Como poupar dinheiro e aumentar a eficiência na utilização da energia industrial

Aumentar a eficiência da utilização da energia industrial através da redução do fator de potência pode proporcionar poupanças e melhorias de eficiência na fábrica. O que é o fator de potência e como afecta a fatura da fábrica? Em engenharia eléctrica, o fator de potência é o rácio entre a potência real e a potência aparente, e dá uma medida da capacidade de uma carga para absorver potência ativa.

Do ponto de vista empresarial, é importante compreender como é que um baixo fator de potência pode aumentar a fatura energética da instalação. A identificação deste valor é o primeiro passo para a utilização de técnicas correctivas para aumentar o fator de potência para aumentar a eficiência energética industrial e, consequentemente, poupanças substanciais.

O fator de potência é medido entre 0 e 1,0, e é geralmente dado em percentagem, com 100% ou 1,0, e é concebido como principal ou secundário, dependendo da posição da onda de corrente em relação à tensão. Se o fator de potência da instalação for inferior a um determinado nível, normalmente 96%, o fornecedor de energia cobrará uma tarifa de potência reactiva.

Isto deve-se ao facto de um baixo fator de potência representar uma fonte de carga ineficiente que está a ser utilizada como potência reactiva, ou que não está a funcionar. É por isso que a empresa de eletricidade tem de ser compensada. A menos que a instalação possa aumentar o seu fator de potência para 96% ou superior, deverá continuar a ver esta carga extra todos os meses na fatura.

Neste caso, o equipamento tem um nível de ineficiência que depende do nível de desalinhamento, fazendo com que consuma mais corrente para funcionar. Por conseguinte, o valor do fator de potência revela a eficiência com que o sistema de alimentação CA e o equipamento estão a utilizar a energia.

Como é calculado o fator de potência?

O fator de potência de um circuito de corrente alternada é calculado utilizando três aspectos da energia eléctrica que estão relacionados entre si:

• Poder realpotência utilizada para o funcionamento do equipamento, expressa em kW.
• Potência reactiva(à medida que a utilização de potência reactiva aumenta, o sistema de energia perde mais energia, daí a percentagem de potência reactiva).
• Potência aparentea combinação da potência real e da potência reactiva, expressa em kVA.

Estes três aspectos podem ser utilizados para obter:

Fator de potência = kW (potência real) / kvA (potência total)

Num sistema de energia eléctrica, uma carga com um baixo fator de potência consome mais corrente do que uma carga com um elevado fator de potência (próximo de 100%) para a mesma quantidade de potência útil transferida. Estas correntes elevadas aumentam a perda de potência no sistema de distribuição, exigindo assim cabos e outros equipamentos de maiores dimensões.

Por outras palavras, a percentagem do fator de potência mostra quanto da corrente total está a ser utilizada para fazer trabalho real. Um fator de potência de 80% significa que 20% da corrente é energia que não está a funcionar. Mais uma vez, devido aos custos de equipamentos maiores e ao desperdício de energia, os serviços públicos penalizam frequentemente os clientes industriais ou comerciais se tiverem um baixo fator de potência.

Os motores alimentados por variadores de velocidade utilizarão a mesma potência que anteriormente, mas podem suportar mais corrente. Note-se que a redução da energia armazenada nos condensadores CC pode torná-los mais vulneráveis a quedas de tensão.

Benefícios da correção do fator de potência para aumentar a eficiência da utilização industrial da energia

• Contas de eletricidade mais baixasA correção do fator de potência é uma forma prática de reduzir as facturas dos serviços públicos. As poupanças podem variar entre centenas e dezenas de milhares de dólares por ano, dependendo da dimensão da instalação.
• Evitar as tarifas de potência reactivaA empresa de eletricidade cobra habitualmente taxas de energia reactiva aos consumidores com baixo fator de potência (inferior a 96%). Isto pode resultar num aumento da fatura de até 20%, dependendo da empresa que fornece a eletricidade. 
• Reduzir as emissões de carbonoCorreção do fator de potência: A utilização da correção do fator de potência também pode reduzir a quantidade de emissões de carbono libertadas para a atmosfera. Esta pode ser outra grande fonte de poupança.
• Reduzir a perda de potênciaReduzir as perdas I2R (P = I2R) nos transformadores e equipamentos de distribuição eléctrica.
• Reduzir o calorRedução do calor nos cabos, interruptores, transformadores e alternadores, o que, por sua vez, prolonga a vida útil do equipamento.
• Reduzir as quedas de tensãoPermitindo que o mesmo cabo forneça energia a um motor e melhore o arranque de outros motores a jusante. Isto também ajuda a evitar falhas no motor e danos no equipamento.

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