CÁLCULO DE DEMANDA EM EDIFICAÇÕES – ANÁLISE DE MÉTODOS UTILIZADOS

CALCULATION OF BUILDINGS DEMAND – ANALYSIS OF USED METHODS

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.10056268

André Luiz Santo
Andressa Jackeline Moreira
Enzo Carvalho Garcia
Marcos Paulo da Silva
Yasmim Da Silva Amparo
Orientador: Prof. Me. Ismael Mendonça Rezende.

RESUMO

Este trabalho apresenta a análise e comparação do cálculo de demanda de instalações elétricas de baixa tensão em edificações através de diferentes métodos, especificações e instruções de trabalho da concessionária Enel Brasil. Para este fim, foram apresentadas as metodologias presentes na especificação técnica n.126 da Enel Ceará e da instrução de trabalho n.263 da Enel Rio de Janeiro. Serão calculadas as demandas para medição agrupada residencial com o método de cálculo existente em ambos os documentos. Será realizada a comparação entre diferentes tipos de edificações residenciais de pequeno, médio e grandes consumidores com os padrões normativos e vigentes. Com os resultados deste estudo comparativo foram analisadas e identificadas as diferenças e particularidades para cada tipo de cálculo e edificação.

Palavras-chave: Cálculo de demanda, edificações, concessionária, instalações de baixa tensão.

ABSTRACT

This work presents the analysis and comparison of demand calculation for low voltage electrical installations in buildings using different methods, specifications, and work instructions from the Enel Brasil. To this end, the methodologies present in technical specification n.126 of Enel Ceara and work instruction n.263 of Enel Rio de Janeiro were presented. Demands for residential grouped measurement will be calculated using the calculation method existing in both documents. A comparison will be made between different types of residential buildings for small, medium, and large consumers with current normative standards. With the results of this comparative study, the differences, and particularities for each type of calculation and building were analyzed and identified.

Keywords: Calculation of demand, buildings, energy provider, low voltage installations.

1. INTRODUÇÃO

Atualmente o setor elétrico mundial está em constante evolução com a introdução de novas tecnologias, investimento na implementação de energias renováveis para mitigar os efeitos do aquecimento global e a intensificação de políticas de conscientização do uso racional de energia de modo a promover o desenvolvimento sustentável global devido ao elevado crescimento populacional e necessidade do maior uso de energia.

No Brasil, o setor elétrico passou por diversas reformas e transformações ao longo dos anos, de modo a promover a concorrência e melhorar a eficiência do sistema. Além disso, as concessionárias estão envolvidas em projetos de energia renovável e desenvolvendo normas e instruções técnicas para melhorar e conscientizar o uso sustentável de energia.

As concessionárias de energia no Brasil são empresas responsáveis pela distribuição de energia elétrica em diferentes regiões do país. Elas operam sob concessão do governo federal e são regulamentadas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Por isso, a ANEEL (2021) determina que a distribuidora é responsável por disponibilizar seus padrões e normas técnicas e construtivas de modo a prestar informações claras aos usuários.

No Brasil, o cálculo de demanda é regido pelas normas técnicas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), em especial a Norma NBR 5410:2004, que estabelece as diretrizes para a execução de instalações elétricas de baixa tensão. Também há regulamentações estabelecidas pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e pelo Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO).

Segundo Mamede Filho (2023), a sociedade vem se preocupando e buscando medidas de uso racional de energia elétrica. Um dos principais aspectos a se considerar no planejamento, dimensionamento e uso de sistemas elétricos é a demanda de energia.

O cálculo de demanda de instalações elétricas é muito importante na busca pelo consumo e utilização racional de energia determinando a quantidade de energia necessária para fornecer as necessidades de todos os tipos de instalações elétricas tais como residenciais, comerciais, industriais etc.

Segundo El-Hawary (1995) a demanda de energia é influenciada por diversos fatores, como o tipo de instalação, o perfil de uso, a potência dos equipamentos e a demanda simultânea. Portanto, compreender e calcular corretamente a demanda é essencial para garantir uma operação eficiente e segura do sistema elétrico.

Para calcular a demanda de uma instalação elétrica, é necessário levar em consideração uma série de fatores, como a quantidade e potência dos aparelhos e equipamentos a serem utilizados, o perfil de uso de energia, o tipo de instalação e a demanda simultânea, ou seja, o consumo máximo de energia que ocorre ao mesmo tempo por diversos equipamentos.

É importante destacar também que o cálculo de demanda deve considerar as variações sazonais de consumo, levando em conta picos de consumo durante períodos de maior demanda, como verão e inverno ou período matutino ou noturno, por exemplo.

1.1. JUSTIFICATIVA

Para dimensionamento de projetos de instalações elétricas um dos cálculos mais importantes é o da demanda de potência e sua relação com a potência instalada dos equipamentos. Este tipo de cálculo é baseado em recomendações da norma ABNT NBR 5410:2004 e de acordo com as normas e instruções técnicas de cada concessionária de energia de cada região do Brasil

O cálculo da demanda determina a qualidade de energia de uma instalação, pois caso seja elaborado de maneira negligente pode causar diversos problemas aos usuários. Caso superdimensionado em relação a potência instalada aumenta o custo de implementação e de equipamentos, condutores e aparelhos desnecessários e se subdimensionado podem ocorrer desligamentos indesejados por sobrecargas dos equipamentos utilizados. Com a previsão do consumo da carga de energia elétrica é possível evitar má utilização dos recursos disponíveis e faltas de energia elétrica.

A Engenharia tem como premissa, estar sempre atenta às novas tecnologias e ao aprimoramento de suas práticas (ENEL,2018). O cálculo de demanda em instalações é um exemplo típico que deve sofrer revisões periódicas, devido a modernização de equipamentos elétricos e sua constante evolução tecnológica, diferença e mudança no perfil de utilização dos usuários por fatores como localização da unidade consumidora, número de usuários, clima da região e padrões normativos de entrada de energia local.

