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TRABALHO EFICIÊNCIA ENERGÉTICA NA INDÚSTRIA FATOR DE POTÊNCIA CURSO: ELETROTÉCNICA NOME: DONIZET APARECIDO DE LIMA SUMÁRIO l. INTRODUÇÃO 2. EFICIÊNCIA ENER I 0 Swipe to page 3. A REDE ELÉTRICA NO BRASIL 4. O O FATOR DE POTCNCIA 5. INFLUÊNCIA DO FATOR DE POTÊNCIA NA REDE ELÉTRICA 6. TIPOS DE CARGAS 7. FORMAS DE CORREÇAO DO FATOR DE POTENCIA 8. CONCLUSÃO g. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS INTRODUÇÃO O Fator de Potência é um elemento de extrema importância para uma boa rede elétrica. ? muito comum um profissional da eletricidade que tem experiência de sobra em corrigir fator de onsideráveis no consumo de vapor, gas, água ou ar comprimido. As opções das tecnologias que contribuem para a eficiência energética são numerosas: vão dos acionamentos de velocidade variável até ao controle avançado de processos. Além das tecnologias próprias, o estudo energético centra-se nos seguintes sistemas energéticos: • Ar comprimido e gases industriais • Sistemas de combustão (estufas, forno, etc. • Caldeiras e sistemas de vapor • Refrigeração industrial e “chillers” • Aquecimento, ventilação e ar condicionado (AVAC) • Refrigeração a água e instalações de tratamento de água ?? Sistemas elétricos Mas neste trabalho será abordado somente as influências do fator de potência no sistema elétrico o que também melhora a eficiência energética nas indústrias, prédios ou em Instalações comerciais. A rede elétrica no Brasil A rede elétrica no Brasil é almentada com tensão alternada (AC) de 127 volts RMS por fase e em 60 Hz.

Alguns locais não são 127 volts, mas continuam sendo 60 Hz. O que quer dizer isso? Tensão da Rede A tensao da nossa rede vana de 179,6 V a -179,6 V a cada 0,008 segundos, o que nos dá um ciclo (sair de zero, ira 179,6 V, voltar zero volts, ir a -179,6 V e novamente ir para zero volts) e para executar um ciclo desse se leva 0,016 segundos. Em 1 segundo ocorrem 60 ciclos desse, por isso 60 Hz. Mas a nossa rede não é 127 V? por que 179,6 V? os 127 V São RMS. ena o equivalente ao dizer que uma tensão alternada, na forma de senoide, que vari V são RMS. Seria o equivalente ao dizer que uma tensão alternada, na forma de senóide, que varia entre 179,5 V e -179,6 V causam o mesmo efeito, por exemplo, em uma lâmpada, do que uma tensão continua (como em uma bateria) em 127 V. Outra forma, mais genérica, do que falar que um ciclo tem 0,016 egundo (apenas em 60 Hz) é dizer que ele tem 3600 que é valido essa afirmação para qualquer freqüência.

Então vamos ao fator de potência. O QUE É O FATOR DE POTÊNCIA O Fator de Potência é um parâmetro de medição da defasagem entre a tensão e a corrente que circulam por uma rede. Ele é o cosseno do ângulo dessa defasagem. Se a defasagem for de um oitavo de ciclo, 45a, o fator de potência é de cosseno de 45a que é 0,71. A maior defasagem que se pode ter, tanto a corrente estando à frente da tensão quanto estando atrás, é de goa, sendo assim o fator de potência sempre estará entre zero e um.

Figura abaixo mostra o triangulo retângulo freqüentemente utilizado para representar as relações entre KW, KVAR, E KVA Define-se como fator de potência como sendo a divisão de potência atlva (KW) pela potência aparente (KVA). LEGISLAÇAO ATUAL Em conformidade com o estabelecido pelo Decreto na 62. 724 de 17 de maio de 1968 e com a nova redação dada pelo Decreto no 75. 887 de junho de 1975, as concessionárias de energia elétrica adotaram, desde então, o fator de potência de 0,85 como referência para limitar o fornecimento de energia reativa.

O Decreto no 479, de 20 de março de 1992, reiterou a Obrig fornecimento de energia reativa. O Decreto no 479, de 20 de março de 1992, reiterou a Obrigatoriedade de se manter o fator de potência o mais próximo posslVel da unidade (1 ,00), tanto pelas concessionárias quanto pelos consumidores, recomendando, ainda, ao Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica (DNAEE) o estabelecimento de um novo limite de referência para o fator de potência indutivo e capacitivo, bem como a forma de avaliação e de critério de faturamento da energia reativa excedente a esse novo limite.

A nova legislação pertinente, estabelecida pelo DNAEE, ntroduz uma nova forma de abordagem do ajuste pelo baixo fator de potência, com os seguintes aspectos relevantes: Aumento do limite mínimo do fator de potência de 0,85 para 0,92; Faturamento de energia reativa capacitiva excedente; Redução do período de avaliação do fator de potência de mensal para horário, a partir de 1996.

