Conceito
Quando vamos dimensionar a potência de um no-break ou analisar a eficiência de um equipamento eletroeletrônico, devemos entender o conceito de fator de potência.
O fator de potência, ou sua abreviação FP, é um número entre 0 e 1 (atenção, nenhuma relação com números binários) que indica o quão eficiente é o consumo de energia elétrica por um equipamento ou circuito. O fator de potência ideal é 1, e quanto mais baixo for este número, menor a eficiência ou rendimento do equipamento. técnicamente falando, fator de potência é o ângulo de separação entre as curvas de tensão (Volts) e corrente (Amperes) na rede elétrica, sendo “1” quando não há ângulo entre elas.
A potência de um equipamento elétrico pode ser desmembrada em 3 partes: Potência reativa, potência ativa e potência aparente, que é a soma das duas primeiras. A forma mais simples de entender estas 3 partes é fazendo uma analogia a um copo de chopp.
Quando você pede um copo de chopp, o ideal seria se viesse cheio de líquido até a borda, mas geralmente temos uma camada de espuma no topo, que apesar de não ter sido comprada, ocupa lugar no copo que poderia estar cheio de chopp. No caso o copo todo representa a potência aparente (VA), o chopp líquido a potência ativa (W), e a espuma (indesejada) a potência reativa (VAr).
Para uma carga completamente RESISTIVA, como por exemplo uma resistência de chuveiro ou uma lâmpada incandescente, o fator de potência será 1, pois a curva de tensão (V) e corrente (I) estarão juntas, ou “em fase”. Elas não precisam possuir a mesma amplitude, mas começam e terminam juntas ao longo do tempo.
Já uma carga INDUTIVA, como um motor elétrico, possui um atraso da corrente em relação a tensão. Esta característica faz com que parte da energia seja “devolvida” pela fiação elétrica (potência reativa), e apesar de não ser utilizada para desenvolver trabalho (no caso girar o eixo do motor), deve ser considerada para dimensionar a bitola do condutor e demais partes da infra-estrutura elétrica. Neste caso o fator de potência é menor que 1 e isso não quer dizer que o motor seja ruim, mas é uma característica de equipamentos que trabalham por indução eletromagnética.
Por último, uma carga CAPACITIVA, como alguns antigos reatores para lâmpadas fluorescentes, funciona de forma oposta à INDUTIVA, antecipando a curva da corrente elétrica em relação a tensão. Quando a curva de tensão começa a subir, a corrente já está lá em cima.
Exemplos
Em alguns motores elétricos, na etiqueta de identificação, encontramos a informação da “eficiência” do mesmo, por exemplo 70%. Se um motor tem eficiência de 70% quer dizer que seu fator de potência é 0,7. As vezes podemos encontrar a informação direto como FP ou PF (Power Factor em inglês).
Vamos supor que este mesmo motor tenha uma potência de 2.000 Watts. Isso quer dizer que dos 2.000 Watts que ele consome (e você vai pagar por ele na conta de luz), somente 1.400 Watts (2.000 x 0,7) serão utilizados para de fato realizar o trabalho, os outros 600 Watts serão “devolvidos” à rede elétrica em forma de potência reativa.
No Brasil as concessionárias de energia elétrica exigem uma eficiência mínima de 92% por parte dos clientes para que não seja cobrado Kvar (Kilo-Watt-Hora-Reativo). Se a única coisa ligada na rede do cliente fosse este motor, com 70% de eficiência, além da energia consumida no período em Kwh (Kilo-Watt-Hora) também seria passível de cobrança um adicional por baixa eficiência, pois o cliente estaria ocupando “espaço” nos condutores e transformadores da concessionária por uma energia que está circulando e não está sendo utilizada. Nesse caso o ideal seria instalar capacitores para correção do fator de potência, desta forma elevando para no mínimo 92% a eficiência (veja abaixo como).
Outro caso muito importante onde devemos considerar o fator de potência é ao adquirir um no-break. A grande maioria dos equipamento deste tipo vem com sua potência de saída expressa em VA (Volt-Ampere), que não é a mesma coisa que Watts. Alguns modelos possuem fator de potência 1, e nesse caso sua potência em Watts é a mesma que VA, mas a maioria possui fator de potência <1 e muitas vezes só é possível encontrar no datasheet do equipamento. Se você adquirir um no-break de 1Kva (1000 Volts-ampere) e ele tiver FP 0,6 por exemplo, na verdade o máximo de equipamentos que poderá ser ligado em sua saída é 600 Watts e não 1000 Watts.
Como medir o fator de potência
Existem equipamentos específicos para medir o fator de potência, alguns deles bem simples para termos em casa, como os “Kill-a-Watt”.
Basta conectá-lo em uma tomada elétrica, e ligar nele o equipamento que queremos medir o consumo, respeitando o limite de potência. Através de um display LCD é possível medir diversos parâmetros como a potência aparente, potência real e fator de potência em tempo real.
Correção do fator de potência
O objetivo da correção de fator de potência é deixar a rede mais eficiente através da instalação de bancos de capacitores com o objetivo de “anular” ou “juntar o máximo possível” as curvas de tensão e corrente.
Sabendo que uma carga CAPACITIVA antecipa a corrente e uma INDUTIVA antecipa a tensão, podemos juntar as duas pra tornar nosso fator de potência o melhor possível, ou o mais próximo a 1 interligando capacitores (ou bancos com vários capacitores para cargas maiores) em paralelo com nossas cargas indutivas. A capacitância necessária depende do quanto defasada está a corrente, e deve ser calculada por um especialista.
Conclusão
Então afinal, devemos nos preocupar com o fator de potência?
Se você for um cliente residencial, a resposta provavelmente é não, se sua única preocupação é não ter cobrança de potência reativa. Isso porque apesar de existirem diversos equipamentos indutivos em uma residência (máquina de lavar roupa, liquidificador, geladeira, batedeira etc) quase todas possuem chuveiros elétricos (carga puramente resistiva) que anulam esta diferença. Como o chuveiro consome muita energia em relação aos demais equipamentos citados, alguns minutos de banho geram muito mais consumo com fator de potência próximo de 1 do que o resto do tempo com outros equipamentos de baixo fator de potência.
Mas se você possui uma empresa ou industria, com muitos motores “pesados”, incluíndo elevadores, deve se preocupar. Você pode conferir em sua fatura de energia elétrica se está sendo cobrado excedente por potência reativa e se estiver, considere a instalação de um banco de capacitores para corrigir o fator de potência e evitar cobrança extra.