Segundo Mamede Filho (2023) cabe ao projetista a decisão sobre a previsão da demanda da instalação. Atualmente no Brasil, não temos uma padronização nacional única levando em consideração os perfis de usuários e particularidades de cada região. O Brasil é um país de dimensões continentais e o serviço público de distribuição de energia elétrica é prestado por 105 agentes, sendo 52 Concessionárias, 52 Permissionárias e 1 Designada, entre públicos, privados e de economia mista (ANEEL,2021).

As normas e padrões técnicos relativos aos sistemas de distribuição de energia elétrica foram também estabelecidos, individual ou coletivamente, pelas próprias distribuidoras de distribuição (Documentos Técnicos do Comitê de Distribuição – CODI), o que explica a relativa heterogeneidade de padrões nos sistemas de distribuição brasileiros. (PRODIST,2015)

Segundo a resolução nº1000 de 2021 da ANEEL a distribuidora deve disponibilizar os padrões técnicos construtivos e indicação das demais normas técnicas aplicáveis, portanto sendo obrigadas a determinar os requisitos técnicos mínimos para projetos de instalações de baixa tensão para diversos tipos de entrada em sua região de atuação.

Com o intuito de definir os procedimentos para o dimensionamento das entradas de serviço de energia, as concessionárias adotam Normas Técnicas ou Instruções Técnicas, que estabelecem condições mínimas a serem seguidas pelos projetistas de instalações elétricas no cálculo das demandas totais dessas instalações. Tais critérios são aplicáveis trabalho visa analisar e comparar os métodos de cálculo de demanda em instalações elétricas de baixa tensão em edificações, utilizando as especificações da Enel Brasil no âmbito de cada concessionária, e, portanto, sendo diferenciados de concessionárias para concessionária, podendo conduzir a resultados diferentes. (LIMA FILHO,2011)

1.2. OBJETIVOS

O estudo incluirá diferentes tipos de edificações residenciais de diferentes dimensões e perfis de cargas. A análise se concentrará na comparação detalhada das normativas, com base em exemplos de cálculos de demanda e perfis de consumidores destacando diferenças significativas no dimensionamento de cargas, condutores, proteções e padrões de entrada após a obtenção da demanda final do consumidor. O objetivo final é proporcionar uma compreensão aprofundada das implicações práticas das abordagens de cálculo de demanda da Enel Brasil, beneficiando profissionais e interessados no setor elétrico no processo de projeto e dimensionamento de instalações elétricas em edificações de baixa tensão.

1.2.1. OBJETIVO GERAL

Avaliar e realizar a comparação da metodologia de cálculo de demanda da concessionária ENEL Brasil em diferentes regiões de atuação dentro do Brasil.

1.2.2. OBJETIVO ESPECÍFICO

Introduzir o conceito de demanda de energia e eficiência energética;
Analisar e interpretar o cálculo de demanda de diversos tipos de entrada de energia com instalações de mesmas características;
Comparação de métodos de cálculo de demanda da especificação técnica no.126 da Enel Distribuição Rio em relação à instrução de trabalho no.263 da Enel Distribuição Ceará.
Apresentar a heterogeneidade dos métodos de cálculos existentes entre as diversas concessionárias do Brasil;
Demonstrar e concluir sobre a diferença essencial entre as demandas calculadas;

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 CONCESSIONÁRIAS NO BRASIL

A ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) iniciou suas atividades em 1997 e é a responsável por regular o setor elétrico brasileiro, o qual seu objetivo principal é fornecer energia elétrica com preço justo e qualidade. O setor de distribuição de energia elétrica é composto por concessionárias que são responsáveis pela transmissão e distribuição de energia e são mediadas pela ANEEL, que controla a relação entre o governo, as empresas (sejam elas de geração, transmissão e distribuição de energia) e o consumidor.

As concessionárias devem estar de acordo com as seguintes resoluções normativas para realizar o fornecimento de energia:

Resolução Normativa 1059/23 ANEEL, Estabelecimento das Condições para a Conexão à Rede de Microgeração e Minigeração, sendo que, o prazo médio para a homologação de energia solar é de quatro meses;
Resolução Normativa 920/21 ANEEL, Procedimentos do Programa de Eficiência Energética – PROPEE;
Resolução Normativa 956/21 ANEEL, Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional;
Resolução Normativa 1000/21 ANEEL, Regras de Prestação do Serviço Público de Distribuição de Energia Elétrica.

2.2. ENEL BRASIL

O grupo Enel, empresa do ramo de energia elétrica fundada em 2005, fornece o serviço de distribuição de energia para os estados de São Paulo, Rio de Janeiro, Ceará (nem todas as cidades dos estados citados são atendidas pela Enel). É uma empresa controlada pelo Grupo italiano ENEL (Ente Nazionale per l’energia Elettrica).

2.2.1. ENEL DISTRIBUIÇÃO RJ

A Enel Distribuição Rio presta serviços a 2,7 milhões de clientes que englobam residências, comércios, indústrias e setores públicos em 66 municípios do estado do Rio de Janeiro, servindo a uma população total de 7,8 milhões de habitantes. A última versão da Instrução de Trabalho nº 263, que estabelece as diretrizes para o cálculo da demanda em instalações de baixa tensão para medição de clientes, foi publicada em março de 2018 (Enel Distribuição Rio, 2018). Essa instrução fornece orientações aos consumidores que estejam planejando submeter projetos de instalações elétricas na área de concessão da empresa.

2.2.2. ENEL DISTRIBUIÇÃO CEARÁ

A Enel Distribuição Ceará é responsável pelo fornecimento de energia elétrica em todos os 184 municípios do estado do Ceará, e atende uma base comercial composta por cercade 4,2 milhões de unidades consumidoras, abrangendo uma população estimada em torno de 9,2 milhões de habitantes. A mais recente revisão da Especificação Técnica n°126, que estabelece as diretrizes para calcular a demanda em instalações de baixa tensão destinadas à medição de clientes, foi disponibilizada em março de 2022 (Enel Distribuição Ceará, 2022). Essa instrução tem o propósito de oferecer orientações aos consumidores que estejam planejando submeter projetos de instalações elétricas na área sob concessão da empresa.

