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Saiba tudo sobre Fator de Potência

Saiba tudo sobre Fator de Potência

O Fator de Potência é um aspeto muito importante nos consumos energéticos de qualquer empresa e/ou indústria, e muitos não sabem o que é e como este deve ser calculado. Neste artigo vamos explicar-lhe tudo!

O desperdício de energia elétrica é um dos grandes problemas da eficiência energética e produtividade em qualquer indústria e instalação. Isto porque, além de aumentar custos também é um sinal de que as instalações elétricas devem estar desgastadas ou mal dimensionadas. Uma das formas de identificar e combater este desperdício é através do Fator de Potência.

O que é o Fator de Potência?

O Fator de Potência é a relação entre a energia que é entregue na instalação, e a energia que realmente é convertida em algum tipo de trabalho, ou seja, é a relação entre a potência ativa e a potência reativa de uma instalação. Por isso, o Fator de Potência indica-nos quando um sistema elétrico em Corrente Alternada (CA) possui uma boa eficiência energética ou se há desperdício da energia utilizada.

A potência ativa converte a energia elétrica em ação e define a capacidade do circuito de produzir trabalho num determinado período de tempo. Por outro lado, a potência reativa é a medida de energia armazenada que é devolvida à fonte durante cada ciclo de Corrente Alternada, não podendo ser transformada em trabalho útil. Em algumas instalações elétricas industriais são ligadas algumas cargas – motores, transformadores, reatores para lâmpadas de descarga, fornos de indução, e outras máquinas – que consomem energia reativa. Resumindo, a potência ativa é aquela que é de facto utilizada para gerar o funcionamento, e a potência reativa não gera nenhum trabalho, sendo muito utilizada na manutenção de campos eletromagnéticos nas estruturas das cargas indutivas. Podemos explicar os dois conceitos usando a analogia de um copo de cerveja: a potência ativa é a parte líquida que mata a sede e a espuma que fica em cima é a potência reativa porque faz parte do total do copo mas não mata a sede nem tem nenhuma outra função.

Este tema já foi abordado em artigos publicados na revista “o electricista”. Tenha acesso a todos artigos de forma gratuita, para tal só tem que efetuar a Assinatura Digital e terá acesso a todas as edições.

Calcular o Fator de Potência

O Fator de Potência indica sempre a eficiência da energia que é entregue pela rede energética. A potência aparente é toda a potência disponibilizada pela rede energética para a instalação, ou seja, é aquela que está sempre disponível. Como a potência aparente é sempre maior do que a ativa, o Fator de Potência é sempre menor do que 1, o que significa que quanto mais próximo de 1 for o valor de potência maior é a eficiência energética da instalação. Um Fator de Potência elevado significa que grande parte da energia utilizada é transformada em trabalho, e um Fator de Potência baixo indica que a energia não está a ser plenamente aproveitada.

Se obtivermos a razão entre a potência ativa e a potência aparente encontramos o valor do Fator de Potência da instalação. O triângulo retângulo é usado didaticamente para mostrar a relação do Fator de Potência com as potências aparente, ativa e reativa. No triângulo retângulo, a potência aparente é representada pela hipotenusa, sendo o maior lado do retângulo, e as potências ativa e reativa são representadas pelos catetos adjacente e oposto, respetivamente.

O resultado deste cálculo pode variar de -1 a 1, e consoante o resultado chamamos de Fator de Potência indutivo ou capacitivo. Se o valor estiver entre -1 e 0, consideramos o Fator de Potência indutivo, ou seja, a instalação elétrica está a absorver a energia reativa.

Causas para um baixo Fator de Potência

Há equipamentos ou funcionalidades que necessitam de muita energia reativa e que acabam por causar um baixo Fator de Potência. Por isso é importante ir inspecionando motores que trabalham no vazio, máquinas superdimensionada para os seus carregamentos, lâmpadas de descarga sem correção de Fator de Potência e na proporção de transformadores e motores. Isto significa que um baixo Fator de Potência é um indicador de que a energia está a ser mal aproveitada e a eficiência energética está baixa, o que pode trazer grandes riscos, gastos elevados e prejuízos para a instalação.

Além de gerar custos adicionais com rede de fornecimento, um baixo Fator de Potência causa problemas com a qualidade de energia, como flutuações de tensão e distorções harmónicas afetando a operação dos equipamentos. A corrente reativa excessiva também pode causar o sobreaquecimento das máquinas, ao reduzir a vida útil dos equipamentos.

Como melhorar o Fator de Potência?

Não é recomendável ter um valor alto de potência reativa a circular pela instalação elétrica, pois além de não produzir trabalho, a potência reativa ocupa um “espaço” que poderia estar a ser preenchido por mais potência ativa.

Para diminuir a potência reativa e, consequentemente, aumentar o Fator de Potência pode instalar bancos de capacitores de forma paralela na entrada de energia ou em paralelo com o equipamento indutivo. Instalados em paralelo com a entrada de energia, os bancos de capacitores introduzem carga capacitiva na instalação. Esta carga capacitiva tem o efeito contrário da carga reativa e consegue elevar o Fator de Potência para um valor próximo de 1, que é o ideal. Pode ainda utilizar sensores IoT que monitorizam bombas, compressores, bancos de capacitores, painéis elétricos ou outros ativos para identificar falhas elétricas antes que estas aconteçam e monitorizar o consumo de energia de cada máquina. Com a monitorização automática, a equipa de manutenção pode aceder aos dados de corrente, tensão, potência e consumo dos ativos a qualquer hora e em qualquer dia.

Há algumas coisas que podemos fazer para melhorar o Fator de Potência na sua instalação industrial:

  • Dimensionar corretamente motores e equipamentos;
  • Utilizar equipamentos de forma inteligente e apenas quando é necessário;
  • Instalar capacitores onde for necessário;
  • Corrigir o Fator de Potência com a monitorização contínua da rede elétrica e com manutenção preditiva.

As vantagens em aumentar o Fator de Potência passam pela redução do custo de energia, aumento da eficiência energética da instalação e da capacidade dos equipamentos de manobra, aumento da vida útil da instalação e dos equipamentos, redução do efeito Joule.

Atualmente não há necessidade de correr riscos ao trabalhar com um Fator de Potência abaixo do limite, porque há muita tecnologia disponível que impulsiona a produtividade e a eficiência da sua instalação de uma forma rápida e eficiente.

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