Eficiência e Qualidade Energética

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Eficiência energética 
e qualidade de 
energia
Análise de Sistemas Elétricos e 
Conservação de Energia
Prof. Giancarlo Michelino Gaeta Lopes
Contextualização
• Quais são as principais
características de um sistema
elétrico residencial eficiente?
• Como o fator de potência
influencia na eficiência
energética?
• Quais programas existem no 
Brasil para promover a 
conservação de energia elétrica?
Sistemas Elétricos 
Residenciais e a NBR 
5410
Características Gerais dos 
Sistemas Residenciais
• Sistema de baixa tensão, 
Grupo B, conforme
classificação da ANEEL.
• Regras estabelecidas pela 
ABNT NBR 5410 para 
segurança e eficiência.
Levantamento da Demanda de Iluminação
Ponto de luz fixo em cada 
cômodo, 100 VA para os 
primeiros 6 m².
Cálculo para áreas superiores a 
6 m²: acréscimo de 60 VA a 
cada 4 m² a mais.
Demanda de Tomadas
de Uso Geral (TUG) e 
Específico (TUE)
• Critérios de potência mínima: 
600 VA em banheiros;
• Cozinhas: uma tomada a cada
3,5 m  600 VA para os três
primeiros pontos e 100 VA para 
os demais;
• Salas e dormitórios: uma
tomada de 100 VA a cada 5 m
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Divisão de Cargas em Circuitos
• Circuitos independentes para equipamentos com 
corrente superior a 10 A.
• Importância da divisão correta para evitar sobrecargas.
Dimensionamento de 
Condutores Elétricos
• Considerações de 
capacidade de corrente, 
queda de tensão, e seção
mínima.
• Regras para sobrecargas e 
curto-circuitos.
Dispositivos de Proteção
• Disjuntores: proteção contra sobrecarga e curto-
circuito (termomagnético);
• Fusíveis: proteção contra curto circuito;
• Dispositivos diferenciais residuais (DR): fuga de 
corrente;
Equipamentos 
Elétricos e Eficiência 
Energética
Potência Ativa e Reativa
• Potência Ativa (P): realiza trabalho;
• Potência Reativa (Q): cria e mantêm campos magnéticos;
• Potência Aparente (S): soma quadrática das potências 
ativa e reativa;
Relação entre Potência Ativa, Reativa e Aparente
Fonte: Pinto (2014).
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electric_power_factor.svg
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Análise de sistemas elétricos industriais
• Grupo B  tensão abaixo de 2,3 kV, senão grupo A;
a) Subgrupo A1 – tensão igual ou superior a 230 kV.
b) Subgrupo A2 – tensão de 88 kV a 138 kV.
c) Subgrupo A3 – tensão de 69 kV.
d) Subgrupo A3a – tensão de 30kV a 44kV.
e) Subgrupo A4 – tensão de 2,3 kV a 25 kV.
f) Subgrupo AS – tensão inferior a 2,3 kV, sistema subterrâneo
• ABNT NBR 14039 – Instalações elétricas de média tensão 
de 1,0 kV a 36,2 kV
Conservação de Energia no Brasil
O "sistema" etiqueta + 
Selos funciona de 
forma integrada, 
acelerando a corrida 
tecnológica pelos 
aparelhos e 
equipamentos mais 
eficientes.
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Fator de potência
Cargas sensíveis à variação da qualidade da energia
• Preocupação com a qualidade da energia surgiu devido 
ao grande aumento do uso de cargas não lineares;
• Um sistema elétrico ideal deve possuir:
• Tensões nominais constantes;
• Tensões trifásicas equilibradas;
• Fator de potência unitário;
• Frequência síncrona constante;
• Perdas de transmissão e distribuição nulas.
• A análise da qualidade de energia é realizada 
observando sete aspectos:
• Tensão em regime permanente.
• Fator de potência.
• Harmônicos.
• Desequilíbrio de tensão.
• Flutuação de tensão.
• Variações de tensão de curta duração (VTCD).
• Variação de frequência.
Fator de potência
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Electric_power_factor.svg
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Fator de Potência e Suas Consequências
• Multas para consumidores de alta tensão;
• Devido ao aumento da corrente:
• Surgimento de queda de tensão acentuada na 
instalação
• Maiores investimentos na instalação elétrica.
• Maiores investimentos em transformadores e 
dispositivos de proteção;
Equipamentos que Influenciam no Fator de Potência
• Motores de indução trabalhando a vazio, com 
pequenas cargas ou superdimensionados;
• Transformadores operando a vazio ou com pequenas 
cargas;
• Grande quantidade de equipamentos com fontes 
chaveadas;
Métodos de Correção do Fator de Potência
• Aumento do consumo da energia ativa;
• Motores síncronos superexcitados;
• Compensação por capacitores:
• Banco fixo;
• Banco semiautomático;
• Banco automático.
Programas de 
Conservação de 
Energia
Desperdício de Energia
• A redução do desperdício de energia traz algumas 
vantagens:
• Reduzir a demanda no horário de ponta;
• Postergar ou reduzir os investimentos na expansão do 
sistema elétrico;
• Minimizar o impacto ambiental causado pelo SEP;
Diagnóstico Energético
• Permite a implementação das ideias de combate ao 
desperdício;
• Passos para realizar um diagnóstico energético : 
• Classificação do consumidor e do tipo de tarifação.
• Realização de estudo do consumo.
• Levantamento do horário de maior carga do local.
• Identificação de toda carga instalada.
• Adequação do consumo.
• Verificação de quais equipamentos apresentam melhor 
rendimento e a possível substituição.
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Políticas Públicas e Incentivos
Fonte: EPE (2014)
Correção do fator de potência
• Formas de correção através de banco de capacitores:
• Correção na entrada de energia em alta tensão;
• Correção na entrada de energia em baixa tensão;
• Correção por grupo de cargas;
• Correção localizada;
Dimensionamento do banco de capacitores
Fonte: Gedra et al. (2014).
Q1 – potência reativa da rede antes da instalação dos capacitores.
Qf – potência reativa da rede depois da instalação dos capacitores.
Qc – potência do capacitor a ser instalado.
ϕ1 – ângulo do fp original.
ϕ2 – ângulo do fp pretendido.
P – potência ativa.
Exemplo
• Projetar um banco de capacitores para uma instalação 
com fator de potência 0,85 indutivo e carga de 2500 
kW para que o fator de potência se torne 0,92;
• Considerando bancos de capacitores de 50 kVAr: Recapitulando
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Principais Assuntos Trabalhados
• Eficiência energética em sistemas elétricos 
residenciais.
• Correção do fator de potência e sua importância.
• Programas de conservação de energia no Brasil.
• Parâmetros de qualidade de energia e impacto das 
cargas não lineares.