A determinação da demanda elétrica é de extrema importância para dimensionar adequadamente a infraestrutura elétrica em edifícios residenciais. A Especificação Técnica n°126 estabelece diretrizes claras e abrangentes para esse cálculo, levando em consideração fatores essenciais, como a área útil de cada apartamento, o número total de unidades residenciais e a diversificação das cargas elétricas. Esse processo é crucial para garantir que a distribuição de energia atenda às necessidades de todos os moradores de forma eficiente e segura, contribuindo para o conforto e a funcionalidade do edifício.

2.3. POTÊNCIA E DEMANDA

Potência e demanda são dois conceitos cruciais no contexto da energia. A potência refere-se à taxa na qual a energia é gerada, consumida ou transferida em um sistema. Ela é medida em watts (W) e desempenha um papel vital na determinação da capacidade e eficiência dos equipamentos elétricos.

A demanda, por sua vez, representa a quantidade total de energia requerida por um sistema ou rede em um período específico. Ela pode variar ao longo do tempo e é influenciada por fatores como o clima e o uso de energia. A gestão da demanda é essencial para evitar picos de consumo, garantir um suprimento contínuo e eficaz de energia e otimizar os recursos disponíveis.

A compreensão desses dois conceitos é fundamental para a operação eficaz de redes elétricas, planejamento energético e a transição para fontes de energia mais sustentáveis. Equilibrar a potência e a demanda é fundamental para manter a estabilidade e a confiabilidade dos sistemas de energia, enquanto promovemos uma utilização mais eficiente e consciente dos recursos energéticos.

2.3.1. POTÊNCIA INSTALADA

Também denominada como carga instalada é o valor da potência que todos os equipamentos consomem em conjunto, como se estivessem todos funcionando ao mesmo tempo (soma das potências nominais).

2.3.2. DEMANDA DE ENERGIA ELÉTRICA

Demanda: média das potências elétricas ativas ou reativas, injetada ou requerida do sistema elétrico de distribuição durante um intervalo de tempo especificado (ANEEL, 2021).

2.3.3. FATOR DE DEMANDA

Segundo Mamede (2023) o fator de demanda é a relação entre a demanda máxima do sistema e a carga total conectada ao sistema durante um espaço de tempo considerado. Esta definição também pode ser encontrada na resolução normativa número 414 da ANEEL de setembro de 2010, como sendo a razão entre a demanda máxima em um intervalo de tempo determinado pela potência máxima instalada na unidade consumidora em unidade de potência ativa.

2.3.3. FATOR DE SIMULTANEIDADE

É a relação entre a demanda máxima do grupo de aparelhos pela soma das demandas individuais dos aparelhos do mesmo grupo em um intervalo de tempo considerado. O fator de simultaneidade resulta da coincidência das demandas máximas de alguns aparelhos do grupo de carga, em razão da natureza de sua operação. O seu inverso é chamado de fator de diversidade (Mamede Filho,2023).

É o fator pelo qual deve ser multiplicada a potência nominal do aparelho para se obter a sua potência média absorvida nas condições de utilização (Mamede Filho,2023).

2.4. INSTRUÇÃO DE TRABALHO N°263

Tem como objetivo definir critérios para o cálculo de demanda em diferentes categorias de clientes (residencial, comercial e industrial) com fornecimento de energia em baixa tensão, na área de concessão da empresa Infraestruturas e Redes Brasil na Operação de Distribuição Rio.

Para atingir esse objetivo, ele define como calcular a demanda de energia elétrica com base nas potências instaladas, usando módulos de demanda para residências individuais ou agrupadas, bem como para instalações comerciais e industriais. Além disso, o documento aborda fatores de diversidade e localização, essenciais para uma estimativa precisa da demanda. Também inclui informações sobre cálculos relacionados à demanda de aquecimento, motores e iluminação especial. A demanda calculada de acordo com esses critérios é fundamental para dimensionar adequadamente a infraestrutura elétrica e garantir um fornecimento eficiente de energia aos clientes.

A Instrução de Trabalho número 263 fornece orientações bem definidas para a realização de cálculo, considerando variáveis como a área utilizável dos apartamentos, o total de unidades residenciais e a distribuição das cargas elétricas. Ela delineia os passos fundamentais no cálculo da demanda elétrica e apresenta exemplos concretos para esclarecer o procedimento. a determinação da demanda final de um consumidor residencial individual será determinada utilizando a seguinte fórmula (1):

DC (kVA) = a + (100% da maior demanda entre b, c, d) + (70% do somatório entre b, c, d, excluindo-se a maior delas). (eq.01)

As variáveis “a”, “b”, “c” e “d” podem ser compreendidas da seguinte maneira:

Representa a demanda em kVA calculada conforme o item 2.1.1.1, levando em consideração os módulos de demanda com a aplicação dos fatores de diversidade entre módulos e o fator de localização.
Refere-se à demanda dos aparelhos de aquecimento, calculada conforme o item 2.1.1.2.
É a demanda em kVA dos motores elétricos, calculada conforme o item 2.1.1.3, já considerando a diversidade.
representa a demanda de iluminação especial, calculada conforme o item 2.1.1.4.

A instrução técnica número 263 apresenta diretrizes robustas para calcular a demanda elétrica em prédios residenciais, assegurando um dimensionamento eficaz da infraestrutura elétrica. Ao aderir às orientações estabelecidas por esta instrução, os profissionais de projetos e engenharia podem garantir a provisão segura e confiável de energia para edifícios com múltiplas unidades de consumo.

2.4.1. MÉTODO DOS MÓDULOS DE DEMANDA

A Enel adota o conceito de ‘módulo de demanda’ como a média de consumo atribuída a cada espaço individual em uma residência, a fim de calcular a demanda total de uma unidade de consumo ou de um grupo de unidades. Esse método é utilizado para determinar o tipo de medição a ser aplicado a clientes residenciais (monofásico, bifásico ou trifásico). No âmbito desse método, o cliente deve fornecer em seu projeto informações detalhadas sobre o número de cômodos presentes em sua residência, incluindo especificações sobre quartos, banheiros, salas, cozinhas, varandas, entre outros.

