O Triângulo das Potências

O "Triangulo" das Potências

   Quando tratamos de Corrente Alternada, certos conceitos, entre nós profissionais mais práticos, ás vezes nos criam algumas dúvidas... Certa vez um engenheiro eletricista me propôs entender o que era potencia e energia de maneira que estes conceitos pudessem ser aplicados em eletricidade; pois bem trago para vocês agora o que ele me explicou.

Força, Energia e Potência: O que são?

   Voltemos aos conceitos e definições que alguns semi-quarentões como eu viram no ensino fundamental...

Força: qualquer agente capaz de mudar a trajetória ou deformar um corpo.

Energia: É a capacidade de realizar o trabalho.

Potência: É a energia exercida para a realização de um trabalho em relação ao tempo efetuado.

Estes conceitos normalmente são aplicados a cinemática, parte da física que estuda o movimento; vamos aplicar este conceito a eletricidade? Pois bem... Sabemos que os elétrons caminham de um ponto de potencial maior para um menor. Para isto ocorrer, temos então um agente que cria este movimento, uma força, que chamamos de força eletromotriz(F.E.M.). Seguindo esta ideia, temos um efeito chamado corrente elétrica, que é um movimento ordenado de elétrons, por um meio condutor. A corrente elétrica seria então o deslocamento de elétrons.

Temos que trabalho é o produto da força pelo deslocamento, representado matematicamente por 

  

T = F . d

No nosso caso, F será a força eletromotriz (F.E.M.), que expressaremos por E, e d será o deslocamento de elétrons, ou seja, a corrente elétrica, que expressaremos por I; então temos

Te = E x I

O que chamamos de "Trabalho elétrico" (Te) nada mais é do que energia, que é a medida de capacidade em produzir trabalho! Se em 1 segundo temos uma F.E.M. E , provocando uma determinada corrente elétrica   I , temos então que a potencia será

P = E x I

Bem, toda esta "explanação" serviu para mostrar a a corrente elétrica indo de A para B, ou seja, num fluxo contínuo (CC); E se  ela estivesse indo e voltando , de A para B e vice versa?!?!?!?

Ahhh, "bendita" Corrente Alternada!!!! 

Pois é, sabemos de alguns efeitos quando a corrente elétrica se comporta desta maneira... Um deles é que ela cria um campo magnético, que provoca um efeito de oposição a ela mesma, chamado de Indutância. Pois bem a força eletromotriz está lá, bonitinha, variando é claro, mas fazendo força a rodo pra manter a corrente elétrica em funcionamento, mais o vai e volta dela causa um "atraso" na mesma; então concluímos que Indutância é a capacidade de um circuito de se opor a variação de corrente elétrica. Como a corrente alternada funciona como um ciclo (A→B, B→A), essa atraso é medido em graus, e é este angulo que nos da um "outro tipo" de resistência elétrica chamado REATÂNCIA INDUTIVA.

Atraso da corrente em relação a tensão

No caso de circuitos onde existem capacitores (ou simplesmente capacitância), acontece o inverso: a corrente elétrica flui, porém a VARIAÇÃO de F.E.M. ou tensão sofre retardo. Porquê?!?!?

CAPACITÂNCIA: É a grandeza elétrica de um capacitor, que é determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em si por uma determinada tensão.

Gráficos tensão de carga, tensão de descarga e corrente em função do tempo (fonte Saber elétrica)

Bem o comportamento do capacitor é o seguinte: no momento de repouso a carga no capacitor é zero; quando se submete uma determinada tensão a corrente flui de uma maneira intensa, e cai em função do tempo, tendendo a zero. 

Neste momento a tensão (F.E.M.) do capacitor se torna igual a tensão(F.E.M.) da fonte. Mas isto é C.C., C.A. são outros 500...

Como a tensão, ou F.E.M. (chato ficar falando assim , mas é lúdico) varia o tempo todo na CA, todo o tempo flui corrente elétrica certo? Mas todo o tempo o capacitor oferece oposição a F.E.M., pois se comporta como uma fonte em paralelo com a fonte de CA. Por isso se diz que a capacitância se opõe a variação de tensão. Ora, nada mais conclusivo então que  a tensão sofra atraso em relação a corrente. Esta é a relação entre as REATÂNCIAS CAPACITIVAS E INDUTIVAS, são opostas em qualidade, por isso se anulam.  Então bora lá, vamos entender como se chega àquele "triangulozinho" de lá de cima!

 Vamos a setinha azul, ou vetor (representação gráfica de um agente ou força, em física) representa a Potencia Real, ou seja, tudo que REALMENTE utilizamos em termos de trabalho: acender uma lampada, fazer girar um motor, esquentar água para o banho, fazer café (na cafeteira elétrica) e por ai vai... Pois bem, se nosso equipamento em questão não apresenta nenhum efeito indutivo ou capacitivo considerável, a corrente e a tensão demandada da fonte, seja ela um gerador ou a rede de energia elétrica da concessionária, é igual ao produto da tensão pela corrente, P=V.I; Mas, se há reatância envolvida no circuito, que representamos pela setinha verde, uma parte da energia é gasta em reatância, e outra em trabalho útil, se somando, mesmo as duas agindo de formas diferentes na mesma rede.Capicce?!?!?! 

Tá, entendemos que ela se soma, mas como? Pego potência real + potência reativa, passo a régua e mando a conta para o que esta na cabeceira da mesa? Naaaaão, não é este tipo de soma 😵...

Digamos que você vá fazer um churrasco americano; pois bem, você convida vários amigos, então cada um traz alguma coisa diferente: asa, linguiça, carne (que seja uma bela Picanha!!!). Estas são as comidas, ou seja para mastigar, que no nosso caso, sera a potência real, aquilo que realmente importa, encher o bucho! Mas, porém, todavia, contudo, senão, no entanto, ninguém fica sem um biricutico( aliás, tem gente que da mais importância num churrasco pra difusão etílica rsrs), que vai ser nossa potencia reativa. Pois bem a soma dos dois, comida e bebida é o que totaliza nosso CHURRASCO; são coisas diferentes, mas que representam um total.

Em física, chamamos esta soma  de soma vetorial, que se diferencia da soma algébrica ou escalar, por se considera um angulo de defasagem ou seja, estas forças que somamos não ficam na mesma linha, elas se cruzam, formando um angulo chamado angulo de fase, que dá origem a algo que em eletricidade chamamos de fator de potência, que nada mais é que o cosseno do angulo de fase.

 

       Erit quaestio scientiam nostram!!!!

           (Sua dúvida será nosso conhecimento!!!!)