Fator de Potência: descubra o que é e como calculá-lo

Fator de potência

Fator de potência é uma denominação muito utilizada no ramo de iluminação, já que se trata de uma das principais medidas nas instalações elétricas, principalmente aquelas de atuação na iluminação industrial.

Apesar de ser amplamente utilizado, o fator de potência pode gerar dúvidas em muitos profissionais e curiosos acerca de sua aplicação, tipos de potência existentes e como calculá-lo. 

Todos esses questionamentos são justificáveis e são muitas vezes somados ao interesse de otimizar o fator de potência, aumentando sua intensidade.

Para te ajudar a entender tudo sobre o tema, a equipe Luter LED desenvolveu este conteúdo completo, com todas as principais informações e direcionamentos acerca desse assunto. Basta continuar a leitura. Acompanhe!

Afinal, o que é fator de potência?

O fator de potência nada mais é do que a relação entre potência ativa — ou seja, aquela que realmente converte a energia elétrica em outras fontes, como mecânica, por exemplo, medida em quilowatt (kW) — e potência reativa, que mantém campos magnéticos e é medida em quiloVolt-Ampere Reativo (kVAr).

Pode parecer um pouco confuso a princípio, mas a verdade é que o fator de potência (também chamado de FP) se torna algo simples de entender quando você descobre como funcionam cada uma das potências associadas a ele.

Somente assim é possível calculá-lo e identificar se está alto, ou seja, apresentando uma eficiência energética boa, ou baixo, com desperdício de energia utilizada, sem apresentar um bom aproveitamento de energia elétrica.

Leia também: Fator de Depreciação: o que é e como analisar na iluminação?

Tipos de potência

Existem 3 principais tipos de potência relacionados ao cálculo do fator de potência e suas aplicações. Elas variam conforme suas utilizações e capacidade energética.

Além disso, existe o famoso “Triângulo das Potências”, que é a representação geométrica da utilização das potências de energia elétrica, permitindo o cálculo de cada uma das potências apresentadas abaixo.

Triangulo das potências

Potência Aparente

O primeiro tipo de potência é a Potência Aparente, que nada mais é do que a potência total de um circuito elétrico, instalação ou fonte de energia oferecida.

Essa modalidade representa a soma das outras potências, que são chamadas de reativas e ativas. Por isso, a sua unidade de medida é quilovolt-ampère, mais conhecida como kVA.

No Triângulo das Potências, a aparente representa o valor da hipotenusa, geralmente representada pela letra S nas figuras e exercícios de cálculos.

Potência Ativa

A potência ativa representa a energia que realmente foi utilizada para se transformar em uma nova.

Isso significa que ela aproveita a carga de energia disponibilizada para realizar um trabalho de conversão em energia mecânica ou térmica, por exemplo, dependendo da necessidade.

Esse tipo de potência é o mais famoso porque é ensinado como fundamento base nas aulas de Física, quando o assunto é resistência e cálculo de potência energética.

Esse conhecimento também está presente na vida adulta, sendo incluída na conta de luz ou energia elétrica, todos os meses.

No Triângulo das Potências, ela é representada pelo cateto adjacente, através da letra P, medida em quilowatt (kW).

Reativa

Essa opção é oposta à anterior, já que não transforma a energia obtida em nada novo ou diferente

Ela é responsável apenas por desenvolver o campo magnético para basear equipamentos que funcionam por indução, como transformadores e motores.

Por isso, sua unidade de medida também é diferente, e se baseia no quiloVolt-Ampere Reativo (kVAr).

A potência reativa, por sua vez, é representada pelo cateto oposto, identificado pela letra Q nos cálculos em que está envolvido.

Para que serve o fator de potência?

Agora que você já entende o que é e como funciona cada uma das potências aparente, ativa e reativa, precisa entender para que serve, de fato, o fator de potência.

Em termos mais técnicos, essa classificação significa o cosseno entre o ângulo de defasagem da tensão elétrica e da corrente elétrica. 

Ela serve para contabilizar a defasagem da corrente elétrica alternada, que é oferecida inicialmente.

Ou seja, ele é responsável por medir o quanto aquela corrente elétrica está sendo utilizada e convertida.