A concessionária estabelece módulos de demanda para diferentes espaços em uma residência, considerando as respectivas potências de uso diário, conforme apresentado na Tabela 1.

Tabela 1 – Módulo de demanda – ENEL RJ 263.

Fonte: (Enel Distribuição Rio, 2018)

Assim, a demanda total em kVA de uma habitação é calculada pela adição dos valores absolutos das demandas individuais de cada espaço na unidade de consumo. Além disso, a Enel estabelece dois fatores corretivos para melhorar a precisão da demanda final do consumidor: o fator de diversificação entre espaços e o fator de localização.

O fator de diversificação entre espaços está relacionado ao número de ambientes na residência em questão. Após somar as demandas individuais de cada espaço, a demanda é ajustada com base na quantidade de ambientes, de acordo com os valores especificados na Tabela 2. Isso significa que, para um mesmo valor total de demanda dos espaços, uma habitação com dois ou mais ambientes terá uma demanda maior em comparação com uma habitação que contenha apenas um ambiente.

Tabela 2 – Módulo por cômodo – ENEL RJ

Fonte: (Enel Distribuição Rio, 2018)

O fator de localização, por outro lado, tem o propósito de atenuar eventuais distorções provenientes do método de cálculo baseado em módulos de demanda. Visto que a demanda é equacionada para residências situadas em diferentes regiões, onde há distintos perfis de consumo de energia, a Enel estabelece os multiplicadores a seguir para incorporação no cálculo:

Bairros com elevado consumo de energia: fator de localização = 1
Bairros com consumo médio de energia: fator de localização = 0,88
Bairros com baixo consumo de energia: fator de localização = 0,75
Bairros com consumo muito baixo de energia: fator de localização = 0,55

Dessa forma, após a divisão do somatório das demandas dos espaços pelo fator de diversificação, a demanda obtida deve ser multiplicada pelos fatores de localização indicados, com base nas características de consumo energético de cada bairro. Esse procedimento visa corrigir quaisquer discrepâncias e, consequentemente, obter a demanda total em kVA.

2.4.2. POTÊNCIAS DE AQUECIMENTO

A Enel RJ definiu que a potência de equipamentos de aquecimento residenciais deve ser informada em kW, sendo que o cálculo da demanda deve seguir as informações da tabela abaixo:

Tabela 3 – Fator de Demanda de Aparelhos de Aquecimento

Fonte: (Enel Distribuição Rio, 2018)

São considerados aparelhos de aquecimento em residências os chuveiros elétricos, fogão, fornos, aquecedores, hidromassagem, saunas e fritadeira elétrica. Por serem equipamentos de cargas resistivas consideramos 1kW = 1kVA, sendo assim a demanda de cada equipamento é dada pela multiplicação entre a potência (kW) e o fator de demanda.

2.4.3. POTÊNCIAS DE MOTORES

Para o cálculo da potência de motores inicialmente é necessário que seja informado o tipo de ligação, sendo monofásico ou trifásico, a quantidade de equipamentos e sua potência em CV. Para o cálculo das demandas podemos utilizar as tabelas 4 e 5 e, para motores com potências diferentes deverá ser aplicada a seguinte regra:

“100% da maior demanda de motores de mesma potência + 70% do somatório das demais demandas dos motores restantes”

Tabela 4 – Determinação da Potência em Função da Quantidade de Motores Monofásicos

Fonte: (Enel Distribuição Rio, 2018)

Tabela 5 – Determinação da Potência em Função da Quantidade de Motores Trifásicos

Fonte: (Enel Distribuição Rio, 2018)

2.4.4. POTÊNCIA DE ILUMINAÇÃO ESPECIAL

Apenas se enquadram residências que possuem iluminação específica, seja para jardins, fachadas decorativas ou quadras esportivas e, para o cálculo deve-se considerar 100% da demanda instalada. De acordo com a Enel Distribuição do Rio de Janeiro, para iluminações à vapor de mercúrio ou sódio a conversão de kW para kVA deverá ser realizada a divisão da carga instalada pelo fator 0,9. Para lâmpadas incandescentes deverá ser considerado 1kW = 1kVA.

2.4.5. DETERMINAÇÃO DO FORNECIMENTO

Para determinar o tipo de fornecimento deverá ser utilizada a tabela abaixo:

Tabela 6 – Tipo de Fornecimento – ENEL RJ – Tabela 16

Fonte: (Enel Distribuição Rio, 2018)

2.4.6. TABELAS E BASE DE CÁLCULOS

2.4.6.1. DEMANDA PARA MEDIÇÃO AGRUPADA RESIDENCIAL

A técnica de medição agrupada, também conhecida como medição coletiva, é caracterizada pela integração de múltiplas medições individuais em um único painel por meio de uma conexão centralizada. Esse método é comumente utilizado em residenciais coletivos, como condomínios e prédios, nos quais seria mais complicado medir o consumo separadamente para cada unidade.

Para realizar esse procedimento, é necessário, em primeiro lugar, calcular o consumo individual de energia de cada unidade, e em seguida, somar esses valores através de uma central de distribuição. A partir dessa soma, podemos determinar a demanda total do conjunto, bem como a proteção elétrica necessária para garantir o correto funcionamento do sistema.

Posteriormente, é necessário calcular a demanda da medição de serviço, que é utilizada para monitorar e gerenciar o consumo de energia no complexo residencial. Ao combinar essa demanda com a demanda total do conjunto, podemos verificar a capacidade de carga requerida pela linha de alimentação principal, conforme ilustrado na Figura 1.

Figura 1 – Diagrama unifilar para entradas coletivas

Onde:

Dr: Demanda do ramal de ligação;
Dunid: Demanda da unidade de consumo;
Dpg: Demanda da proteção geral de entrada;
CD: Caixa de distribuição;
Dag: Demanda de cada agrupamento;
M: Medição;
Ds: Demanda do circuito de serviço;
UC: Unidades de consumo;
Dtc: Demanda total dos consumidores.

