Sobre energia

Energia reativa

É a energia necessária ao funcionamento dos equipamentos (transformadores, motores elétricos, fornos a arco, reatores - inclusive aqueles nas luminárias fluorescentes, etc.). Sua unidade de medida é kVArh.

A energia reativa existe em duas formas diferentes :

• Energia reativa indutiva
Energia gerada por aparelhos consumidores normalmente dotados de bobinas tais como motores de indução, reatores, transformadores, etc ou mesmo aqueles que operam em formação de arco elétrico, como os fornos a arco. Este tipo de carga apresenta fator de potência dito reativo indutivo.


• Energia reativa capacitiva
Energia que pode ser gerada por motores síncronos superexcitados (compensadores síncronos) ou por capacitores. Este tipo de carga apresenta fator de potência dito reativo capacitivo.

 

Fator de Potência

A energia reativa é fornecida por diversas fontes ligadas ao sistema elétrico tais como geradores, motores síncronos e capacitores funcionando de forma individual ou combinada.
Os aparelhos utilizados em uma instalação industrial são, em sua maioria, geradores parciais de energia reativa indutiva e que não produzem nenhum trabalho útil, pois apenas são responsáveis pela formação do campo magnético dos referidos aparelhos.

As próprias linhas de transmissão e de distribuição de energia elétrica são fontes parciais de energia reativa devido a sua própria reatância. Portanto a energia reativa é em sua maioria suprida pela fonte geradora normalmente localizada distante da planta industrial. Porém sempre que as fontes de energia reativa ficam em terminais muito distantes da carga ocorrem perdas na transmissão deste bloco de energia reduzindo o rendimento do sistema elétrico.

Desta forma, é melhor que a fonte geradora de energia reativa seja instalada no próprio prédio industrial, aliviando a carga de todo o sistema que, desta forma, poderia transmitir mais energia que realmente resultasse em trabalho, nesse caso, a energia ativa. Esta fonte pode ser obtida através da instalação de um motor síncrono superexcitado, ou mais economicamente, pela instalação de capacitores de potência.

De acordo com a Resolução 414 de 09 de setembro de 2010, o fator de potência é um índice que mostra o grau de eficiência que um determinado sistema elétrico está sendo utilizado.

 

- Esse índice pode assumir valores de 0 (zero) a 1 (um). Valores altos de FP, próximo de 1 (um), indicam o uso eficiente; valores baixos, evidencia o mau aproveitamento.
- Pela legislação atual, o índice de referência do FP é 0,92.
 
Quando analisado graficamente o fator de potência mostra claramente que é obtido pela composição da energia ativa e a energia reativa. Quanto maior a energia reativa para uma mesma energia ativa, maior será a energia que deverá ser fornecida e maior o fator de potência neste momento.
Veja os exemplos abaixo mostrando relações entre as potências ativas de 100 kW e dois diferentes níveis de energia reativa nos casos de fatores de potência de 0,7 e 0,92. Veja que a potência total requerida no caso de fator de potência 0,7 - 143KVA - é maior que a potência total requerida para fator de potência 0,9 - 109KVA - para a mesma energia ativa: 

 

 

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Um exemplo consagrado é o que associa a energia reativa à espuma de um copo de chopp e a energia ativa ao líquido do chopp.

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 Pela representação podemos observar que:

 
- Para se aumentar a quantidade de líquido (kW), para o mesmo copo de chopp, deve-se reduzir a quantidade de espuma (kVAr). Assim acontecendo, melhora-se a utilização desse copo (sistema elétrico).
- Nessa analogia, o aumento da quantidade de líquido, para o mesmo copo de chopp (transformador, condutores, etc), está associado a entrada de novas cargas elétricas, sem necessidade de alteração da capacidade desse copo.
Diversas são as causas que resultam num baixo fator de potência em uma instalação industrial, relacionamos algumas delas:
- Motores de indução trabalhando em vazio durante um longo período de operação;
- Motores superdimensionados para as máquinas a eles acopladas;
- Transformadores em operação em vazio ou em carga leve;
- Fornos a arco;
- Fornos de indução eletromagnética;
- Máquinas de solda a transformador;
- Grande número de motores de pequena potência em operação durante um longo período.
 
Porém algumas causas que resultam num baixo fator de potência tanto em instalações comerciais como industriais, veja algumas delas:
- Grande número de reatores de baixo fator de potência suprindo lâmpadas de descarga (lâmpadas fluorescentes, vapor de mercúrio, vapor de sódio, etc);
- Equipamentos eletrônicos (os transformadores das fontes de alimentação interna geram energia reativa).
 
Preste atenção nestas possíveis causas e evite multas indesejáveis e possibilite a criação de condições para que os custos de expansão do sistema elétrico que o serve sejam distribuídos para a sociedade de uma forma mais justa.

Curvas de Demanda de Carga

Quanto você vai fazer uma nova instalação elétrica, uma reforma na capacidade do sistema  ou mesmo uma mudança nos valores contratados é comum termos a solicitação da curva de carga do sistema. Apesar de que a determinação correta dos pontos da curva de carga de uma planta industrial somente será possível durante o seu funcionamento em regime normal, pois deve-se idealizar a conformação da curva de demanda de carga em relação ao tempo, a fim de determinar uma série de fatores que poderão influenciar no dimensionamento dos vários equipamentos elétricos da instalação.
 
As curvas de carga das plantas industriais podem variar em função do ciclo de operação previsto para os diferentes setores de produção, bem como o período de funcionamento diário estipulado. No primeiro caso é de interesse da gerência administrativa manter controlado o valor de demanda de pico a fim de diminuir o custo operacional da empresa, isto é conseguido por um estudo global das atividades de produção, deslocando-se a operação de certas máquinas para horários diferentes,  evitando a ligação simultânea de equipamentos com demandas altas e assim diminuindo o valor da demanda de pico que será usada na sua conta.
 
A otimização do período de funcionamento diário estipulado permite também a otimização da curva de carga e dos custos com demandas elevadas com equipamentos e iluminação em horários críticos.
 
Energia Total da Carga
 
É a energia total necessária dentro de uma instalação elétrica ou seja, toda a energia que precisa ser fornecida para o funcionamento daquele circuito elétrico. É uma composição das energias ativas e reativas e sua unidade de medida é kVAh.
 
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