É importante que o valor do fator de potência seja sempre alto, garantindo alta eficiência energética e aproveitamento da corrente elétrica.

Caso contrário, será necessário ajustá-lo e recalculá-lo a fim de aumentar os valores e atingir, de fato, a tão esperada eficácia energética.

O que influencia no fator de potência?

Além de todas as potências e os cálculos que a envolvem, o que influencia no fator de potência, afinal?

Algo que influencia diretamente no FP é o ângulo fi (φ), que é responsável por unir todas as potências identificadas, fazendo com que elas se equilibrem e resultem em um valor final.

Assim, para chegar no valor real do FP, é preciso que, antes, cada uma das potências sejam calculadas e tenham seus montantes identificados.

Isso só é possível através do Triângulo das Potências, apresentado mais acima.

Mas, não se preocupe!

Você não precisa ser um grande matemático ou um expert em trigonometria para conseguir desenvolver o cálculo e encontrar os números de que precisa para analisar e traçar estratégias para aumentar o FP.

Na verdade, esse é um processo intuitivo que se torna mais simples quando temos uma fórmula bem explicada em mãos, para seguirmos.

Como o fator de potência pode ser calculado?

Como calcular o fator de potência

Você se lembra que, mais acima, comentamos que o fator de potência se refere ao cosseno do ângulo de defasagem entre a tensão e a corrente elétrica?

Pois bem, agora essa informação é mais útil do que nunca!

É através dela, inserida em uma fórmula interessante, que descobrimos a quantidade numérica exata do FP de um circuito elétrico.

A fórmula para encontrar o Fator de Potência é:

FP = Cos Ⲫ = KW / KVA

Onde:

  • FP é o Fator de Potência;
  • Cos Ⲫ é o Cosseno do ângulo fi;
  • KW é a potência ativa;
  • e KVA é a potência aparente, que é a soma da potência ativa e reativa.

Desse cálculo, o valor resultante pode estar entre -1, que é uma quantidade indutiva, ou seja, literalmente negativa, ou 1, que é uma quantia capacitiva, ou positiva e indica que o FP está trabalhando corretamente.

Assim, a meta é sempre deixar o circuito elétrico o mais perto possível do valor 1, respeitando também a 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.

Caso o valor seja inferior a esse, você estará sujeito a multas pela concessionária de energia elétrica da sua região — e não é isso o que você deseja, não acha?

Então, a melhor forma de evitar todos esses impasses é, justamente, investir em técnicas para aumentar o fator de potência e mantê-lo sempre livre de pontos negativos prejudiciais.

Fator de potência e o copo de chopp: o que têm em comum?

Um bom exemplo para entender melhor a soma do Fator de Potência é associá-lo a um copo com chopp, ou refrigerante, como preferir.

Ao encomendar a sua bebida, você espera que o copo todo seja preenchido pelo líquido, capaz de satisfazê-lo, não é?

Mas, quando a bebida chega, você percebe que uma grande quantidade de espuma está sobre a bebida, ocupando espaço.

Mesmo assim, a bebida toda não deixa de ser a espuma somada ao líquido, concorda? Essa soma compõe o seu drink todo.

Trazendo para a realidade energética em que estamos abordando, o mesmo acontece com a soma do fator de potência.

O líquido presente no copo corresponde à potência ativa, medida em kW, que realmente é útil e te satisfaz, transformando energia em trabalho ou em outros fins de energia.

A espuma, por sua vez, pode ser comparada à potência reativa, medida em kVAr, e caracterizada por apenas ocupar espaço e não ser verdadeiramente útil no circuito.

Por último, a soma dessas duas partes (ativa e reativa) é o Fator de Potência, ou seja, o conjunto, ou o copo todo, com espuma e líquido.

Assim, com essa ilustração, o objetivo é exemplificar que a espuma, ou seja, a potência reativa, precisa ser menor, para que não ocupe espaço na bebida e mais líquido possa ser acrescentado.

Isso mostra que, a potência reativa e o fator de potência são grandezas inversamente proporcionais.

Para atingir um nível e valor adequado, é necessário minimizar o impacto da potência reativa, que serve apenas para “desperdiçar” a energia investida, dissipando-a a outro circuito.