Fonte: (Enel Distribuição Rio, 2018)

Além disso, conforme ilustrado na Figura 1, é evidente que, em cenários de medição agrupada para condomínios horizontais, a conexão da medição de serviço não é necessariamente realizada antes da proteção geral. Pode ser interligada por meio da caixa de distribuição, conforme indicado na linha tracejada. Como resultado, a demanda requerida para o ramal de ligação será igual àquela identificada na soma dos medidores do agrupamento.

Já para medição agrupada residencial, de acordo com os regulamentos da Enel, a determinação da demanda total agregada em residências, também conhecida como demanda do ramal de ligação, é obtida utilizando a fórmula (2):

DT (kVA) = (DTC + DS) x 0,90 eq. (02)

Essa medida é usada para dimensionar as capacidades dos barramentos e condutores na entrada do sistema de medição agrupada.

Em situações de medição agrupada em edifícios verticais, é imprescindível que a conexão da medição de serviço seja feita obrigatoriamente antes da proteção principal. Esse requisito é fundamental por razões de segurança, garantindo que os equipamentos de emergência possam ser mantidos operacionais quando necessário.

Por outro lado, em casos de condomínios horizontais, como mencionado na seção 2.1.3, a medição de serviço pode ser conectada através da caixa de distribuição. Portanto, a demanda para as cargas de serviço deve ser calculada conforme a equação (3):

DS (kVA) = (100% da maior demanda entre a, b, c, d) + (70% do somatório entre a, b, c, d, excluindo a maior delas). eq. (03)

Sendo:

demanda dos aparelhos de aquecimento.
demanda em kVA dos motores elétricos.
demanda das iluminações e tomadas.
demanda dos aparelhos de refrigeração do condomínio.

Após a determinação da demanda de serviços, é fundamental calcular a demanda global dos consumidores, o que pode ser alcançado por meio da aplicação da equação (4):

DTC (kVA) = nº de consumidores do agrupamento x DDI eq. (04)

A demanda diversificada individual (DDI), conforme estipulado nos regulamentos da Enel, é determinada com base no número de consumidores em uma comunidade residencial e nas especificações de fornecimento de cada unidade de consumo. É relevante destacar que, se houver uma variedade de tipos de fornecimento no mesmo agrupamento, deve-se considerar o número total de consumidores.

2.5. ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA N126

A mais recente revisão da Especificação Técnica nº 126, que estabelece as diretrizes para calcular a demanda em instalações de baixa tensão destinadas à medição de clientes, foi disponibilizada em março de 2022 (Enel Distribuição Ceará, 2022). Essa instrução tem o propósito de oferecer orientações aos consumidores que estejam planejando submeter projetos de instalações elétricas na área sob concessão da empresa.

A especificação de número 126 oferece diretrizes claras para esse cálculo, levando em consideração fatores como a área útil do apartamento, o número de apartamentos e a diversificação de cargas. As principais etapas do cálculo de demanda elétrica, fornecendo exemplos práticos para ilustrar o processo.

Cálculo da Demanda Individual do Apartamento: De acordo com a Especificação Técnica n°126, a demanda individual do apartamento (Dapto) é calculada com base na área útil de cada unidade residencial. Essa abordagem leva em consideração o tamanho do apartamento, uma vez que apartamentos maiores normalmente terão mais dispositivos elétricos e equipamentos. A fórmula utilizada é:

Dapto = 0,034939 × A^0,895075 eq. (05)

Onde:

Dapto é a demanda em kVA (quilovolt-ampere).
A é a área útil do apartamento em metros quadrados (m²).

Por exemplo, consideremos um apartamento com uma área útil de 100 m²:

DApto = 0,034939 × 100^0,895075 ≈ 7,1 kVA

Portanto, a demanda elétrica estimada para um apartamento de 100 m² é de aproximadamente 7,1 kVA.

Cálculo da Demanda do Conjunto de Apartamentos: A Especificação Técnica n°126 define o cálculo da demanda do conjunto de apartamentos com base na área útil. Onde a demanda usa a tabela 15 e o fator de diversificação usa a tabela 16. A fórmula para essa relação é dada por:

DApto= Darea × Fdiv eq. (06)

Onde:

DApto é a demanda do conjunto de apartamentos em kVA;
Darea é a demanda em função da área útil do apartamento;
Fdiv é o fator de diversificação da carga em função do número de apartamentos;

Cálculo da Demanda Total do Edifício: A demanda total do edifício (Dtotal) é determinada somando as demandas individuais de todos os apartamentos, levando em consideração o fator de diversidade. O fator de demanda dos apartamentos em função da área útil é obtido a partir da Tabela 15 e a diversificação através da tabela 16 da Especificação Técnica n°126e é aplicável a edifícios com até 300 apartamentos. O cálculo é realizado da seguinte forma:

DTotal = (DApto x FS) + DCond (07)

Onde:

Dtotal é a demanda total do edifício em kVA.
Dapto é a demanda individual do apartamento.
Fs é o fator de Segurança.
Dcond demanda do condomínio em kVA.

Exemplo: Para um edifício com 50 apartamentos, uma demanda individual de 1,16 kVA é um fator de diversidade de 35,34.

Dtotal = (1,16 × 35,34) × 50

Tabela 7 – Cálculo da demanda dos apartamentos em função da área útil – Tabela 15 – ENEL n.126.

Fonte: (Enel Distribuição Ceará, 2022)

Tabela 8 – Fatores para diversificação de carga em função da quantidade de apartamentos- Tabela 16 – ENEL n.126.

Fonte: (Enel Distribuição Ceará, 2022)

Cálculo da Demanda do condômino final: A demanda do condomínio é calculada de acordo com o critério da carga instalada, conforme definido na Especificação Técnica n°126. A fórmula empírica para o cálculo da demanda total da instalação (D) é fornecida pela seguinte equação:

D= (0,77a + 0,7b + 0,75c + 0,59d + 1,2e + f) kVA eq. (08)

Onde:

D é a demanda total da instalação em kVA;
A é a demanda das potências para iluminação e tomadas de uso geral em kVA;
B é a demanda de todos os aparelhos de aquecimento em kVA;
C é a demanda de todos os aparelhos de ar-condicionado, em kW;
D é a potência nominal em kW das bombas de água do sistema de serviço da instalação;
E é a demanda de todos os elevadores, em kW;
F são outras cargas não relacionadas em kVA.

