Na indústria, a medição de energia desempenha um papel crucial que possibilita às empresas monitorar e gerenciar o consumo energético em suas instalações. A partir da coleta de dados, é possível identificar perdas elétricas e, consequentemente, adotar ações para reduzir os custos e aprimorar a eficiência dos processos produtivos, mas durante esse processo podem existir erros na medição de energia.
Dessa forma, a gestão de energia é a chave para a tomada de ação mais inteligente e eficaz nos custos de um negócio. Assim, ações como o rateio de energia e submedição necessitam de equipamentos que garantam a confiabilidade dessas medições e diminuem os erros na medição de energia. Aqui na CUBi sempre falamos da importância dos medidores inteligentes e como eles contribuem com a gestão de energia. Um dos principais processos da gestão de energia é o de acompanhar os resultados e indicadores. Através de um software de gerenciamento de energia (SGE), esse acompanhamento é facilitado e conseguimos realizar análises. Uma dessas análises é o acompanhamento dos dados brutos e de medição. É nesta etapa que surgem alguns questionamentos, ao comparar esses dados com outras referências com a fatura ou também com bancos de dados disponíveis, como o da SCDE (Sistema de Coleta de Dados de Energia) fornecidos pela CCEE (Câmara de Comercialização de Energia Elétrica).
Nesse processo de comparação, é possível que haja divergência entre o “medido” e o “faturado” assustando ou colocando em cheque a confiabilidade das informações. Mas será mesmo que essa divergência é relevante? Será que posso confiar nos meus dados? Esses e outros questionamentos são recorrentes na rotina de quem trabalha com monitoramento de energia e gestão baseada em dados.
(Gestor de energia quando encontra erros na medição)
Antes de tudo, é importante ressaltar que o erro é inerente à qualquer medição. Dessa forma, o que precisamos fazer é entender as fontes desses erros na medição de energia e minimizá-las. Por isso, neste artigo, vamos falar sobre qual é e como identificar a margem de erro admissível na medição de energia e algumas formas de solucionar o problema, para assim, trazer uma segurança nas suas próximas análises.
Primeiro, vamos adentrar nos conceitos envolvendo ERROS dentro do contexto das medições:
Propagação do Erro
O conceito da propagação de erro é similar àquela brincadeira de criança, chamada de “Telefone sem fio”. Sabe quando você está fazendo uma conta de matemática e comete um erro no meio do caminho? Esse erro pode acabar afetando o resultado final da conta, certo? A propagação de erro funciona de uma forma parecida. Vamos imaginar que temos uma máquina que precisa fazer várias contas, uma após a outra, e ela precisa acertar todas elas. No entanto, essa máquina não é perfeita e pode cometer pequenos erros em cada conta que faz.
A propagação de erro acontece quando um erro em uma conta se espalha para as contas seguintes. É como se o erro “viajasse” de uma conta para a próxima, e isso pode fazer com que o resultado final fique um pouco diferente do que era esperado. Dessa forma, quando realizamos medições experimentais ou coletamos dados, é comum que haja uma certa imprecisão, ou erro, associado a cada medida. Quando estamos trabalhando com um processo repleto de variáveis, cada etapa carrega consigo um erro inerente, que mal dimensionado ou calibrado, impacta diretamente no resultado final.
Alguns fatores que podem influenciar no processamento de dados são o arredondamento e a truncagem, que são técnicas usadas para ajustar o número de casas decimais ou dígitos significativos em um valor numérico. Essas técnicas são frequentemente aplicadas para simplificar ou apresentar valores de forma mais concisa. Assim, situações que envolvem medição de energia em uma linha de produção, nas quais múltiplas medidas e variáveis estão presentes, destacam a importância de considerar a propagação do erros na medição de energia ao realizar cálculos e análises. Nesse contexto, a utilização da margem de erro é fundamental.
Margem do Erro
A margem de erro em medidores de energia elétrica é uma medida de incerteza que pode afetar a medição do consumo elétrico. Essa margem de erro é definida como a diferença entre o valor real do consumo de energia e o valor medido pelo medidor. Os medidores de energia elétrica são projetados para medir o consumo com uma precisão determinada, mas existem fatores que podem interferir nessa medição, como as condições climáticas, a qualidade da energia elétrica fornecida pela concessionária e a idade do medidor.
A margem de erros na medilção de energia permitida é definida de acordo com a classe de tensão medida, ou seja, se é utilizado em medições de consumo residencial, comercial, industrial ou de outra natureza. Para cada classe, a Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) estabelece as especificações técnicas e os limites de tolerância para a margem de erro entre o que está sendo medido e o que realmente está sendo consumido, fisicamente. Para os medidores das distribuidoras, ou os “relógios de energia”, normalmente, a margem de erro permitida no Brasil para medidores de energia elétrica residenciais é de até 2%. Para medidores de energia elétrica industriais é de até 2% para medidores de demanda ativa e até 3% para medidores de demanda reativa.
