O FACTOR DE POTÊNCIA, SUAS CAUSAS E CONSEQUÊNCIAS

Antes de iniciar a abordagem sobre o Factor de Potência (FP), é necessário rever alguns conceitos fundamentais para a compreensão das causas e efeitos do FP.

 

CONCEITOS FUNDAMENTAIS

Watt (W) - Esta é a unidade que representa a energia convertida em trabalho no equipamento. É chamada de Potência Activa ou também de Potência Real (P).

 
Volt-Ampére reactivo (VAr) - Esta é a unidade que representa a energia que é utilizada para produzir os campos eléctrico e magnéticos necessários para o funcionamento de alguns tipos de cargas como, por exemplo, motores, transformadores, cargas não-lineares, rectificadores industriais etc. É chamada de Potência Reactiva (Q). 

Volt-Ampére (VA) - Esta é a unidade da Potência Aparente (S), que é obtida pela “soma vectorial” das Potências Activa e Reactiva.

Para melhor entender o real significado dessas três potências, vamos rever o exemplo da relação entre elas usando a analogia clássica da cerveja:

Fig 1 - Analogia clássica da cerveja

Como pode ser visto na figura acima, a Potência activa (W) representa a porção líquida do copo, ou seja, a parte que realmente será utilizada para matar a sede.  Como na vida nem tudo é perfeito, a cerveja contêm uma parte de espuma, representada pela Potência Reactiva (VAr). Essa espuma está ocupando lugar no copo, porém não é utilizada para matar a sede.

O conteúdo total do copo representa a Potência Aparente. Tanto a espuma como a cerveja ocupam espaço no copo, da mesma forma que a potência activa e reactiva ocupam na rede eléctrica, diminuindo a real capacidade de transmissão de potência activa da rede, em função de potência reactiva ali presente.

Com base nos conceitos básicos apresentados pode-se dizer que o Factor de Potência é a grandeza que relaciona a Potência activa e a Potência Aparente ou seja a relação entre a potência activa, em Watts, e a Potência Aparente VA. 

Contudo, esta relação depende grandemente do tipo de carga ligada ao sistema ou circuito eléctrico.

Para cargas lineares, o factor de potência é determinado pelo cosseno do ângulo de desfasamento entre a tensão e a corrente. Portanto: FP = cos (φ), onde φ representa o ângulo de desfasamento conforme ilustrado na figura abaixo:

Fig 2 - Carga indutiva intensidade em atraso 

Para cargas resitivas o factor de Potência é igual a unidade. Isto deve-se ao facto de não existir um desfasamento entre a corrente e a tensão ou seja o ângulo de desfasamento é igual a zero. Portanto: FP = cos (φ)=Cos(0) = 1

Fig 3 - Carga resistiva intensidade em fase
 

No entanto, quando a corrente de entrada não é sinusoidal (cargas não-lineares), esta definição particular de factor de potência não pode ser aplicada.

 

Todo equipamento eléctrico construído na forma de bobina, como transformadores, motores eléctricos e reactores para iluminação, funcionam pelo princípio da indução electromagnética. Estes equipamentos são chamados de indutivos.

 

Os equipamentos indutivos têm como característica atrasar a corrente em relação à tensão. Sendo assim, uma parcela da corrente solicitada da rede estará em fase com a tensão e uma parcela não. A parcela da corrente que está em fase com a tensão é responsável pela energia activa utilizada pelo equipamento. Energia activa é aquela que o equipamento transforma em trabalho (luz, calor, movimento, som, etc).

A parcela da corrente que está desfasada da tensão é responsável pela formação do campo magnético nos equipamentos indutivos. A energia utilizada para isto é chamada de reactiva e não é transformada em trabalho. A cada semi-ciclo da rede ela é solicitada da fonte e depois devolvida. A energia reactiva fica, assim, numa espécie de pingue-pongue, circulando entre a fonte e a carga.