Esses cálculos devem estar em conformidade com as regulamentações elétricas específicas da sua região e seguir as normas técnicas vigentes, como a NBR 5410. Certifique-se de que todos os dados usados sejam apropriados ao contexto do projeto elétrico do edifício residencial.

Tabela 9 – Fatores de Demanda para Iluminação e Tomadas– Tabela 1 – ENEL n.126.

Fonte: (Enel Distribuição Ceará, 2022)

Tabela 10 – Fatores de Demanda para Elevadores – Tabela 2 – ENEL n.126. Fonte: (Enel Distribuição Ceará, 2022)

Tabela 11 – Fator de Demanda de Aparelhos de Ar-Condicionado para Uso Residencial – Tabela 4 – ENEL n.126.

Fonte: (Enel Distribuição Ceará)

Tabela 12 – Fatores de Demanda de Aparelhos de Aquecimento (Chuveiro, Fogão, Assadeira etc.) – Tabela 6 – ENEL n.126.

Fonte: (Enel Distribuição Ceará, 2022)

A especificação técnica nº 126 fornece um guia sólido para o cálculo da demanda elétrica em edifícios residenciais, garantindo que a infraestrutura elétrica seja dimensionada de maneira eficiente. Este procedimento utiliza diretrizes contidas nas recomendações do CODI-RTD-27, que é largamente utilizado por diversas concessionárias no cenário nacional. Ao seguir as diretrizes da norma, projetistas e engenheiros podem assegurar um fornecimento de energia confiável e seguro para edifícios de múltiplas unidades consumidoras.

3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1. CARACTERÍSTICAS DOS PROJETOS ANALISADOS

Neste capítulo será apresentado em primeira etapa os diversos tipos de edificações coletivas residenciais que serão objeto do estudo do cálculo de demanda. Estas características serão fundamentais para efeito do estudo e comparação das metodologias de cálculo aplicadas.

Para as três variações do estudo serão aplicados os dois métodos de cálculo de demanda individualmente, comparando-se o valor final no método existente na Instrução Técnica da ENEL Rio e na Especificação Técnica na ENEL Ceará.

A especificação técnica número 126 do Ceará utiliza o método de cálculo de demanda baseada no critério existente na Recomendação Técnica de Distribuição – RTD 27 do CODI, sendo este tipo de cálculo adotado para diversas regiões do Brasil, tais como nas especificações da Equatorial Goiás, da CEMIG de Minas Gerais, da Neoenergia de tantas outras espalhadas pelo país. Já a ENEL Rio utiliza um cálculo baseado no módulo de demanda e leva alguns fatores adicionais aos cálculos, como fator de localização e de fator de diversidade entre os módulos.

Foram elaboradas planilhas baseadas nas normas das concessionárias, respeitando as tabelas dos equipamentos, os fatores de demanda e simultaneidade e utilizando a metodologia empregada nos exemplos contidos nos documentos.

O desenvolvimento dos cálculos de demanda foi baseado em projetos com apartamentos fictícios e com seus equipamentos e aparelhos baseados na pesquisa de edificações existentes em locais onde são aplicadas as normas.

Neste estudo, a pesquisa considerou apartamentos localizados em Niterói e Fortaleza com características semelhantes. Os edifícios estudados foram separados em três categorias: edifícios residenciais de uso coletivo de pequeno porte, de médio porte e de grande porte, todos considerando edificações de torre única e de unidades com a mesma área. Nos próximos capítulos serão apresentados os cálculos e características construtivas.

3.2. CARACTERÍSTICAS DAS EDIFICAÇÕES DO ESTUDO

O estudo apresenta três tipos de edificações classificadas pelas dimensões e número de apartamentos dos condomínios residenciais de uso coletivo. Nos próximos itens serão descritas as principais características para o dimensionamento das demandas.

3.2.1. EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL DE PEQUENO PORTE:

Bairro de alto consumo de energia;

Área dos apartamentos: 55 metros quadrados;
2 quartos, 1 sala, 1 cozinha e 1 banheiro com chuveiro;
1 área de serviço,1 varanda e 1 área de circulação;
Número de andares: 10;
Número de apartamentos por andar: 4;
Número de apartamentos total: 40 apartamentos;

Potências de área comuns:

30 lâmpadas fluorescentes de 40W;
1 Ar-condicionado de 9000 BTU – Hall;
1 Bomba monofásica de 2 CV;
1 Motor trifásico de 7,5 CV para elevadores;
15 Tomadas de 100W;

3.2.2. EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL DE MÉDIO PORTE:

Bairro de alto consumo de energia;
Área dos apartamentos: 90 metros quadrados;
3 quartos, 1 sala, 1 cozinha e 2 banheiros com chuveiro;
1 área de serviço,1 varanda ,1 área de circulação e 1 banheiro sem chuveiro;
Número de andares: 16;
Número de apartamentos por andar: 4;
Número de apartamentos total: 64 apartamentos;

Potências de área comuns:

60 lâmpadas fluorescentes de 40W;
1 Ar-condicionado de 9000 BTU – Administração;
1 Ar-condicionado de 18000 BTU – Hall;
2 Bombas monofásica de 2 CV;
1 Bomba monofásica de 1/3 CV (Hidromassagem);
2 Motores trifásicos de 10 CV para elevadores;
1 Aquecedor Hidromassagem – 3000W;
4 Lâmpadas VM (quadra) – 250W
20 Tomadas de 100W;

3.2.3. EDIFICAÇÃO RESIDENCIAL DE GRANDE PORTE:

Bairro de alto consumo de energia;
Área dos apartamentos: 125 metros quadrados;
4 quartos, 1 sala, 1 cozinha e 3 banheiros com chuveiro;
1 área de serviço,1 varanda ,1 área de circulação e 1 depósito;
Número de andares: 21;
Número de apartamentos por andar: 6;
Número de apartamentos total: 126 apartamentos;

