Este artigo é uma continuação de uma série sobre os indicadores em nossa conta de energia. No artigo anterior foi explicado sobre o Fator de Carga e como ele pode nos ajudar a entender melhor o nosso regime de consumo de energia. Neste artigo, será explicado um outro indicador muito importante, principalmente quando se trata de contas de energia industriais: o Fator de Potência.
Antes de entrar na explicação sobre o Fator de Potência, é importante entender o conceito de Potência Reativa, Potência Aparente e Potência Ativa:
Potência Aparente: é a potência instantânea medida multiplicando a tensão pela corrente, medida em kVA (quilo Volt-Ampere).
Potência Ativa: é aquela que é usada no equipamento para realizar trabalho, ou seja, é de fato utilizada na conversão de energia elétrica em mecânica, térmica…etc. É medida em kW (quilo Watts).
Potência Reativa: é utilizada na manutenção dos campos eletromagnéticos nas estruturas das cargas indutivas, como motores de indução. Sua unidade de medida é o kVAr (quilo Volt-Ampere Reativo).
Quando cargas indutivas são acionadas com alimentação por corrente alternada, ocorre um fenômeno de defasagem entre as ondas da tensão e da corrente, causando o surgimento da Potência Reativa. Esta defasagem é quantificada pelo chamado Fator de Potência (FP).
Uma analogia muito usada para compreender melhor essa relação é um copo de cerveja com colarinho. Pode-se dizer que a Potência Aparente é a altura inteira do copo. Essa é a potência que se mede com os medidores convencionais. A Potência Reativa é a espuma, ou seja, ocupa espaço no copo mas não mata a sede; e a Potência Ativa é o líquido, que é o mais importante e mata a sede, como mostra a imagem a seguir:
Logo, de uma forma resumida, o Fator de Potência (FP) nada mais é que uma medida de quanto da potência elétrica consumida está de fato sendo convertido em trabalho útil.
Segundo a Legislação Brasileira o Fator de Potência mínimo permitido para as contas de energia é de 0,92. Abaixo deste valor, a Concessionária deve cobrar multa na fatura de energia sobre o consumo de Potência Reativa além dos 8% máximos permitidos.
As principais cargas que causam baixo FP são lâmpadas fluorescentes, transformadores em vazio (sem carga) ou com baixa carga e motores de indução (motores mais usados na indústria). Equipamentos baseados em resistências elétricas como lâmpadas incandecentes e aquecedores elétricos em geral tem FP próximo a 1, ou seja, são os que menos contribuem para o surgimento das multas.
A forma de compensar o baixo Fator de Potência é a instalação de bancos de capacitores em paralelo na entrada de energia ou no próprio equipamento com carga indutiva. Esses bancos introduzem na instalação uma carga capacitiva, que tem o efeito contrário da carga indutiva. Isso compensa o baixo Fator de Potência e ajusta o valor para mais próximo de 1, evitando as multas.
Caso queira ver um pouco mais a fundo como corrigir o Fator de Potência, pode ler AQUI.
Medidores de qualidade de energia, como o da CUBi, são importantes na identificação dos equipamentos com baixo FP e assim otimizar a implementação de projetos para correção.
Essa analogia entre o FP de um sistema eletrico e um copo de cerveja é bastante didatica e de compreensão facil para os leigos no assunto. A primeira vez que vi essa imagem foi em um material da CEMIG destinado a treinamento. Considero importante essa explanação, especialmente para os consumidores comerciais que tem os seus faturamentos de energia punidos financeiramente por baixo FP em suas instalações.
Bem didático e explicativo.
Oi Paulo, tudo bem?
Ficamos felizes que o nosso conteúdo tenha te ajudado!
Obrigado pelo comentário!
Ficou Top!
Olá Josemar, nós agrademos muito o feedback!
Abraços!
A questão das multas também se aplicam a consumidores residenciais?
Olá Jakeline, tudo bem?
