Correção de fator de potencia

Correção do Fator de Potência

   Na ultima postagem nós vimos a as potências e as suas representações gráficas no triângulo (retângulo), e vimos que a soma das potências se dá de uma forma vetorial, ou seja através de forças angulares. Lembrando mais uma vez (só os semi-quarentões como eu, que eu quero ver o esforço kkk) do nosso tio "Pitágoras", "Cateto adjacente sobre Hipotenusa" é o que define o famigerado FATOR DE POTÊNCIA, aqueles benditos dois números que ficam a direita do zero, separados de uma virgula expressando um valor menor que um, mas que "ferram" a conta de luz de quem não se preocupa com a quantidade de motores e cargas indutivas que tem instaladas em seu estabelecimento.

   Pois bem, pá, se imbora!!! As potências reativas são exatamente aquilo que não presta pra você, não serve pra nada a não ser pra ferrar o seu orçamento, além de reduzir a performance de sua instalação elétrica (um dos incovenietes é a queda de tensão e a sobrecorrente, já que a fonte fica sobrecarregada com uma energia que é demandada mas não se utiliza para nada).

Para os cervejeiros de plantão, acredito que a apologia fará um pouco mais de reultado, mas embora seja carnaval, não vamos perder o foco pessoal...
Na maioria esmagadora dos casos, a potência reativa é indutiva, devido ao grande uso de motores e máquinas motrizes que representam o supra sumo da reatância indutiva, por serem na maioria dos casos motores de indução. no estudo do triângulo das potencias, quem é que esta diretamente oposto ao efeito da indutância, ein?!?! A CAPACITÂNCIA!!!! Isso mesmo, o emprego de capacitores na correção de fator de potencia tem seu uso em larga escala (apesar de existirem motores de indução síncronos, mas eles representam uma solução pontual, já que são caros e são utilizados em condições específicas como bombas , compressores, etc...). Por isso vamos nos deter ao uso de capacitores desta vez, falando destes outros recursos mais tarde.

Energia reativa, Demanda dentro e fora de ponta, Capacitores e  Bancos de Capacitores

Alguns destes termos podem ser pouco convidativos, mas vou apresentar para um melhor entrosamento...

Energia reativa: como já falamos bastante, a energia reativa é resultado do efeito da indutância e capacitância, sendo uma oposta a outra.

Demanda dentro e fora de Ponta: Quem já ouviu falar na regra  universal de mercado, a da oferta e procura? Sim existe uma hora em que a energia é mais cara, noutro ela fica num preço normal, ou quando o centro distribuidor regional passa por um periodo de estiagem, a oferta de energia diminui e o preço aumenta. Geralmente são 3 horas diárias (17:30 e 20:30, no caso Light S.A.), definidas pela distribuidora local e reguladas pela agência nacional de energia elétrica(Aneel), quando a demanda por energia fica maior e consequentemente seu preço sobe.

Tabela Comparativa entre tarifas e horários( Fonte Aneel)

Importante ressaltar que a energia reativa também é tarifada por esta classificação, quando o fator de potencia fica abaixo do que é permitido para a utilização que é 0,92 (para consumidores do grupo A, ou seja consumidores de grande porte)

Capacitores e Bancos de Capacitores:Não preocupado em ser redundante, Capacitor é o elemento que acumula cargas elétricas, possuindo a grandeza eletrica da capacitância (santo Einstein!!!). Bem, já disse que o efeito da capacitância se opõe ao efeito da indutância em um circuitode CA?!?! Bem, aqui começa então aparte prática do assunto... Muitas das vezes não é econômicamente viável utilizarmos um capacitor para cada equipamento, então calcula se ou mede se toda a energia reativa, e agrupamos tudo num banco com várias células capacitivas, onde elas são acionadas gradativamente, evitando que os capacitores fiquem energizados todo o tempo sem necessidade, diminuindo sua vida útil, ou até mesmo se tornando carga reativa capacitiva, gerando também multa.

Descritivo de conta de energia elétrica, relatando energia reativa em kVArh (fonte Celpe)

Ora, Vamos descobrir o valor do fator de potência desta conta? pois é vou chamar no amigo Pitágoras!!!!

A soma dos quadrados dos catetos (adjacente e oposto) é igual ao quadrado da hipotenusa;

 Onde:
S (potencia aparente) é a hipotenusa;
P (potencia real) é o cateto adjacente; 
Q (potencia reativa) é o cateto oposto.

FP= P/S; temos que nossa energia ativa (P) é 175kWh, e o consumo reativo(Q), 421,3kVArh. Note que temos medida de energia, que é potencia em função de tempo (quilowatt-hora).
temos então:

S = √175² + 421,3²
S =  √30625 +  177493,69 ≅ 456,2kVAh
FP = P/S ⇾ 175/456,2 ≅ 0,38

que é um valor bem baixo para o valor de referência 0,92...
Então vamos ao que será necessário para corrigir este valor e eliminar esta multa:

Para um valor de 0,92 , teremos então:

S = P/FP ⇾175/0,92 ≅ 190,21kVAh
Q = √S² - P²
Q = √190,21² - 175²
Q = √36182,65 - 30625 ≅ 74,54kVArh
Qcor  = Qant - Qnovo ⇾ 421,23 - 74,54 = 346,69kVArh

Aí que está o "X", este valor não é o valor da potencia reativa a ser corrigida, pois trabalhamos o tempo todo com energia que é o que foi dado pelo consumo. Para a potência teremos então que ter a quantidade de dias faturados, e supor as horas por dia utilizadas.
Supomos então, no nosso caso, que são 32 dias faturados, e que temos em torno de 10 horas diárias em que o consumo está ativo (estou supondo que seja um comércio qualquer). 
Teremos então 
346,69/32 x 10 = 108,34kVAr.

Este então é o valor a ser aplicado no capacitor para que a multa por energia reativa seja eliminada. Este valor foi baseado em média de dias, mas em alguns casos o mais adequado seria medir com um equipamento analisador de energia, onde teríamos fatores relevantes como horários e picos de consumo, que nos dariam uma forma melhor de otimizar o uso do banco de capacitores, ligando eles nos momentos exatos e/ou colocando apenas a quantidade necessária de células capacitivas, aumentando a vida útil e diminuindo o custo de manutenção do sistema.

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