Potências de área comuns:

90 lâmpadas fluorescentes de 40W;
1 Ar-condicionado de 9000 BTU – Administração;
2 Ar-condicionado de 18000 BTU – Hall e academia;
2 Bombas monofásica de 2 CV – piscinas adultas;
1 Bomba monofásica de 1 CV – piscina infantil;
1 Bomba monofásica de 1/3 CV (Hidromassagem);
4 Motores trifásicos de 10 CV para elevadores;
1 Aquecedor Hidromassagem – 3000W;
5 Lâmpadas VM (quadra) – 250W
40 Tomadas de 100W;
1 Sauna a vapor Sodramar 15000W;

3.3. CÁLCULO DE DEMANDA – EDIFICAÇÃO DE PEQUENO PORTE.

3.3.1. ENEL DISTRIBUIÇÃO RJ

Quadro 1 – Cálculo de demanda ENEL RJ – Edificação tipo 1.

Fonte: Autoria própria (2023)

3.3.2. Enel Distribuição Ceará

Quadro 2 – Cálculo de demanda ENEL Ceará – Edificação tipo 1

Fonte: Autoria própria (2023)

3.4. CÁLCULO DE DEMANDA – EDIFICAÇÃO DE MÉDIO PORTE.

3.4.1. ENEL DISTRIBUIÇÃO RJ

Quadro 3 – Cálculo de demanda ENEL RJ – Edificação tipo 2.

Fonte: Autoria própria (2023)

3.4.2. ENEL DISTRIBUIÇÃO CEARÁ

Quadro 4 – Cálculo de demanda ENEL Ceará – Edificação tipo 2

Fonte: Autoria própria (2023)

3.5. CÁLCULO DE DEMANDA – EDIFICAÇÃO DE GRANDE PORTE.

3.5.1. ENEL DISTRIBUIÇÃO RJ – TIPO 3

Quadro 5 – Cálculo de demanda ENEL RJ – Edificação tipo 3

Fonte: Autoria própria (2023)

3.6.1. ENEL DISTRIBUIÇÃO CEARÁ – TIPO 3

Quadro 6 – Cálculo de demanda ENEL Ceará – Edificação tipo 3.

Fonte: Autoria própria (2023)

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Após apresentar os cálculos de medição agrupada residencial para 3 tipos diferentes de edifícios de unidade coletiva (pequeno, médio e grande) porte, é possível realizar análises quanto ao comparativo dos padrões da Enel Ceará e Enel Rio de Janeiro.

Com os valores de demanda encontrados foi possível determinar o tipo de de proteção e ramal de ligação mais adequado para cada edifício analisado. Para a demanda residencial agrupada de um edifício de menor porte foram organizados os dados em tabelas para melhor visualização e comparação dos resultados.

Os dados foram organizados de modo a propiciar uma análise não somente da demanda geral, mas das demandas individuais das unidades consumidoras e da demanda calculada da administração. Com esta separação foi possível estudar os efeitos de cada método de cálculo separadamente e quando a demanda é unificada de forma geral. Abaixo segue tabela para a edificação de tipo 1, ou seja, de menor porte:

Tabela 13 – Edificação tipo 1 – Resumo da demanda total

ENEL RJ (283)	89,11
ENEL CE (126)	59,50
Fonte: Autoria própria (2023)

Tabela 14 – Edificação tipo 1 – Resumo da demanda apartamentos

ENEL RJ (283)	85,6
ENEL CE (126)	37,2
Fonte: Autoria própria (2023)

Tabela 15 – Edificação tipo 1 – Resumo da demanda Administração

ENEL RJ (283)	13,41
ENEL CE (126)	7,42
Fonte: Autoria própria (2023)

Com os resultados apresentados e considerando que foi utilizado o mesmo edifício de unidade coletiva e com mesmas cargas para a análise, verifica-se que o cálculo pelo método da Enel Rio de Janeiro obteve uma demanda total 33% maior que a Enel Ceará em relação a demanda total. Também foi analisado as demandas por unidades e a demanda da administração de forma separada onde a norma da Enel Rio de Janeiro também obteve resultados de grandeza superiores.

Com os resultados, o dimensionamento do padrão de entrada pela Enel Ceará é com utilização de condutores de cobre de 3 x 35 mm2 para a fase e 1×50 para o neutro pela Tabela 11, e para a Enel Rio de Janeiro é sugerido pela Tabela 16 cabos pré-reunido de cobre 3×120 + 95 mm2.Com isso pode-se observar que para esse tipo de edificação o padrão Enel Ceará é uma opção mais viável economicamente.

Para a demanda agrupada de um edifício de médio porte temos os seguintes resultados:

Tabela 16 – Edificação tipo 2 – Resumo da demanda total

ENEL RJ (283)	131,10	47%
ENEL CE (126)	137,46	131%

Fonte: Autoria Própria (2023)

Tabela 17 – Edificação tipo 2 – Resumo da demanda apartamentos

ENEL RJ (283)	116,48	36%
ENEL CE (126)	84,63	128%

Fonte: Autoria Própria (2023)

Tabela 18 – Edificação tipo 2 – Resumo da demanda administração

ENEL RJ (283)	29,19	118%
ENEL CE (126)	18,98	156%

Fonte: Autoria Própria (2023)

Também foram analisadas as demandas por unidades e a demanda da administração de forma separada onde a norma da Enel Rio de Janeiro inversamente ao da demanda total, sendo resultados de grandeza superiores.

Em relação a edificação do tipo 1, ao se aumentar a dimensão do edifício percebemos que a variação dos tipos de demanda foi muito maior na metodologia da ENEL Ceará do que da ENEL RJ. Este resultado nos traz uma tendência inversa entre as duas metodologias em relação a valores de demanda.

