O que é Fator de Potência?

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).

 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.

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.

Bruno Scarpin

Engenheiro Mecatrônico pela USP e Mestre em Sistemas Integrados de Manufatura pelo Rochester Institute of Technology. É cofundador da CUBi e atual COO.

14 thoughts on “O que é Fator de Potência?”

  1. Bartolomeu Ailtos de Arruda

    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.

    1. Olá Jakeline, tudo bem?
      Hoje as multas de fator de potência não ocorrem em consumidores residenciais, pode ficar tranquila.

      Obrigado pela pergunta! Abraços

  2. matheus dos santos longo

    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

    1. 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!!

  3. Guilherme Pasini

    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?

    1. 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!

    1. 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.

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