Fator de potência: o que é, como calcular para a indústria

O desperdício de energia elétrica é inimigo da produtividade em qualquer planta industrial. Além de ser sinal de desgaste das instalações, representa custos mais altos e menos eficiência. Então, como evitá-lo?

O fator de potência pode ser uma das ferramentas mais interessantes para diagnosticar alguns tipos de desperdício de energia e entender como solucionar o problema.

Neste artigo, você vai entender com clareza o que é o fator de potência, como calculá-lo, porque é tão importante estar atento a ele e como solucionar problemas de desperdício de energia elétrica. Entenda aqui tudo sobre o que é o fator de potencia elétrica.

O que é fator de potência?

O fator de potência é útil para dizer se um sistema elétrico operando em corrente alternada (CA), está apresentando uma eficiência energética boa – ou seja, convertendo energia de forma eficaz –, ou baixa, com desperdício de energia utilizada.

De forma simples, ele nada mais é do que a relação entre potência ativa e reativa de uma instalação. 

Por que o monitoramento de energia elétrica é importante? 

A potência ativa é aquela que realmente converte a energia elétrica em ação. É ela que define a capacidade do circuito de produzir trabalho em um determinado período de tempo. 

A potência reativa é a medida da energia armazenada que é devolvida para a fonte durante cada ciclo de corrente alternada, não podendo mais ser transformada em trabalho útil. É a energia que é utilizada para produzir os campos eletromagnéticos necessários para o funcionamento de certas cargas.

Utilizando a analogia de um chopp, o líquido é a potência ativa, enquanto a potência reativa seria a espuma. A totalidade do copo representa a potência aparente, que é definida como a soma das duas. 

O fator de potência, então, é uma relação entre a energia convertida em outras fontes e a energia que é devolvida ao sistema, como uma proporção do gasto útil dessa energia.

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Cálculo de energia: Como calcular o fator de potência

Por causa dos elementos reativos da carga, a potência aparente é maior que a ativa, então a razão que chamamos de fator de potência é sempre menor do que 1.

Quanto mais próximo de 1 for o valor do fator de potência (FP), maior é a eficiência energética da instalação. Um FP alto significa que grande parte da energia utilizada é transformada em trabalho, enquanto um fator de potência baixo indica que a energia não está sendo plenamente aproveitada.

O resultado desse cálculo pode variar de -1 a 1. De acordo com o número obtido, damos o nome de fator de potência indutivo ou capacitivo.

Se o valor estiver entre -1 e 0, consideramos o FP indutivo. Nesses casos, a instalação elétrica está absorvendo a energia reativa.

A maioria dos equipamentos elétricos possui características indutivas em função das suas bobinas (ou indutores). Então essa classificação não quer dizer necessariamente que o motor seja ruim, mas é uma característica de equipamentos que trabalham por indução eletromagnética.

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Se o valor estiver entre 0 e 1, o FP é capacitivo. Em componentes que usam energia elétrica para desempenhar seu trabalho, é importante que este número esteja o mais próximo possível de 1, em respeito à regulamentação nacional.

A Resolução Normativa Nº 414/201, da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), responsável por padronizar todo o consumo de energia elétrica, define que o fator de potência deve ter no mínimo 0,92.

Ou seja, se o valor do seu FP for inferior, a empresa corre risco de ser multado pela concessionária de energia elétrica da sua região, além de estar gastando mais do que o necessário com o desperdício de energia.

Principais causas de um baixo fator de potência

Equipamentos ou situações que demandam muita energia reativa acabam causando baixo fator de potência como consequência.

Portanto, fique de olho em motores trabalhando em vazio, máquinas superdimensionadas para suas cargas, lâmpadas de descarga (fluorescentes, de vapor de mercúrio, etc) sem correção de fator de potência e na proporção de transformadores e motores.

Isso significa que um baixo fator de potência, então, é um indicador de que a energia está sendo mal aproveitada e a eficiência energética está baixa. Isso pode trazer grandes riscos, gastos elevados e prejuízos para a planta.

Além de gerar custos adicionais com a concessionária, um fator de potência baixo causa problemas com a qualidade de energia, como flutuações de tensão e distorções harmônicas afetando a operação dos equipamentos.

A corrente reativa excessiva também pode causar o sobreaquecimento das máquinas reduzindo a vida útil dos equipamentos.

Custos e desperdícios na manutenção: como evitar?

Como melhorar o fator de potência da sua instalação industrial?

Um dos melhores jeitos de evitar o desperdício na sua planta é melhorar o valor do FP e investir em ferramentas e técnicas que evitem falhas nos equipamentos. Assim, não se corre o risco de estar jogando fora energia sem perceber – e consequentemente, gastando dinheiro à toa. 

Algumas providências básicas que podem ser tomadas: 

• Dimensionar corretamente motores e equipamentos;
• Utilizar equipamentos de forma inteligente e apenas quando necessário;
• Instalar capacitores onde for necessário;
• Corrigir o baixo fator de potência com a ajuda de monitoramento contínuo da rede elétrica e manutenção preditiva.

Com sensores IoT monitorando bombas, compressores, bancos de capacitores, painéis elétricos ou outros ativos, é possível identificar falhas elétricas antes que aconteçam e monitorar o consumo de energia de cada máquina. Desta forma, o gestor se assegura de que não vai haver gastos desnecessários em nenhuma etapa da planta.

Um exemplo de monitoramento online para esse tipo de equipamento é o Energy Trac, sensor de tensão e corrente da TRACTIAN.

A instalação do sensor pode ser realizada em minutos. E instantes depois, já é possível acompanhar os indicadores de manutenção, a saúde da rede elétrica e padrões de consumo do seu ativo de maneira remota, de qualquer lugar e a qualquer hora, em tempo real.

Com o monitoramento automático, qualquer um da equipe de manutenção consegue acessar dados de corrente, tensão, potência e consumo dos ativos a qualquer hora do dia. 

O Energy Trac detecta falhas elétricas antes que elas, de fato, aconteçam, mas não para por aí. O sensor diagnostica o exato modo de falha e envia prescrições precisas para que a equipe saiba exatamente como agir para corrigir o problema.

Isso minimiza o tempo entre a falha e a correção do problema e elimina corretivas inesperadas, paradas não programadas e gastos excessivos de manutenção.

Não vale a pena correr riscos trabalhando com um fator de potência abaixo do limite. Com a tecnologia disponível atualmente, é mais fácil do que nunca impulsionar a produtividade e a eficiência da sua planta! Entre em contato com um especialista da TRACTIAN e agende uma demonstração.