Com isso muda-se o objetivo do faturamento: em vez de ser cobrado um ajuste por baixo fator de potência como fazia até então, as concessionárias passam a faturar a quantidade de energia ativa que poderia ser transportado no espaço ocupado por esse consumo de reativo. Este é o motivo porque as tarifas aplicadas serem as de demanda e consumo de ativos, inclusive ponta e fora de ponta para os consumidores enquadrados na tarifação horo-sazonal. Além do novo limite e da nova forma de medição, outro ponto importante ficou definido: Das 06:00min. ?s 24:00 0 fator de potência deve ser no mínimo O outro ponto importante ficou definido: Das 06:00min. às 24:00 0 fator de potência deve ser no minimo 0,92 para a energia e demanda de potência reativa indutiva forneclda. Das 24:00min. até às 06:00 no mínimo 0,92 para energia e demanda de potência reativa capacitiva recebida. PARÂMETROS DE FATOR DE POTCNCA UTILIZADOS EM ALGUNS PAÍSES ESPANHA 0,92 COREIA 0,93 FRANÇA 0,93 PORTUGAL 0,93 BÉLGICA 0,95 ARGENTINA 0,95 ALEMANHA 0,96 TIPOS DE CARGAS Existem basicamente três tipos de cargas que podem ser ligadas em uma rede elétrica: cargas resistivas (ex. ferros de passar roupa, lâmpadas incandescentes, chuveiros), cargas indutivas (ex. : motores, transformadores) e cargas capacitivas (ex. : banco de capacitores, lâmpadas fluorescentes, computadores). Quando se liga em uma rede uma carga resistiva, a corrente que se circula por essa carga também é alternada e acompanha xatamente a tensão aplicada. Quando se é pico na tensão e pico na corrente e quando é vale na tensão é vale na corrente. Quando isso ocorre diz-se que a tensão e a corrente estão em fase, ou seja, sincronizadas.

Logo a defasagem é de zero grau e cosseno de zero é um. Fator de Potência é um. Toda carga puramente resistiva possui Fator de potência um. Gráfico abaixo mostra a forma de um circuito puramente resistivo. corrente comece a circular apenas quando se completa % de ciclo, 90a, da tensão. Isso ocorre devido a campos magnéticos criados pelos enrolamentos de fios (bobinas) existentes nas argas indutivas. Nesse caso o cosseno de é zero. Fator de potência é zero. Toda carga puramente indutiva possui Fator de Potência zero. Em contrapartida, uma carga capacitiva provoca um atraso na tensão.

Ela faz com que, ao ser ligada, a tensão só começa a aparecer apenas quando se completa 1/4 de ciclo, 900, da corrente. Isso ocorre devido a campos elétricos criados pelos capacitores existentes nessas cargas. Nesse caso o cosseno de 900 é zero. Fator de potência é zero. Toda carga puramente capacitiva possui Fator de Potência zero. Figura abaixo mostra o comportamento do circuito puramente apacitivo. Porém isso só acontece quando a carga é puramente resistiva ou puramente indutiva ou puramente capacitiva. Mas o mais comum é a mistura dessas cargas.

Uma carga pode ter características resistivas e indutivas ao mesmo tempo, assim como resistivas e capacitivas, mas nunca indutiva e capacitiva isso é impossível. Nesse caso, dependendo do grau dessas misturas, o ângulo da defasagem varia, podendo atingir qualquer valor entre zero grau e 900. No caso acima, temos uma dessas misturas: metade indutiva e metade resistivo, provocando um atraso na corrente de 1/8 de ciclo, 450. Logo o Fator de Potência é cosseno de 450 que é 0,71 . Mas por que um fator de potência baixo é ruim? A potênci é cosseno de 450 que é 0,71.

Mas por que um fator de potência baixo é ruim? A potência de um circulto elétrico é dada por p = ix U, onde p é a potência, i é a corrente que circula e U é a tensão aplicada. É só multiplicar a corrente pela tensão que se tem a potência. Em uma carga resistiva isso é verdade, pois a tensão anda junto com a corrente. Em uma carga indutiva já não é assim. Quando a tensão está em zero volt, a corrente está no seu máximo e quando a tensão stá em seu máximo, à corrente é zero ampéres. O mesmo acontece para a carga capacitiva.

Sendo assim a potência de uma carga puramente capacitiva ou puramente indutiva é sempre zero. Com isso se tem corrente passando na rede e nenhuma potência sendo fornecida. É por essa razão que as concessionárias de energia exigem um fator de potência de no mínimo 0,92, caso contrário elas teriam que ter uma rede elétrica de capacidade muito grande, que suportaria correntes enormes, mas forneceriam pouca potência. Aumentando o Fator de Potência, pode-se até usar cabos mais finos, já que a corrente iminuiria, e assim economizando muito dinheiro em cabos e transformadores.