A energia reactiva ocupa assim um espaço no sistema eléctrico que poderia ser utilizado para fornecer mais energia activa. Por essa razão, deve minimizar-se a presença de energia reactiva nos sistemas eléctricos.

A soma vectorial da energia activa com a energia reactiva fornece o valor total da energia que circula pelo sistema eléctrico. Esta energia recebe o nome de energia aparente. A seguir apresentamos algumas relações entre essas grandesas:

Pode-se observar na figura abaixo que quanto menor for a  potência reactiva maior será o factor de  potência e consequentemente melhor será a qualidade da energia. 

O ângulo entre a energia aparente e a energia activa ou real representa o desfasamento entre tensão e corrente e o seu cosseno é igual ao fator de potência.

O  factor de potência indica a eficiência no uso da energia. O seu valor varia de 0 a 1, tanto para cargas indutivas como capacitivas. Quanto mais aproximado a unidade (1) for o valor do factor de potência, maior será a eficiência do equipamento ou da instalação eléctrica.  

Para as cargas não-lineares não podemos considerar o factor de potência como sendo somente cosseno do ângulo de desfasagem entre a voltagem e a corrente fundamental, visto que as cargas não-lineares geram componentes harmónicas. Neste caso o factor de Potência será calculado tendo em conta a taxa de distorção harmónica da corrente do circuito. Acesse o seguinte artigo para mais informações sobre as harmónicas:

 

http://angolapowerservices.blogspot.com/2012/10/ondas-harmonicas-origem-causas-e.html

 

As componentes harmónicas presentes na corrente drenada por cargas não-lineares não contribuem para a produção de Potência activa na carga, porém contribuem apenas para o aumento do valor RMS da corrente, aumentando o valor da Potência Aparente drenada da rede eléctrica e, com isso, reduzindo o Factor de Potência visto pela concessionária de energia eléctrica.

A equação geral que define o factor de potência deve contemplar ambos os tipos de circuitos, os lineares e não-lineares, ou seja, aqueles que não possuem componentes harmónicas e aqueles que possuem. Será feita a interpretação da equação geral que define o factor de potência para uma rede de tensão sinusoidal não distorcida.

A parcela cos(θ) representa a desfasagem angular entre a componente fundamental (50Hz ou 60Hz) da tensão e corrente do circuito. THDi é a taxa de distorção harmónica da corrente do circuito. Essa taxa representa a relação entre o somatório quadrático das correntes eficazes de ordem n (n > 1) com relação a corrente fundamental eficaz, como mostra a equação:

CAUSAS DO BAIXO FACTOR DE POTÊNCIA

As características eléctricas e magnéticas das cargas determinam o factor de potência da rede. Algumas das causas de um baixo factor de potência são: Motores operando em vazio ou super dimensionados, transformadores operando em vazio ou com pequenas cargas, Nível de tensão acima da nominal, reactores das lâmpadas de descarga com baixo factor de potência, grande quantidade de motores de pequena potência, fornos de indução ou a arco, máquinas de tratamento térmico, Máquinas de soldadura, etc.

EFEITOS NA FACTURA DEVIDO A POTÊNCIA REACTIVA EXCEDENTE

São facturadas pela concessionária as ocorrências de consumo de potência reactiva excedente. A verificação é feita através do factor de potência médio mensal ou do factor de potência horário. Portanto, uma instalação com um factor um baixo factor de potencia, acaba pagando mais energia devido ao consumo de potência reactiva excedente.

CONSEQUÊNCIAS DO BAIXO FACTOR DE POTÊNCIA:

QUEDAS E FLUTUAÇÕES DE TENSÃO - O aumento de corrente devido ao excesso de energia reactiva leva a diminuição dos níveis de tensão. Isto pode levar a interrupções do fornecimento e a sobrecargas em certos elementos da rede. Esse risco é sobretudo acentuado durante os períodos nos quais a rede é fortemente solicitada como no caso da partida de motores de indução. As quedas de tensão podem provocar, ainda, a diminuição da intensidade luminosa das lâmpadas e aumento da corrente nos motores, podendo vir a causar a sua queima.

