Como Corrigir o Fator de Potência com Bancos de Capacitores

Na indústria elétrica, um desafio essencial enfrentado por profissionais e empresas é o eficiente aproveitamento da energia elétrica nas instalações. O cerne dessa questão é o Fator de Potência.

As concessionárias de energia fornecem uma combinação de energia ativa, medida em quilowatts (kW), que é usada para realizar o trabalho, e energia reativa, medida em quilovolt-ampères reativos (kVAr), que é essencialmente direcionada para a magnetização de bobinas em motores e transformadores.

Convidamos você a explorar mais a fundo sobre o porque da correção do Fator de Potência e sua importência para otimizar a eficiência energética. Acompanhe em nosso artigo!

Entenda mais sobre Fator de Potência

O fator de potência é um parâmetro elétrico que descreve a eficiência com que a energia elétrica é convertida em trabalho útil em um sistema elétrico. Em termos simples, ele indica o quão eficientemente uma instalação elétrica está usando a eletricidade fornecida pela concessionária de energia.

Diferente do ocorrido em circuitos de corrente alternada resistivos onde tensão e corrente encontram-se em fase, ou seja, as ondas de ambos fenômenos são idênticas ao longo do período, em circuitos indutivos ou capacitivos a corrente e tensão ficam defasadas, dessa forma armazenam energia e devolvem a rede da concessionária.

Para corrigir isso é necessária uma corrente maior para realizar o mesmo trabalho que num circuito de alto fator de potência. Abaixo listamos os 3 componentes do fluxo de potência:

• Potência Ativa (P): energia transformada em trabalho útil. Medida no SI kW (quilo watt);
• Potência Reativa (Q): energia devolvida para fonte após ser descarregada por componentes indutivos ou capacitivos, isso ocorre pois é gerado um campo elétrico ou magnético. Medida no SI KVAr (quilo volt ampère reativo);
• Potência aparente (S): resultante vetorial composta por P e Q. Medida no SI VA (Volt-ampère).

O fator de correção de potência é dado pela seguinte fórmula:

ou seja, fator de potência (FP) é um índice que mede a eficácia de determinado circuito em relação a seu aproveitamento da em energia.

Essa grandeza elétrica pode ser compreendida nos valores entre 0 e 1, sendo que resultados próximos de zero nos mostra que toda energia que chega até a carga será retornada para fonte, já para valores próximos de 1 nos mostra que a energia será melhor aproveitada em trabalho.

O fator de potência possui características de corrente adiantada ou atrasada, isso vai depender muito da carga que está empregada no circuito, as cargas também possuem três tipos sendo elas:

• Resistiva: corrente e tensão estão em fase nesse sistema, e seu fator de potência no caso é unitário;
• Indutivo: nesse tipo de carga a corrente possui um atraso em relação a tensão, isso pois produz potência reativa, sendo assim seu fator de potência é atrasado;
• Capacitivo: oposto do indutivo, ou seja, a corrente encontra-se adiantada da tensão, embora a carga também produza potência reativa, porém com característica diferente da induzida, nesse caso dizemos que o FP é adiantado.

Dessa maneira, os melhores circuitos são os que se comportam perto de um resistivo, porém em grandes instalações com diversas cargas indutivas (motores elétricos e lâmpadas com reatores) isso fica cada vez mais difícil, sendo assim a única saída é instalar banco de capacitores para realizar o processo contrário da indução e dessa forma aproximar o FP de 1.

Como corrigir o Fator de Potencia com Banco de Capacitores

Se analisado o seu circuito empregado e encontrado que o seu FP é indutivo, está ocorrendo quedas de tensão e instabilidade no sistema, isso tudo significa que será necessária uma corrente maior que a utilizada para que seja assim gerado uma potência útil requerida pelo sistema.

De acordo com a resolução normativa Nº569 da ANEEL, o FP considerado ideal é 0,92 e que deve ser mantida pelos clientes em suas instalações, caso esse FP seja menor é cobrado multas conforme contrato estabelecido entre concessionaria – cliente.

Dessa forma a prática adotada pelas empresas para evitar as multas é a instalação dos bancos de capacitores, elementos esses conectados ao determinado equipamento que está provocando a produção de energia reativa em demasia. De acordo com alguns estudos o FP irregular afeta diretamente a geração e transmissão da energia elétrica.

Como corrigir o Fator de Potência

Visando uma boa conservação de energia e uma boa relação custo/benefício é adotado cinco maneiras de instalar um banco de capacitor, veja a seguir:

Correção na entrada de energia de alta tensão: esse método corrige somente o FP avaliado pela concessionária, porém não elimina os problemas internos;

Correção na entrada de energia de baixa tensão: aplicado em geral em instalações com potencias nominais diferentes e sem uniformidade na utilização, esse método utiliza banco de capacitores automáticos e consegue corrigir expressivamente o FP, uma desvantagem é em não possuir alivio sensível dos alimentadores de cada equipamento;

Correção por agrupamento de carga: essa técnica é aplicada os bancos de capacitores em um determinado conjunto de cargas pequenas que efetuam potencias mecânicas menores de 10cv e dessa forma é realizado a correção, a instalação deve ser feita no quadro de distribuição de alimentação dos equipamentos, esse método não reduz a corrente;

Correção local: nessa modalidade, é instalado o banco de correção junto ao equipamento que precisa de ser corrigido o fator de potencia. Esse método consiste na solução mais adequada, pois reduz as perdas energéticas, reduz a carga nos circuitos de alimentação, utiliza-se um único sistema de start do capacitor e equipamento, gera potência reativa onde é necessário;

Correção mista: a melhor e mais completa técnica de instalação quando o tema é conservação de energia, nesse método é instalado um capacitor fixo no lado secundário do transformador, motores de 10cv é corrigido de forma local mas tenha cuidado com motores com alta inércia, já os inferiores a 10cv são corrigidos em grupo, as lâmpadas com reatores são corrigidas na entrada da rede e na entrada é instalado um banco de capacitor automático de pequena potência somente para equalizar o circuito.