O fator de potência (FP) é um indicativo poderoso para indústrias que buscam combater um dos principais vilões do chão de fábrica, que causam ineficiências, quedas na produtividade e maximizam custos.
Combater o desperdício depende de uma série de ações — e muitas delas passam pelo entendimento do FP. Neste artigo, vamos explicar o que é o fator de potência, como calculá-lo, qual é a sua importância e como corrigi-lo quando estiver baixo.
Ao final, você poderá aplicar este conceito para aumentar a eficiência energética da sua planta industrial.
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.
Entenda o fator de potência da sua rede elétrica
De forma simples, ele nada mais é do que a relação entre potência ativa e reativa de uma instalação.
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 e devolvida para a fonte durante cada ciclo de corrente alternada, não podendo mais ser transformada em trabalho útil. É a energia 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, definida como a soma das duas.
O FP, portanto, é uma relação entre a energia convertida em outras fontes e a energia devolvida ao sistema, como uma proporção do gasto útil dessa energia.
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Tipos de potência
No contexto industrial, compreender os diferentes tipos de potência é fundamental para otimizar o desempenho dos sistemas elétricos. Cada um cumpre papéis específicos que podem influenciar diretamente a performance e os custos operacionais.
As três principais categorias de potência são:
- Potência Ativa (P): É a energia efetivamente convertida em trabalho útil, como movimentar motores ou aquecer resistências. Mede-se em watts (W) e representa a parcela da energia elétrica que realiza trabalho produtivo. Por exemplo, em um motor elétrico, a potência ativa é responsável por gerar torque e movimento.
- Potência Reativa (Q): Associada aos componentes que armazenam e devolvem energia ao sistema, como indutores e capacitores. Mede-se em volt-amperes reativos (VAR) e não realiza trabalho útil, mas é essencial para manter os campos eletromagnéticos necessários ao funcionamento de dispositivos como transformadores e motores. A potência reativa influencia diretamente na estabilidade e na eficiência do sistema elétrico.
- Potência Aparente (S): É a combinação vetorial das potências ativa e reativa e representa a totalidade da energia fornecida ao sistema. Mede-se em volt-amperes (VA) e indica a capacidade total que a infraestrutura elétrica deve suportar. Um exemplo prático é o dimensionamento de cabos e transformadores, que deve considerar a potência aparente para evitar sobrecargas.
A relação entre essas potências é crucial para determinar o fator de potência, que indica a eficiência com que a energia elétrica é utilizada.
Um fator próximo de 1 significa que a maior parte da energia fornecida é convertida em trabalho útil, enquanto valores mais baixos indicam maior presença de potência reativa, resultando em menor eficiência energética.
Portanto, monitorar e corrigir o FP é vital para reduzir perdas, evitar multas das concessionárias e garantir o funcionamento eficiente dos equipamentos industriais.
Cálculo de energia: Como calcular o fator de potência
Devido aos 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, maior é a eficiência energética da instalação. Um FP alto significa que grande parte da energia utilizada é transformada em trabalho, enquanto um fator 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 FP deve ter no mínimo 0,92.
Ou seja, se o valor do seu fator for inferior, a empresa corre risco de ser multada pela concessionária de energia elétrica da sua região, além de estar gastando mais do que o necessário com o desperdício de energia.
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.
Para que serve o fator de potência?
Esse indicativo é uma métrica essencial para medir a eficiência com que a energia elétrica é utilizada nos sistemas industriais. Então, para que serve o fator de potência? Basicamente, para identificar a proporção entre a potência ativa, que realiza trabalho útil, e a potência aparente, que é o total da energia fornecida ao sistema.
Um FP alto, próximo de 1, indica que a maior parte da energia está sendo convertida em trabalho produtivo, enquanto valores baixos apontam para desperdícios causados pelo excesso de potência reativa.
Na prática, o fator de potência é crucial para reduzir custos operacionais. Quando uma planta industrial possui um baixo fator, as concessionárias frequentemente aplicam multas devido à maior demanda de energia reativa. Além disso, redes com baixa eficiência podem sobrecarregar equipamentos, o que resulta em falhas frequentes e maior consumo energético.
Para gestores de manutenção, monitorar e corrigir o FP significa não apenas economizar, mas também garantir estabilidade na operação.
Com o sistema de monitoramento inteligente da Tractian, você consegue identificar padrões de consumo, ajustar cargas elétricas e implementar correções. Com isso, indústrias otimizam seus processos, reduzem desperdícios e alcançam maior competitividade no mercado.
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 e na proporção de transformadores e motores.
Isso significa que um baixo FP 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, o que reduz a vida útil dos equipamentos.
Leia também: 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 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 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.
Como otimizar o fator de potência da sua indústria?
Entender e otimizar o fator de potência é uma das chaves para alcançar operações mais eficientes e sustentáveis. Ao combinar conhecimentos técnicos com soluções tecnológicas robustas, como monitoramento contínuo e gestão inteligente de ativos, as indústrias podem não apenas reduzir custos, mas também melhorar sua competitividade.
Com a Tractian, é possível monitorar em tempo real o consumo de energia e a qualidade da rede elétrica com insights detalhados que impulsionam a eficiência de qualquer planta. Descubra como otimizar a potência da sua indústria.
