Introdução

O aumento da demanda em diversos setores tornou o gerenciamento da qualidade do fornecimento de energia elétrica cada vez mais importante a fim de contornar problemas na rede elétrica. O excesso de reativos na rede, perdas de energia por aquecimento e quedas de tensão no sistema, são alguns dos problemas que podem existir, além de gerar custos à concessionária e ao consumidor. Portanto, torna-se muito importante realizar a correção de fator de potência. Ao longo deste artigo iremos entender o que é este indicador e como é feita a correção.

A atuação da agência reguladora ANEEL – Agência Nacional de Engenharia Elétrica -, por meio da Resolução Normativa nº 414 de setembro de 2010, estabelece as condições gerais de fornecimento de energia elétrica, define metas e critérios de diferenciação de tarifas de acordo com as características das perdas de cada distribuidora, critério e previsão de faturamento energia reativa excedente.

A energia reativa é criada a partir da defasagem entre as formas de onda de corrente e tensão em um sistema AC, o que consequentemente interfere no fator de potência de uma instalação.

(1) Carga Resistiva: Tensão e Corrente em fase (2) Carga Indutiva: Corrente atrasada em relação a Tensão (3) Carga Capacitiva: Corrente adiantada em relação a Tensão

Mas afinal, o que é o Fator de Potência?

Para entendermos um pouco mais o conceito de fator de potência, é importante compreender também as 3 componentes do fluxo de potência:

• Potência Ativa (W): Energia que realiza o trabalho útil, como calor, luz, movimento, etc. Expressa em Watt (W);
• Potência Reativa (Q): Energia que não produz trabalho útil, armazenada por componentes indutivos e capacitivos. Expressa em Volt-Ampère reativo (VAr);
• Potência Aparente (S): É composta pela potência ativa (W) e reativa (Q), sendo a energia resultante de ambas. Expressa em Volt-Ampère (VA).

A relação entre as três grandezas do fluxo de potência forma o conhecido “Triângulo de Potências”:

O fator de potência é utilizado para saber qual parcela da potência consumida está de fato realizando algum tipo de trabalho em relação a sua potência resultante, e pode ser definido de diferentes formas:

Com o propósito de minimizar a ocorrência dessas energias reativas, foi estabelecida a obrigatoriedade de se manter o fator de potência o mais próximo de 1 (um), para as concessionárias e consumidores, sendo o limite mínimo de referência igual a 0,92, seja para o fator de potência indutivo quanto capacitivo.

Horário Indutivo e Horário Capacitivo

Outra questão importante é a definição da faixa-horária para a análise do fator de potência:

• No período das 6h da manhã às 24h, o fator de potência deve ser no mínimo 0,92 indutivo, devido à predominância de cargas indutivas ligadas neste horário;
• No período das 24h até às 6h, o fator de potência deve ser no mínimo 0,92 capacitivo, devido ao desligamento e ausência de cargas indutivas durante este período (predominância de cargas capacitivas).

Visto que o excesso de reativos gera multas devido ao baixo fator de potência de uma instalação, essa ocorrência é verificada pela concessionária através do fator de potência mensal (montante mensal) por meio de análises do fator de potência horário, que é calculado com base nos valores de energia ativa (“kWh”) e de energia reativa (“kVArh”) medidos e integralizados de hora em hora. Assim, sempre que o fator de potência horário de uma determinada instalação estiver abaixo de 0,92, conforme faixa-horária e perfil do FP, a energia reativa consumida será faturada.

Causadores de Baixo Fator de Potência

Alguns causadores de baixo fator de potência em instalações elétricas são:

• Reatores de baixo fator de potência no sistema de iluminação;
• Máquinas de tratamento térmico;
• Transformadores trabalhando a vazio ou com pouca carga;
• Motores de indução trabalhando a vazio;
• Motores superdimensionados para sua necessidade de trabalho;
• Fornos de indução ou a arco;
• Nível de tensão acima do valor nominal provocando um aumento do consumo de energia reativa.

Para amenizar tal situação, e manter o fator de potência dentro dos limites estabelecidos, tem-se a instalação de Bancos de Capacitores próximos às cargas. Os bancos de capacitores corrigem o fator e potência fornecendo reativos ao sistema, diminuindo as perdas e trazendo grandes benefícios técnicos e econômicos tanto ao consumidor quanto a própria concessionária. Com isto tem-se o aumento da capacidade do sistema de distribuição para conduzir o bloco de potência ativa.

Bancos de Capacitores e seus Tipos

Os bancos são instalados em pontos específicos do sistema, e são dimensionados de acordo com as caraterísticas do sistema e das cargas conectadas a ele, visto que a variação das cargas ocorrem a todo momento, ou seja, ficam entrando e saindo do sistema. Para cada tipo de instalação e perfil de carga, há um banco de capacitor adequado. Abaixo apresentamos os três tipos mais comuns de bancos de capacitores utilizados:

• Fixos: têm como característica o valor da sua contribuição de potência reativa fixo, normalmente são dedicados a um circuito ou a um único equipamento pois são dimensionados para correção do fator de potência localizado.
• Programáveis: bancos programáveis possuem em sua configuração parâmetros para atuarem em determinado período pré-estabelecido, normalmente nas faixas-horários que definem as multas por FP indutivo ou capacitivo.
• Automáticos: nesse tipo de banco os valores da contribuição de potência reativa podem variar acompanhando a oscilação dos reativos do sistema, corrigindo o valor do fator de potência instantaneamente por meio de um controlador.

Vantagens da Correção do Fator de Potência

A correção do fator de potência traz uma série de vantagens ao consumidor, dentre as quais podemos destacar as que seguem abaixo:

• Aumento da eficiência energética;
• Inibir a ocorrência de multas por excesso de reativos impostos a rede elétrica;
• Melhoria da Tensão;
• Redução dos custos de manutenção e aumento da vida útil dos equipamentos;
• Redução do Efeito Joule (perda de energia por aquecimento);
• Redução da Corrente Reativa na Rede Elétrica (menos custo com condutores);
• Redução dos investimentos para instalação de novos equipamentos.

Resultado Financeiro

Abaixo apresentamos um caso prático de um empreendimento industrial, que possuía um custo próximo de R$25.000/ano devido à multas por energia reativa excedente.

• Mês anterior à instalação de Banco de Capacitores:

• Mês após a instalação de Banco de Capacitores:

Os benefícios técnicos estão associados diretamente aos benefícios econômicos. Conhecendo o valor de energia reativa excedente, é possível verificar a necessidade de compensação de energia reativa feita por bancos de capacitores no intuito de minimizar as multas por reativos.

Através de análises e estudos com base em faturas de energia elétrica, obtém-se a redução destes custos com energia reativa excedente após a inserção de bancos de capacitores em suas instalações.

Casos de Sucesso

A electric já projetou e implantou inúmeros bancos de capacitores. Conheça alguns casos de sucesso:

• Correção de Fator de Potência em Mina de Ouro
• Correção de Fator de Potência em Fábrica de Máquinas Agrícolas
• Correção de Fator de Potência em Fábrica de Acessórios para Móveis
• Correção de Fator de Potência em Fábrica de Vidros
• Correção de Fator de Potência em Planta Fumageira
• Correção de Fator de Potência em Fundição