO Os dados de potência foram registrados levando em consideração alguns fatores, assim como, uma média das potências dos freezers, o tempo de uso em alguns equipamentos, no secador de cabelo por exemplo, para fim de ajuste, foi considerado como 15 minutos de uso diário, sendo assim, o valor registrado na tabela foi multiplicado por 0,5 que equivale à metade do período. As tabelas em questão contam no ANEXO I por serem grandes demais para esse relatório, sendo preferível mantê-las no documento Excel. 4. CÁLCULOS Foram realizados na planilha 3 cálculos, o primeiro foi a soma de todas as potencias no dia, tanto para a tabela de dia útil quanto não útil, levando em consideração que o intervalo era de meia hora, o resultado foi obtido através de: Consumo no Dia (Útil / Não Útil) (W) = 0,5*(∑Potências no dia) Outro cálculo realizado foi a energia no mês, sendo calculada através de: Consumo no mês (kWh) = 22 ∙ (Consumo no Dia Útil) * + 8 ∙ (Consumo no Dia11000 Não Útil) * 11000 Por último, para uma comparação de uma média diária com a fatura mensal, o valor do consumo mensal foi dividido pelo número de dias, ficando: Consumo médio diário calculado: 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑛𝑜 𝑚ê𝑠𝑛° 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑎𝑠 𝑓𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 5. RESULTADOS O cálculo de consumo no mês foi aproximadamente 11% superior ao valor da fatura, referentes a diferença entre 603 e 543 respectivamente, assim como o consumo diário que foi superior no calculado, sendo de 20,8 contra 18,72 do valor registrado na fatura. Referente as curvas de carga, as mesmas podem ser vistas na Figura.1 e Figura.2, sendo que, há mais oscilações no dia não útil, porém um pico maior nos dias úteis. Figura 1 - Curva no dia útil Figura 2 - Curva dia não útil 6. CONSIDERAÇÕES Esse erro de 10% referente a diferença entre o calculado e o faturado, possivelmente pode ser em relação a situações como, nos finais de semana, foi colocado o uso de maquina de lavar louças e ferro de passar, entretanto, é comum serem usados apenas 1 vez por semana, assim como o secador e a torneira elétrica, que nem sempre são usados, pois, não é necessário ligar a resistência da torneira para usa-la. Alguns aspectos importantes também foram relevados nesses cálculos, assim como equipamentos em stand-by e o fato de eu não estarmos sempre em casa nos finais de semana, pensando em tais aspectos, é crível que o calculado possa chegar mais perto do real se considerar esses aspectos mencionados. Dia Útil Dia Não Útil Aparelho Potência Nominal (W) Período Potência (W) Equipamentos Elétricos Período Potência (W) Equipamentos Elétricos Freezer 270 0:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 0:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Lâmpada 15 0:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 0:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Roteador 12 1:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 1:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Cafeteira 100 1:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 1:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Geladeira 63 2:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 2:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Carregador de notebook 65 2:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 2:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Carregador de celular 12 3:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 3:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Televisão 189 3:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 3:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Chuveiro 3500 4:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 4:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Torneira Elétrica 1500 4:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 4:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Máquina de lavar roupas 1500 5:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 5:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Ferro de passar roupas 1500 5:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 5:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Secador de cabelo 1500 6:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 6:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 6:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 6:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 7:00 773 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas, cafeteira 7:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 7:30 723 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas 7:30 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 8:00 723 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas 8:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 8:30 830 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 5 lâmpadas, carregador do notebook, carregador celular 8:30 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 9:00 942 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 5 lâmpadas, Televisão 9:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 9:30 942 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 5 lâmpadas, Televisão 9:30 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 10:00 942 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 5 lâmpadas, Televisão 10:00 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 10:30 942 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 5 lâmpadas, Televisão 10:30 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 11:00 912 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas, Televisão 11:00 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 11:30 912 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas, Televisão 11:30 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 12:00 912 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas, Televisão 12:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 12:30 912 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas, Televisão 12:30 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 13:00 912 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas, Televisão 13:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 13:30 912 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 3 lâmpadas, Televisão 13:30 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 14:00 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 14:00 1647 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão, Máquina de lavar roupas 14:30 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 14:30 1647 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão, ferro de passar roupas 15:00 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 15:00 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 15:30 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 15:30 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 16:00 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 16:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 16:30 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 16:30 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 17:00 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 17:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 17:30 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 17:30 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 18:00 738 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas 18:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 18:30 4427 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas, Televisão, chuveiro 18:30 3260 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas, Televisão, chuveiro 19:00 1505 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 4 lâmpadas, Televisão, carregador do notebook, carregador celular, secador de cabelo 19:00 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 19:30 1427 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão, torneira 19:30 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 20:00 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 20:00 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 20:30 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão20:30 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 21:00 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 21:00 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 21:30 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 21:30 708 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas 22:00 897 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador, 2 lâmpadas, Televisão 22:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 22:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 22:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 23:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 23:00 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 23:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador 23:30 678 2 Freezers, 2 geladeiras, 1 roteador Total: 21151 W Total: 19882,17 W Consumo no mês calculado : 603,22 kWh Consumo no mês na tarifa: 543 kWh Consumo médio diário calculado : 20,80 kWh Consumo médio diário na tarifa : 18,72 kWh Número de dias faturados para cálculo : 29 dias Cálculo do erro: 11,09 %
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