PERDAS NA INSTALAÇÃO - As perdas de energia eléctrica ocorrem em forma de calor e são proporcionais ao quadrado da corrente total (I²R – Efeito Joule). Como essa corrente cresce com o excesso de energia reactiva, estabelece-se uma relação entre o incremento das perdas e o baixo factor de potência, provocando o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos. Este aquecimento, além de representar um aumento nos custos com energia eléctrica, deteriora o isolamento dos cabos podendo vir a causar interrupções no sistema.

SOBRECARGA NOS EQUIPAMENTOS DE MANOBRA E PROTECÇÃO - O aumento da corrente devido ao baixo factor de potência provoca sobrecarga nos equipamentos de manobra e protecção eléctrica, diminuindo assim a sua vida útil. Também podem ocorrer disparos indesejados dos disjuntores e fusíveis.

VANTAGENS DA CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA

Redução significativa do custo de energia eléctrica; Aumento da eficiência energética da empresa; Melhoria da tensão; Aumento da capacidade dos equipamentos de manobra; Aumento da vida útil das instalações e equipamentos; Redução do efeito Joule; Redução da corrente reactiva na rede eléctrica. O bloco de potência reactiva deixa de circular no sistema de transmissão e distribuição; Aumenta a capacidade do sistema de transmissão e distribuição para conduzir o bloco de potência activa; Aumenta a capacidade de geração com intuito de atender mais consumidores; Diminui os custos de geração, etc.

Contudo, precisamos sempre aumentar a eficiência dos sistemas eléctricos mantendo o factor de potência o mais próximo da unidade (1). Os valores mínimos admissíveis de factor de potência são definidos por normas industriais e estabelecido também pelas empresas concessionárias.  Os fabricantes de equipamentos eléctricos e electrónicos são obrigados a desenhar os mesmos dentro dos padrões definidos. De igual modo, os consumidores são obrigados a usar cargas eléctricas com factores de potência dentro das normas estabelecidas. Em caso de existirem equipamentos geradores de componentes harmónicas ou com um factor de potência fora das normas estabelecidas, por exemplo as normas IEEE 519, IEC 555-2, IEC 61000-3-4, etc. Deve-se sempre fazer a correcção do factor de potência da instalação eléctrica.

Veja o artigo seguinte sobre CORRECÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA DE UMA INSTALAÇÃO ELÉCTRICA: http://www.norcontrol.pt/cms/view/id/73

 Para mais informações sobre o factor de potência veja os seguintes vídeos:

CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA- PARTE I

 

CORREÇÃO DE FATOR DE POTÊNCIA - PARTE II 

 

 

 Conheça alguns detalhes para ligar capacitor trifásico:

 

Compilado por:

Emméry Macedo
www.angolapowerservices.blogspot.com

"Cientista Ndengue" nas escolas técnicas

O programa sobre a importância das novas fontes de energia, denominado “Cientista Ndengue”, foi lançado em Luanda, pelos Ministérios da Energia e Águas e da Educação, em parceria com a Fundação Arte e Cultura.

O programa “Cientista Ndengue” tem o objectivo de educar e incentivar os estudantes dos cursos de electricidade e electrónica a dedicarem-se à investigação no domínio do desenvolvimento das energias renováveis, para que no futuro Angola tenha técnicos preparados.

O lançamento do programa “Cientista Ndengue” decorreu no Instituto Simeone Mucune.

Os estudantes receberam fornos solares que servem para confeccionar refeições, robôs de perfuração e corte, e geradores eólicos.

O ministro da Energia e Águas, João Baptista Borges, na sua intervenção, recordou o acidente na central nuclear de Fukushima, no Japão, para mostrar que a energia atómica foi posta em causa e que hoje é cada vez mais importante falar sobre energias renováveis.