Hoje as multas de fator de potência não ocorrem em consumidores residenciais, pode ficar tranquila.
Obrigado pela pergunta! Abraços
Boa noite,
Para efeito de dimensionamento de circuito, devo utilizar a potência corrigida com o FP?
No caso de um equipamento X de potência 4000w e FP 0,8 o valor para calculo do circuito será 5000w??
O fator de potência majora o resultado, correto?!
Abraços
Boa Tarde Matheus, tudo bem?
A potência nominal dada pelo fabricante do equipamento está na grande maioria das vezes apresentada em Watts, que é unidade de potência ativa. Esse é de fato o valor que devemos usar caso quisermos dimensionar o cicuito em Watts.
Porém, a corrente que a instalação elétrica irá conduzir irá sim depender do fator de potência do equipamento. Portanto se estamos fazendo o dimensionamento do circuito pela Corrente, e só temos a Potência do equipamento em Watts, precisamos primeiro encontrar a Potência Aparente para depois encontrar a Corrente. Seguindo seu exemplo:
Fator de Potencia = Potencia Ativa / Potencia Aparente
0,8 = 4000/Potencia Aparante
Pot Aparente = 5000 VA
Portanto, se estivermo falando de um equipamento monofásico funcionando a 220V, a corrente no circuito será de 5000/220 = 22,7A
Obrigado pela pergunta e espero ter ajudado!!
Onde encontro o fator de potência dos equipamentos? Existe alguma tabela que diz que este ou aquele eletrodoméstico tem x ou y de fator de potência?
Boa Tarde Guilherme, tudo bem?
Não é comum encontrarmos o valor do Fator de Potência de equipamentos, até porque este valor pode variar bastante com o regime de operação. Não é um valor fixo.
Alguns fabricantes de motores de indução colocam um valor na placa (nomeado como cos de “phi”). Porém, não é uma regra para otros equipamentos.
No caso de elétrodomesticos isso é menos comum ainda, talvez pelo fato de geralmente estarem ligados em Unidade Consumidoras de Baixa Tensão, que não são sujeitas às multas de Excesso de Reativos (fator de potência baixo).
Porém, é comum assumirmos que cargas indutivas (como motores, por exemplo) tem Fator de Potência entre 0,7 e 0,8 e cargas resistivas tem Fator de Potência igual a 1.
Obrigado e espero ter ajudado!
Obrigado pelo artigo!
Saudações!
Qual é a importância do factor de potência na qualidade de energia?
Olá James!
O Fator de Potência é um dos principais pontos a serem analisados quando falamos em qualidade de energia. Ele indica principalmente o grau de eficiência do uso da rede, ou seja, o quanto da potência fornecida está de fato sendo transformada em trabalho útil.
O excesso de energia reativa na rede pode causar quedas de tensão, perdas por aquecimento dos cabos, sobrecargas e subutilização da capacidade instalada.
Ola Bruno. Ainda sobre fator de potência você disse que cargas indutivas tem FP 0.7 a 0.8 e resistivas 1. Esse valor poderia ser acima de 1? Se positivo, seria melhor ou pior que menor que 1? 1 seria o valor ideal e perfeito? Qual a relação do FP com PFC (no caso das chamadas fontes reais para computadores)? Até onde sei quanto mais próximo de 1 é o PFC menor a perda de energia, ou seja, 1 seria o mesmo que o equipamento estar usando 100% de energia que necessita tendo 0% de perda (algo que acho impossível pois ha perdas por calor, etc). Acho que estou confundindo o FP com PFC e não entendendo qual sua verdadeira função. Se puder explicar mais abrangentemente adradeço. Obrigado.
Olá Jefferson!
O fator de potência máximo é 1. A definição dele é o cosseno de um dos ângulos do Triângulo de Potências, então ele não pode assumir valores superiores a 1.