Com os resultados, o dimensionamento do padrão de entrada pela Enel Ceará é com utilização de condutores de cobre de 3 x 70 mm² para a fase e 1×50 para o neutro pela Tabela 11, e para a Enel Rio de Janeiro é sugerido pela Tabela 16 cabos pré-reunido de cobre 3×185 + 150 mm2.Com isso pode-se observar que para esse tipo de edificação o padrão Enel Ceará ainda continua sendo uma opção mais viável economicamente.

Para a demanda residencial agrupada de um edifício de grande porte, têm-se os seguintes resultados abaixo:

Tabela 19 – Edificação tipo 3 – Resumo da demanda total

ENEL RJ (283)	258,69	97%
ENEL CE (126)	296,04	115%

Fonte: Autoria Própria (2023)

Tabela 20 – Edificação tipo 3 – Resumo da demanda dos apartamentos

ENEL RJ (283)	233,1	100%
ENEL CE (126)	183,55	117%

Fonte: Autoria Própria (2023)

Tabela 21 – Edificação tipo 3 – Resumo da demanda administração

ENEL RJ (283)	54,34	86%
ENEL CE (126)	39,07	106%

Fonte: Autoria Própria (2023)

Utilizando o mesmo edifício de unidade coletiva, verifica-se que a demanda total da Enel Ceará apresentou um resultado 12,6% maior que o da Enel Rio de Janeiro, porém observando os resultados das demandas por unidade e a demanda do ADM, temos que a Enel do Rio de Janeiro apresenta valores maiores em ambos, e em vistas de comparação com o edifício de unidade coletiva de médio porte temos um crescimento de 97% na Enel Rio de Janeiro e 115% na Enel Ceará.

Com base na norma, a Enel Ceará diz que demandas superiores a 200 kVA, o ramal de ligação fica a critério da Enel Distribuição Ceará, independente do ramal de entrada já para a Enel Rio de Janeiro sugere-se um cabo de cobre isolado em XLPE 4x3x185 (2x185mm2), com isso a partir de um cenário de redução de custos seria mais viável para edifícios de grande porte depende dos critérios a serem definidos pela ENEL Ceará.

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS/CONCLUSÕES

O presente artigo científico teve como objetivo realizar um estudo a respeito do cálculo de demanda agrupada residencial em diferentes tipos de edifícios de unidade coletiva utilizando em análise comparativa as instruções da Enel Ceará e Enel Rio de Janeiro, visando identificar as diferenças dos métodos de cálculos de demanda e quais os impactos no dimensionamento dos equipamentos e condutores.

Durante os capítulos as metodologias foram verificadas minuciosamente de modo a determinar as demandas de potência da medição agrupada residencial. Após a explicação das metodologias das especificações, foi apresentado um estudo com três tipos de edifício de unidade coletiva residencial: um de pequeno porte, um de médio e por fim de um grande porte de modo a facilitar a comparação e buscar a melhor alternativa para cada caso visando a melhor viabilidade financeira.

A partir dos cálculos feitos fica evidente que mesmo sendo duas normas da Enel Brasil ocorrem diferenças relevantes nos cálculos que resultam em diferentes demandas, dessa forma após a apresentação dos resultados é possível observar que para os edifícios de menor e médio porte, visando uma redução nos custos a especificação técnica 126 seria a solução mais indicada e para os edifícios de grande porte a norma do Rio de Janeiro sugere um menor custo conhecido.

Ao analisar os cálculos e tabelas de demanda, foram gerados gráficos da variação entre os tipos de edificações para uma conclusão mais assertiva:

Figura 2 – Gráfico variação demanda total edificações

Fonte: Autoria Própria (2020)

Com o gráfico que relata a variação na demanda total podemos concluir que ao longo do aumento do tamanho e da quantidade de cargas em um edifício residencial de uso coletivo a especificação técnica número 126 da ENEL Brasil aplicação Ceará aumenta gradativamente o valor de demanda e a instrução técnica 283 da Enel Rio se comporta de maneira inversamente proporcional, ou seja, tem sua demanda com um aumento reduzido

Figura 3 – Gráfico variação demanda das unidades das edificações

Fonte: Autoria Própria (2020)

Figura 4 – Gráfico variação demanda da ADM das edificações

Fonte: Autoria Própria (2020)

Em relação às demandas das unidades e da administração não houve uma diferença no percentual de variação tão elevado. A variação acentuada no gráfico da demanda final entre as edificações se explica pelo fator de segurança existente na especificação 126 do Ceará de 40%.

Podemos concluir que ambas as metodologias apresentam resultados semelhantes e próximos quando calculamos a demanda das unidades e da administração separadamente, mas quando o cálculo aplica os fatores para cálculo da demanda total, o da ENEL Ceará tende a um valor maior de demanda ao aumentar-se a edificação.

Entretanto, mesmo com o valor de demanda maior, as tabelas desta norma apresentam condutores do ramal de ligação menores. Isto prova a heterogeneidade das normas do Brasil e ideal que sejam realizados estudos por região e medição real da demanda de edificações de modo a assegurar maior confiabilidade e viabilidade econômica aos usuários.

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Enel Distribuição Rio. Instrução de Trabalho nº 263. Rio de Janeiro, 2018.Disponível em:< https://www.eneldistribuicao.com.br/rj/documentos/WKI-OMBR-MAT-18-0263-INBR.pdf> Acesso em: 04 out. 2023.

Energia Solar Shop. Levantamento de todas as concessionárias de energia elétrica do Brasil. 2019.Disponível em<https://www.energiasolarshop.com.br/post/levantamento-de-todas-as-concession%C3%A1rias-de-energia-el%C3%A9trica-do-brasil>Acesso em 10 out. 2023.

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LIMA FILHO, DOMINGOS LEITE. Projetos de Instalações Elétricas Prediais. São Paulo: Érica, 2011.p.9-26.

MAMEDE FILHO, João. Instalações Elétricas Industriais. 10ª. Edição. Editora LTC. Rio de Janeiro. 2023

El-HAWARY ME. Electrical power systems: design and analysis. Revised printing, John Wiley & Sons; vol. 2, p. 799, 1995.

NISKIER, Julio, MACINTYRE, Archibald J. Instalações Elétricas. Edição. Editora LTC. Rio de Janeiro. 2021