“Hoje, já não se consegue conceber o futuro do mundo em que vivemos sem falar de energias renováveis e nós temos ao nosso alcance fontes que podem ser exploradas”.

João Baptista Borges disse que é necessário levar a energia eléctrica a todos os lares, para garantir o bem-estar das pessoas e uma melhor qualidade de vida.

O ministro da Educação, Pinda Simão, felicitou as entidades envolvidas na materialização do programa e disse que as energias renováveis são favoráveis à vida humana, por não serem poluentes, de maior durabilidade e de fácil acesso.

Por isso, frisou, o Ministério da Educação iniciou, há seis anos, um programa de ensino no domínio das energias renováveis, que numa primeira fase foi aplicado nos institutos médios agrários, por estarem instalados fora das grandes cidades.

Os equipamentos movidos a energia solar ou eólica, num total de 600, foram doados pela Fundação Arte e Cultura.

Fonte: Jornal de Angola

REDMIL – De Sociedade Electro AS, Lda

Apresentamos a seguir a REDMIL, uma empresa de prestação de serviços de manutenção não destrutiva. A REDMIL procura parceria e clientes no mercado Angolano. Uma das especialidades da REDMIL é o uso da termografia nos seus serviços de manutenção, conforme descrito no artigo anterior - http://angolapowerservices.blogspot.com/2012/11/termografia-uma-tecnica-de-manutencao.html

Termografia - uma técnica de manutenção preventiva não destrutiva.

Depois de termos publicado o artigo sobre a ”Protecção contra incêndios eléctricos - Um incêndio de grandes proporções, no supermercado Alimenta Angola(http://angolapowerservices.blogspot.com/2012/10/protecao-contra-incendios-electricos-um.html ) ”, várias entidades e pessoas singulares entraram em contacto com o nosso blogue, no sentido de obterem informações e apresentarem os seus serviços a sociedade Angolana. Essa interacção foi muito positiva, especialmente quando as pessoas se predispõem em colaborar e apresentarem programas de manutenção preventiva de maneira a reduzir os índices de acidentes e incêndios eléctricos.

A termografia foi a tecnologia mais indicada e solicitada para a manutenção preventiva. A inspecção termográfica (Termografia) é uma técnica não destrutiva que utiliza os raios infravermelhos, para medir temperaturas ou observar padrões diferenciais de distribuição de temperatura, com o objectivo de propiciar informações relativas à condição operacional de um componente, equipamento ou processo. Em qualquer dos sistemas de manutenção considerados, a termografia se apresenta como uma técnica de inspecção extremamente útil, uma vez que permite: realizar medições sem contacto físico com a instalação (segurança); verificar equipamentos em pleno funcionamento (sem interferência na produção); e inspeccionar grandes superfícies em pouco tempo (alto rendimento). O principal objectivo é prevenir falhas e prolongar a eficiência operacional dos sistemas, redução de custos com paragens desprogramadas, excesso de perdas no sistema elétrico e mecânico, bem como prevenir acidentes e incêndios.

Não sendo o nosso blogue uma empresa de engenharia e consultoria, decidimos apresentar aqui alguns vídeos e informação relacionada. Observe no final deste artigo a apresentação do senhor Alberto Caramalho, Director Técnico da empresa REDMIL. O senhor Alberto Caramalho possui 30 anos de experiência em termografia e está disponível em formar parceria ou colaborar com empresas Angolana.

Veja a seguir o teste de arco eléctrico (arco voltaico). Observe a energia gerada durante o teste. Se uma instalação for mal desenhada ou tiver um programa deficiente de manutenção dos seus equipamentos, a probabilidade de ocorrência de um incêndio por falha de arco é maior.

A seguir apresentamos alguns vídeos sobre termografia.

1 - Termografia pode ser usada para a manutenção em edifícios, fábricas, etc...