Essa potência é chamada potência ativa. É essa potência que realiza trabalho nas indústrias. Então, para se calcular essa potência ativa se introduziu mais um termo na fórmula da potência: o fator de potência. P = i x U x f. p -> Potência ativa (unidade Watts) Para corrigir esse fator de potência baixa, basta instalar os dois tipos de carga ao mesmo tempo. Se você t corrigir esse fator de potência baixa, basta instalar os dois tipos de carga ao mesmo tempo.

Se você tem muita carga indutiva, nstala-se carga capacitiva, se tem carga capacitiva, instala carga indutiva. Como um atrasa e o outro adianta, a soma dos dois é uma carga neutra, que nem atrasa nem adianta, ou seja, uma carga puramente resistiva. É como se fosse um cabo de guerra: uma pessoa de cada lado puxando o cabo. Cabo de guerra Se as duas pessoas tiverem a mesma força, a corda fica no meio (carga resistiva). Se a indutiva for mais forte que a capacitiva, o fator de potência diminui então se instala bancos de capacitores a fim de se igualar as duas.

Nessa analogia, é como se chamasse mais uma pessoa para ajudar a puxar a corda do lado mais fraco ara equilibrar com o lado mais forte. CAUSAS DO BAIXO FATOR DE POTêNCIA * Motores de indução trabalhando a vazio; * Motores superdimensionados para sua necessidade de trabalho; * Transformadores trabalhando a vazio ou com pouca carga; * Reatores de baixo fator de potência no sistema de iluminação; * Fornos de indução ou a arco; * Máquinas de tratamento térmico; * Máquinas de solda; * Nível de tensão acima do valor nominal provocando um aumento de consumo de energia reativa. Capacitores ligados nas instalações das unidades consumidoras horossazonals no periodo da madrugada Um baixo fator de potência indica que a energia está sendo mal aproveitada pela sua empresa. Nesse caso, podem ocorrer as segu energia está sendo mal aproveitada pela sua empresa. Nesse caso, podem ocorrer as seguintes situações: 1 . Aumento das perdas elétricas internas da instalação 2. Queda de tensão na instalação 3. Redução do aproveitamento da capacidade dos transformadores 4. Condutores aquecidos ONDE CORRIGIR O BAIXO FATOR DE POTÊNCIA?

Uma forma econômica e racional de se obter a energia reativa necessária para a operação adequada dos equipamentos é a instalação dos capacltores próximos desses equipamentos. A instalação de capacitares, porém, deve ser precedida de medidas operacionais que levem à diminuição da necessidade de energia reativa, como o desligamento de motores e outras cargas indutivas ociosas ou superdimensionadas. VANTAGENS DA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA VANTAGENS DA EMPRESA Quando o Fator de Potência é corrigido e elevado para 0,92 ou mais, a empresa passa a utilizar energia da forma mais correta e econômica.

Veja por quê: -k Desaparece o acréscimo cobrado nas contas de energia elétrica; * Melhora o aproveitamento da energia elétrica para geração de rabalho útil; * Diminuem as variações de tensão (oscilações); * Melhora o aproveitamento dos equipamentos com menos consumo; * Aumenta a vida útil dos equpamentos; * Os condutores tornam-se menos aquecidos, diminuindo as perdas de energia elétrica na instalação; * Devido à liberação de carga, a capacidade dos transformadores alcança melhor a roveitamento; * Redução da corrente r dos transformadores alcança melhor aproveitamento; * Redução da corrente reativa na rede elétrica. Aumento da capacidade dos equipamentos de manobra; VANTAGENS DA CONCESSIONÁRIA O Bloco de potência reativa deixa de circular no sistema de transmissão e distribuição; * Evita as perdas pelo efeito Joule; * Aumenta a capacidade do sistema de transmissão e distribuição para conduzir o bloco de potência ativa; * Aumenta a capacidade de geração com intuito de atender mais consumidores; * Diminui os custos de geração.

CONCLUSÃO A correção do fator de potência é extremamente importante para uma boa eficiência energética na industria o que significa economia em suas contas. Além de se ter real aproveitamento de sua capacidade elétrica instalada, aumento na vida util dos quipamentos, a capacidade dos transformadores alcança melhor aproveitamento, Diminuem as variações de tensão (oscilações), melhora o aproveitamento da energia elétrica para geração de trabalho útil e evita o acréscimo indesejado cobrado nas contas de energia elétrica.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS * Artigo, Jamil Baltazar – Engenheiro Eletricista/UFV-MG. * COPEL- w. ww. copel. com. br/elétrica/fator de potência. * Siemens- conceitos e definições para correção do fator de potência. -k www. mfcapacitores. com. br/fator_htm. * INDECO, ENERGIA-ÁGUAS-UTILIDADES,’artigo, OtáVi0 santoro PAGF 10