É importante ressaltar que as normas e regulamentações podem variar ao longo do tempo, por isso é sempre recomendado verificar as regras mais atualizadas da ANEEL em relação à margem de erros na medição de energia elétrica.
Já para medidores paralelos – ou seja, aqueles de submedição – geralmente possuem uma margem de erro especificada pelo fabricante. Ela pode variar dependendo do modelo específico do medidor e das especificações técnicas, bons medidores possuem margem de erro de 1%.
Assim, percebemos a influência da propagação de erro em cada etapa, pois há uma margem de erro intrínseca aos medidores de energia das distribuidoras que diferencia do valor real consumido, como também a margem presente em outros equipamentos de medição que esteja acoplado no nosso sistema. Por isso, é importante entendermos os diferentes sistemas de medição e como os erros estão presentes neles.
Tipos de Medição
Existem basicamente quatro tipos de medição que são comumente usados:
Medição Direta: É quando você faz a leitura diretamente no instrumento de medição. Por exemplo, se você está medindo a temperatura usando um termômetro e consegue ler a temperatura mostrada no visor do termômetro, isso é uma medição direta.
Medição Indireta: Nesse caso, você não consegue medir diretamente a grandeza que deseja, então utiliza outras grandezas relacionadas para obter o valor desejado. Por exemplo, se você quer medir a velocidade de um carro, pode medir o tempo que ele leva para percorrer uma distância conhecida e usar essa informação para calcular a velocidade média.
Medição Comparativa: Nesse tipo de medição, você compara a grandeza que deseja medir com uma grandeza de referência. Por exemplo, se você quer medir o comprimento de uma mesa, pode usar uma régua como referência e comparar a extensão da mesa com as marcas da régua.
Quando estamos tratando sobre monitoramento de energia é necessário dividirmos em: medição de entrada (ou medição de fronteira) e submedição.
O monitoramento de entrada de energia, também conhecido como: medição de entrada da distribuidora ou medição de fronteira, é encontrado em unidades consumidoras de Média e Alta Tensão (empresas do grupo A de tarifação e B optante). Um fato importante é que os serviços deste tipo não são de medição direta. O que instalamos e utilizamos é um outro equipamento, conhecido como Gateway ou Remota. Estes equipamentos não são medidores, eles apenas consomem os dados da medição que a própria distribuidora já realiza para tarifar o cliente e transmite estes dados em tempo real para um software web. No final do dia, temos exatamente as mesmas informações que irão ser usadas para compor a conta de energia, mas as temos de 15 em 15 minutos.
Já a submedição, também conhecida como: monitoramento de cargas, rateio de energia, seccionamento de quadros, medição de máquinas e etc. Esse sim é um serviço de medição de energia onde os hardwares utilizados são medidores com sensores acoplados. É nessa modalidade que pode-se encontrar TC (transformadores de corrente) e TP (transformadores de potencial). Esses medidores trazem a oportunidade de monitorar cargas mais específicas do que apenas a entrada de energia como um todo.
O uso da ISO 9001 no sistema de calibração e produção dos medidores pode ser um bom indicativo de que temos um medidor de qualidade boa em mãos pronto para minimizar as incertezas.
Fontes de Erro na Medição de Energia Elétrica
Na medição de energia elétrica, existem várias fontes de erro que podem afetar a precisão e a acurácia das medições. Algumas das principais fontes de erro incluem:
Erro de calibração: Os medidores de energia elétrica devem ser calibrados periodicamente para garantir que estejam funcionando corretamente e fornecendo medições precisas. Se houver desvios na calibração, as medições realizadas pelo medidor podem ser imprecisas. É comum que o horário interno do medidor comece a mudar com o tempo, o que pode alterar no horário de ponta e fora ponta, logo é importante realizar a calibração da data do medidor.
Erro de medição do medidor: Os próprios medidores de energia elétrica podem introduzir erros de medição. Isso pode ocorrer devido a problemas de precisão nos componentes internos do medidor, como os sensores de corrente e tensão, ou devido a desgaste ou envelhecimento dos componentes ao longo do tempo. Também pode acontecer do uso de medidores com dimensionamento errado, por exemplo TCs de 1000 ampéres em cargas de 100 amperes.
Interferência eletromagnética: A presença de campos eletromagnéticos externos pode interferir nas medições de energia elétrica. Essa interferência pode ser causada por equipamentos elétricos próximos, cabos de alimentação mal aterrados ou até mesmo por fenômenos naturais, como raios. A interferência eletromagnética pode levar a leituras imprecisas dos medidores.
Variações na tensão e na corrente: Flutuações na tensão e na corrente elétrica podem afetar a precisão das medições de energia. Por exemplo, se a tensão fornecida pela rede elétrica não for estável, isso pode resultar em medições incorretas de energia.
Perdas nos condutores: Nos fios e cabos podem ocorrer perdas devido à resistência natural dos cabos e componentes elétricos. Essas perdas podem resultar em medições de energia mais baixas do que a energia real consumida.
