CÁLCULO DO BANCO DE CAPACITORES PARA A CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA UTILIZANDO Microsoft® EXCEL .
Mathson de Souza Fonsêca
1, Prof. Dr. Geovani Ferreira Barbosa
2Resumo : Tendo em vista que o fator de potência é parte essencial na elaboração de modelos matemáticos para controle de consumo elétrico no funcionamento de máquinas e considerando que o melhor modo para reduzir custos operacionais de unidades existentes é aprimorar sua eficiência e operação através da otimização. Este trabalho visa fornecer mais praticidade, trazendo resolução computacional através da criação de um simulador simples em Microsoft® Excel para o cálculo de correção do fator de potência. O simulador, além de fazer o cálculo do banco de capacitores para a correção do fator de potência, mostrará ao usuário o orçamento aproximado a ser gasto em capacitores, facilitando, assim, a implantação dos bancos de correção em instalações de baixa eficiência.
Palavras-chave: Correção do fator de potência. Banco de capacitores. Desvio de fase.
1. INTRODUÇÃO
Já há algumas décadas, buscam-se formas cada vez mais eficientes de geração e distribuição de energia, porém, tão importante quanto a eficiência na geração e na distribuição, é a eficiência no consumo de energia. No Brasil, desde 1968, existe uma legislação específica que trata da eficiência no consumo de energia elétrica, através dos decretos 62.724/68, 75.887/75 e 479/92 em que foram regulamentadas diversas regras de tarifação no consumo de energia, bem como a criação de punições administrativas praticadas através de multas para o consumidor cujas instalações operem com um fator de potência inferior a 0.92. Essa punição é denominada multa por excesso de potência reativa [1].
Mesmo após a criação das regulamentações, ainda existe muito desperdício de energia nas mais diversas indústrias do País, seja por comodismo de parte da indústria ou por falta de conhecimento técnico por parte dos colaboradores das empresas. O pagamento de multas por excesso de potência reativa continua um problema recorrente e atual. Os problemas decorrentes da alta potência reativa nas instalações de empresas podem gerar um efeito cascata cujos limites na economia e na sociedade são difíceis de verificar. Primeiro, a baixa eficiência no uso da energia elétrica aumenta os custos de produção, o que, por sua vez, aumenta o custo final dos produtos e diminui a capacidade da produção da empresa [2]. O aumento na eficiência do consumo de energia elétrica resultaria em melhoras significativas tanto para indústria, que teria mais eficiência na produção e maior capacidade crescimento, quanto para o consumidor final e o meio ambiente, que com o uso mais eficiente da energia pelos consumidores, seria menos agredido com a possível diminuição na taxa de construção de usinas geradoras de energia, pois por mais que as novas estações geradoras busquem eficiência e sustentabilidade, elas sempre irão causar algum impacto ambiental.
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1. Fator de potência
Para o funcionamento de boa parte dos equipamentos elétricos (como por exemplo: motores, transformadores, cargas-não-lineares e outros equipamentos com rolamentos), é necessário que exista energia ativa e uma energia reativa (a grandeza de energia por unidade de tempo dá-se o nome de potência). A potência ativa, medida em watts (W), é aquela que de fato realiza trabalho e faz com que o equipamento cumpra sua função, como a produção de torque no eixo de um motor, por exemplo. A potência reativa, medida em volt- ampere-reativo (VAr), é a componente da energia elétrica total que não realiza trabalho, mas é consumida pelos equipamentos com a finalidade de magnetizar as bobinas dos equipamentos e gerar os campos eletromagnéticos necessários para o seu funcionamento [3]. Contudo, a energia reativa deve ser usada da forma mais limitada possível, pois o excesso de energia reativa exige condutores e transformadores mais robustos e ainda provoca aquecimento nos sistemas e quedas de tensão na instalação [4].
O fator de potência (FP) é a quantificação numérica da discrepância entre a potência aparente, medida em volt-ampere (VA), e a potência capaz de realizar trabalho (potência ativa). Matematicamente, as potências aparente, ativa e reativa estão relacionadas por um triângulo de Pitágoras (ou triângulo retângulo), onde a potência aparente é dada pelo valor da hipotenusa do triângulo, a potência ativa pelo cateto horizontal e a potência reativa pelo cateto vertical, assim, as potências aparente, ativa e reativa estão geometricamente relacionadas com a impedância, resistência e reatância da figura 1 [4].
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMIÁRIDO - UFERSA
CURSO INTERDISCIPLINAR EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
Trabalho de Conclusão de Curso (2019).
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Figura 1. Diagrama de impedância. (Museu das comunicações, 2015)
Na equação 1 é mostrado que o fator de potência é a razão entre a potencia ativa e a potência aparente [4].