2 - Detectando superaquecimento em uma bobina

3 - Detectando superaquecimento em um Transformador

Vídeo em inglês: As imagens valem por mil1000 palavras

Veja a seguir a apresentação do senhor Alberto Caramalho, Director Técnico da empresa REDMIL:

Caros Senhores,

Sou inspector de termografia a tempo inteiro desde 1982. Como sabemos, a termografia permite a medição à distância e sem contacto das temperaturas nos objectos observados, bem como a visualização da forma em que se manifestam nesse objecto. Isto é muito importante na examinação de quadros eléctricos, postos de transformação, subestações, linhas aéreas, grupos geradores, etc.

Os equipamentos são examinados em serviço, sem qualquer interrupção no seu normal funcionamento. É uma técnica indispensável na manutenção preventiva. São evitados os indesejáveis curto-circuitos, tantas vezes responsáveis por incêndios de maior ou menor gravidade. Estou ao inteiro dispor de qualquer Empresa de ANGOLA, para com a minha experiência vivida ao longo de mais de 30 anos em inspecções termográficas, poder colaborar para a implementação da termografia nas vossas instalações, de qualquer ramo de actividade, Industria, edifícios, geradores, etc.

Tenho todo o gosto em apresentar um documento em formato pdf com algumas vantagens em fazer termografia, bem como o meu currículo. Tenho um livro escrito "25 anos em termografia" com 470 páginas, em Ebook, disponível na BOOKESS e na BUBOK (Editoras de livros digitais). Se me facultarem um correio electrónico, posso enviar de imediato documentação sobre termografia. Gostaria que me ajudassem na melhor forma de podermos colaborar com as Empresas de ANGOLA. Termografia é a nossa especialidade. Incêndios e outras avarias são rápida e facilmente evitados. Executamos as inspecções, elaboramos os relatórios e sugerimos o que fazer para resolver as anomalias detectadas bem como o prazo para esse efeito.

Como inspector de termografia, executo as inspecções (equipamentos de última geração), elaboro os relatórios, muito completos, onde consta o procedimento recomendado para cada anomalia detectada bem como o prazo de intervenção.

Com os melhores cumprimentos,

Alberto Caramalho (Director Técnico – REDMIL)

Correio electrónico: alberto.caramalho@mail.telepac.pt

Telemóvel: +351 961 571 240


Compilado por:

Emméry Macedo
www.angolapowerservices.blogspot.com

A primeira central termoeléctrica solar do mundo já trabalha 24 horas por dia - Gemasolar 19MW

As centrais solares apenas podem funcionar de dia e em dias de sol? Não. Na auto-estrada entre Sevilha e Córdoba, a central solar Gemasolar produz eletricidade de noite e nos dias nublados e de chuva.

Segundo a imprensa internacional, esta central utiliza uma tecnologia única no mundo: os painéis refletem os raios do sol em grande intensidade e a energia acumulada pelo sol permite produzir eletricidade mesmo quando o sol desaparece.

A central, que começou a operar em maio de 2011, tem 2.650 painéis solares, cada um com 120 metros quadrados, dispostos num círculo de 195 hectares. Estes painéis, ao reflectirem a luz do sol sobre a torre do complexo, transmite-lhe uma concentração de energia equivalente a 1.000 vezes a que recebemos em terra.

A energia é depois armazenada num enorme recipiente de sais dissolvidos, a uma temperatura superior a 550 graus. Depois, os sais produzem vapor e este aciona uma turbina, gerando eletricidade como uma central termoeléctrica solar clássica. Ou seja, o segredo está no armazenamento.

“É a primeira central solar do mundo que trabalha 24 horas por dia. À noite continuamos a produzir electricidade com a energia acumulada durante o dia”, explicou o director técnico da Torresol Energy, Santiago Arias. O investimento na central ultrapassou os €200 milhões.

Os resultados são interessantes: a central produz mais 60% de energia que uma central solar que não possui este sistema de armazenamento, podendo funcionar até 6.400 horas por ano. Uma central comum funciona entre 1.000 e 2.000 horas por ano.