Erros de leitura e manipulação dos dados: Erros humanos durante a leitura dos medidores ou na manipulação dos dados coletados também podem introduzir erros nas medições de energia elétrica. Isso pode incluir erros de leitura, transcrição incorreta de valores ou falhas no registro dos dados. Além do uso de técnicas de processamento dos dados, como a truncagem. Para evitar isso, é necessário o uso de softwares SEG e medidores inteligentes configurados por profissionais qualificados.
É importante ter em mente que muitos desses erros podem ser minimizados por meio de calibração regular dos medidores, uso de equipamentos de medição de qualidade, instalação adequada dos medidores e adoção de boas práticas na leitura e manipulação dos dados de medição.
(Gestor de energia se preparando para construir um relatório)
Como Identificar se é um Erro Admissível ou Não?
- Defina seus parâmetros:
– Qual é meu tipo de medição?
– Qual a minha referência de dados? É minha fatura ou um banco de dados externo, como o SCDE?
– Qual a margem de erro dos meus medidores, fornecidos pelo fabricante ou regulamentado pela ANEEL?
– Estou utilizando alguma técnica de arredondamento ou truncagem?
- Após a coleta dos dados e parâmetros, realize as comparações:
– O período de análise está compatível entre a medição e minha referência? (Importante comparar “laranja com laranja e banana com banana”).
– Qual a diferença percentual entre o valor medido e o valor faturado?
– Essa diferença está dentro da margem de erro? Se não, qual a diferença?
- Caso seja encontrado uma diferença de erro superior a margem de erro, crie um relatório com:
– O “Valor atual (errado)” e o “Valor esperado”;
– Reveja as principais fontes de erro (que tratamos no tópico “Fontes de erro na medição de energia elétrica”) e anote as ocorrências daquele período.
4. Entre em contato com o suporte técnico:
– Encaminhe o relatório do ponto 3 para o suporte técnico responsável pelas medições. É de suma importância a ação rápida desses possíveis erros de divergência e traçar os planos de ação para minimizar esses problemas.
No tópico abaixo, vamos trazer nossa experiência com clientes de medição de fronteira e submedição e como solucionamos alguns desses casos.
Soluções para Minimizar Erros na Medição de Energia
Medição de Fronteira
1º Caso: A energia não está batendo com a fatura (total no mês)
Possíveis soluções: Fator de multiplicação errado ou ajuste no intervalo de análise. Caso a dúvida ainda esteja presente, pode solicitar vistoria da distribuidora para análise dos parâmetros técnicos.
2º Caso: A demanda não bate com a fatura (máximo atingido no mês)
Possíveis soluções: Calibração pode estar errada; O intervalo de análise não está ajustado na comparação; Algum erro específico com medidor da concessionária; Perdas no transformador não foram consideradas. Caso a dúvida ainda esteja presente, pode solicitar vistoria da distribuidora para análise dos parâmetros técnicos.
Submedição:
1º Caso: A energia não está batendo com a fatura (total no mês) e/ou a demanda não bate com a fatura (máximo atingido no mês)
Possíveis soluções: Todo equipamento de medição possui um nível de precisão diferente. É normal existir um desvio (até 2% em cada medidor) que se acumula quando vamos comparando vários medidores (inclusive o da concessionária, que gera a fatura). Raras vezes será correto comparar medição de fronteira com submedição e esperar que as coisas batam na vírgula. Não se sabe se todos aqueles medidores de submedição somam todas as cargas da unidade consumidora. Sem contar que existem todos os transformadores nas cabines primárias e vários metros de cabos entre os pontos de medição, que adicionam perdas e influenciam na comparação. Assim, caso seja um desvio considerável, é importante rever a qualidade dos medidores, da instalação e atualizar o unifilar.
2º Caso: Desconfiança em relação ao fator de potência
Possíveis soluções: De forma semelhante ao 1º caso de submedição, o fator de potência na carga interna não pode ser comparado ao FP na fronteira (que é uma composição das cargas internas).
3º Caso: Medição não bate com medidor pré-instalado do cliente
Possíveis soluções: Todo equipamento de medição possui um nível de precisão diferente. Como falamos, é normal existir um desvio (até 2% em cada medidor) que se acumula quando vamos comparando vários medidores. Além de que medidores antigos podem perder a integridade dos seus sensores e passarem a medir errado depois de alguns anos. Para submedição especificamente, também sempre terá a questão de instalação que pode estar errada (inversão de sensores, descasamento de fases dos TC’s…) e que com certeza gera medição errada e desconfiança. Por isso, em alguns casos, um retrofit é uma solução.
Portanto, é importante que os consumidores entendam a margem de erro em medidores de energia elétrica e saibam como minimizá-la, por meio de boas práticas de uso da energia elétrica e de manutenção adequada dos equipamentos elétricos.