É possível aumentar o fator de potência?

Como aumentar o fator de potência

Sim, é totalmente possível aumentar o fator de potência!

Esse processo é conhecido como correção e pode ser aplicado levando em consideração alguns outros fatores que também compõem o circuito elétrico.

Para evitar todos esses problemas de valor de potência baixo, basta evitar itens como:

  • transformadores sem carga no circuito;
  • presença de lâmpadas fluorescentes de baixa qualidade;
  • lâmpadas ou luminárias de LED de baixa qualidade;
  • aquecedores elétricos com motores alimentando pequenas cargas;
  • motores que trabalham sem estarem conectados a um circuito útil, desperdiçando energia e muitos outros detalhes que podem impedir o seu sistema a atingir valores próximos a 1 no seu fator de potência.

Evitar esses deslizes é essencial para contribuir com um alto fator de potência, sem que as estruturas do circuito elétrico fiquem prejudicadas.

Afinal, com uma alta quantidade de frequência reativa, o efeito Joule, relacionado ao calor e superaquecimento, domina as instalações, sobrecarregando os motores e condutores.

Caso essas consequências já tenham acontecido, algo que pode reverter a situação é diminuir a presença de potência reativa em seu circuito, abrindo mais espaço para a potência ativa, que realmente é útil para o circuito.

Pensando nisso, você pode investir em bancos de capacitores para diminuir a carga reativa, ou corrigir:

  • a alta tensão que antes estava presente, alterando o FP proporcionado pelas distribuidoras de energia elétrica;
  • empregar a baixa tensão que existe em cargas com potências diversas;
  • caso existam máquinas de até 10 CV (cavalo-vapor), a correção da carga será coletiva;
  • realinhar os motores e transformadores elétricos para atingir apenas 80% e não 100% de sua capacidade, impedindo que permitam energia reativa;
  • substituir os produtos com baixa eficiência energética, como as lâmpadas fluorescentes e lâmpadas de LED de baixa qualidade. incandescentes por aqueles de alta eficiência, como os produtos de LED.

Fazer essa correção resulta em diversas vantagens, desde a economia de energia, com um circuito otimizado, minimizando a existência de potências reativas, até a segurança dos equipamentos associados e do capital humano que os manuseia.

Iluminação de LED e o Fator de Potência

Iluminação de LED e o Fator de Potência

O que a iluminação LED tem a ver com o Fator de Potência? Tudo!

Afinal, os equipamentos LED apresentam alta eficiência energética, permitindo o aumento do FP e redução da quantidade de energia reativa.

Isso significa que, com esses equipamentos, o desperdício de energia e a conexão com o restante do circuito será melhorada.

Além disso, ao escolher as luminárias LED, o cliente também se beneficiará da redução de despesas com energia elétrica e possibilidade de ter bons produtos por muito mais tempo, já que a expectativa de vida útil do LED é de mais de 5 anos.

Ainda, ao comprar no local certo, como na Luter Led, é possível receber a garantia de um produto altamente eficiente, com extrema durabilidade, economia e, como bônus, uma garantia de 5 anos coberta pela Luter Led!

Assim, especialmente em projetos de iluminação industrial LED, a utilização de luminárias LED apresenta apenas vantagens, que podem ser percebidas desde o primeiro mês de uso.

Conheça os produtos da Luter Led e otimize seu projeto de iluminação!

Conclusão

Percebeu como o Fator de Potência é um conceito essencial para o bom desempenho de um circuito elétrico?

Saber como medi-lo e otimizá-lo é o primeiro passo para garantir o seu bom funcionamento e eficiência energética, através de equipamentos e estratégias corretas.

Esperamos que você tenha entendido tudo sobre como calcular as potências e como corrigir quando o FP é muito baixo e pouco eficiente.

Se você gosta de temas relacionados à elétrica e ao universo luminotécnico em geral, precisa conferir os outros artigos do Blog Luter Led, onde compartilhamos dicas e significados de conceitos interessantes.

Além disso, o que acha de conferir todos os modelos de luminárias LED que oferecemos para compor o seu sistema de iluminação e circuito elétrico otimizado? Todos os equipamentos contam com garantia de 5 anos e são fabricados com excelência.

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