A energia produzida pela central da Torresol Energy, que pertence ao grupo espanhol de engenharia Sener (60%) e ao fundo de energias renováveis de Masdar, Abu Dhabi (40%), permite alimentar 30 mil lares espanhóis, ou seja, cerca de 90 mil pessoas. Em 2011, a Espanha cobriu um terço da procura de eletricidade com as energias renováveis, sobretudo a eólica (16%). A energia solar, apesar de ter duplicado a quota, apenas representou 4% deste valor.

Veja o seguinte vídeo sobre a construção da central termoeléctrica solar:

Fonte: http://www.torresolenergy.com/TORRESOL/gemasolar-plant/en

Conferência Internacional sobre Energia - Melhor distribuição de energia eléctrica

O secretário de Estado da Energia anunciou, em Luanda, na Conferência Internacional sobre Energia, a reabilitação e modernização em breve de todas as redes de distribuição de electricidade das capitais provinciais.

O Executivo, disse Joaquim Ventura, prevê a interligação dos sistemas eléctricos Norte-Centro e Sul e a operacionalização do sistema Leste. O Executivo, referiu, elaborou um programa de execução de projectos estruturantes que prevê a operacionalização de 5.000 MW até ao ano de 2016, a electrificação de 82 sedes de municípios, de 271 sedes comunais e a reabilitação e modernização de todas as redes.

Devido à expansão do sector eléctrico, declarou, é preciso garantir que todas as instalações, após a entrada em funcionamento, sejam mantidas por técnicos habilitados que garantam a vida útil de equipamentos e instalações.

“Este desafio representa elevados investimentos, mas acima de tudo a importância de termos disponíveis técnicos habilitados a coordenar todas as empreitadas de forma a garantir o funcionamento das instalações a reabilitar ou a construir nos vários segmentos do sector eléctrico”, disse.

A intenção, acentuou, é ter um sector eléctrico com qualidade que ofereça segurança em padrões internacionais.

O país, recordou, está numa fase dinâmica de crescimento e aposta, cada vez mais, na diversificação da economia, que constitui um desafio para o sector da energia como factor de desenvolvimento. “Deve colocar-se mais a energia eléctrica disponível em quantidade e fiabilidade para permitir que outros sectores da actividade económica se desenvolvam”, referiu Joaquim Ventura.

O secretário de Estado pediu às Universidades e a todos os estabelecimentos de ensino que ajudem o Ministério da Energia e Águas na execução de projectos do Executivo. “Precisamos da criatividade e de ciência para formar técnicos que correspondam às exigências e padrões de qualidade requeridos pelo sector eléctrico e formação de especialistas que nos ajudem a depender menos da força de trabalho estrangeiro”, salientou. Joaquim Ventura referiu ser importante dominar o mercado internacional de petróleos para se obterem mais benefícios e acautelarem-se projectos que tenha em atenção a protecção de ecossistemas sensíveis e vulneráveis.

O vice-reitor da Universidade Católica de Angola reconheceu os esforços do Executivo de aumentar e melhorar o sector energético e afirmou que “a energia é dos critérios mais importantes para determinar o nível de desenvolvimento de qualquer país”.

Jerónimo Canhinga referiu a importância da realização da conferência como instrumento que vai ajudar e indicar caminhos mais fáceis para a melhoria do sector da energia. O coordenador do núcleo de energia da mesma Universidade, José de Oliveira, declarou que tem de haver mais investimentos no sector da Energia para resolver os problemas do sector.

Deve investir-se mais na produção, no transporte, na distribuição e na comercialização, disse.

A conferência, organizada pelo Centro de Estudos e Investigação Cientifica da Universidade Católica de Angola, tratou de temas relacionados com “o mercado internacional de petróleo”, “pré-sal angolano”, “aspectos ambientais da nova refinaria do Lobito” e “estudos de impacto para os parques eólicos”.

Fonte: http://jornaldeangola.sapo.ao/20/0/melhor_distribuicao_de_energia_electrica