Um FP igual a 1 corresponde a uma carga perfeitamente resistiva, ou seja, que não causa nenhuma defasagem entre tensão e corrente.
Foi muito bem colocada sua dúvida sobre os circuitos PFC de fontes. No circuito interno das fontes, a presença de capacitores provocam o surgimento de um Fator de Potência capacitivo (ou seja, defasagem de fase para o lado contrário, em relação às cargas indutivas). Logo, se numa indústria (muita carga indutiva) nós corrigimos o FP adicionando capacitores, numa fonte (circuito com característica capacitiva) nós corrigimos o FP adicionando indutores!
E é justamente isso que compõe os circuitos PFC. Podem ser passivos, apenas com a presença de um indutor, ou ativos, nos quais esse indutor possui um acionamento transistorizado para regular a adição de carga indutiva no circuito.
Espero ter ajudado!
O que significa a diferença entre as potências reativas no cálculo do fator de potência?
Olá Camilla,
Não sei se entendi bem a pergunta. A qual diferença no cálculo você se refere?
Saudações, sou um autodidata de língua espanhola. No livro de Mamede Filho, o enunciado de um cálculo elétrico dita “uma lâmpada fluorescente tubular de 110 W, usando reator eletrônico com fator de potência natural e perdas ôhmic nominais de 15 W … “qual é o fator de potência natural?
Olá!
Gostaria de entender como funciona a cobrança da multa e o cálculo para tal valor, seguindo os dados que constam na conta de luz de uma empresa.
Pelo que vi, a multa é baseada no seguinte cálculo: (FP/0,92)-1
O valor calculado acima representaria o percentual de multa acrescido ao valor do consumo de energia ativa, descrito na mesma conta de luz. A questão que todos os exemplos que utilizei a conta não fecha.
Como de fato é determinado a tarifa e/ou o preço unitário a ser pago pelo Consumo Reativo?
Agradeço desde já pela atenção!
Olá Emerson!
A cobrança de multa por excesso de reativos se dá pela seguinte fórmula:
Energia Ativa *( (0,92/FP)-1 )
O resultado dessa conta é o UFER, que cruzado com a Tarifa de Reativos, chega no valor de fato a ser pago por aquele excesso.
Porém essa conta é feita na granularidade horária, ou seja, é calculado o FP e o UFER a cada período de 1h hora.
Logo, não é possível realizar esse cálculo apenas com valores da Fatura de energia. É necessária alguma medição em tempo real ou pelo menos a memória de massa do medidor.
Existe um tempo limite em que é permitido que um sistema permaneça em estado de Fator de Potência fora da faixa aceitável?
Olá Janio!
Para efeitos de faturamento da Multa de Reativos, o cálculo é feito de hora em hora. Ou seja, seu Fator de Potência tem que estar abaixo de 0,92 (em média) por 1 hora para que seja contabilizada multa naquele momento.
Se seu FP ficar abaixo do permitido apenas por pequenos instantes e depois voltar ao normal, gerando uma média horário acima dos 0,92, aquele reativo excedente não deve ser contabilizado.
Olá, eu estou com uma dúvida sobre esse F.P.
Vamos supor que eu tenho um alicate amperímetro, e no aparelho micro-ondas, deu 9,50A e a tensão é 120V.
Só que a descrição desse aparelho sumiu com o tempo. Então, eu preciso calcular tudo na raça.
Eu tenho 9,50 x 120= 1.140W.
Mas como eu encontro o Fator de Potência(F.P) para encontrar a potência aparente(VA)?
Olá Jean, tudo bem?
Esses valores de Corrente e Tensão que você mede com o amperímetro são valores RMS.
Você não consegue calcular o Fator de Potência simplesmente tendo os valores RMS de tensão e corrente. Você precisa de alguma equipamento que seja capaz de fazer a medição de reativos e já te dar diretamente o FP.
Logo, você precisa de algum Medidor de Energia, Analisador de Energia ou simplesmente algum Wattímetro.