ELETROTÉCNICA E IOT - Atividade 03

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Atividade 03:
A energia reativa é necessária para gerar os campos eletromagnéticos de máquinas, como motores trifásicos, transformadores, sistemas de soldagem, etc. Como esses campos aumentam continuamente e depois diminuem novamente, a potência reativa oscila entre o produtor e o consumível. Ao contrário da potência ativa, ela não pode ser utilizada, ou seja, convertida em outra forma de energia, e carrega a rede de alimentação e os sistemas geradores (geradores e transformadores). Além disso, todos os sistemas de distribuição de energia, para o fornecimento da corrente reativa, devem ser projetados maiores.
Em um circuito de Corrente Alternada (CA), as curvas de tensão e corrente são senoidal, portanto, suas amplitudes mudam constantemente com o tempo. Como sabemos que a potência é a tensão vezes a corrente (P = V * I), a potência máxima é alcançada quando as duas formas de onda de tensão e corrente estão ligadas. Ou seja, seus picos e pontos de cruzamento zero ocorrem simultaneamente. Neste caso, as duas formas de onda estão “em fase”.
Em um circuito CA, os três componentes principais, que podem afetar a relação entre as curvas de tensão e corrente e, portanto, sua diferença de fase ao definir a impedância geral do circuito, são a resistência, o capacitor e a indutância.
A impedância (Z) de um circuito CA corresponde à resistência calculada em circuitos CC, sendo a impedância dada em ohms. Em circuitos CA, a impedância é, geralmente, definida como a relação entre os fasores de tensão e corrente produzidos por um componente do circuito. Fasores são linhas traçadas de tal forma que representem uma tensão ou amplitude de corrente por seu comprimento e a diferença de fase com outras linhas fasoriais por sua posição angular em relação aos outros fasores.
Diante disso, quais as principais características dos baixos fatores de potência e o que pode ser feito para melhorar esta medida elétrica.
Resposta:
Existem vários motivos que podem levar a planta industrial ou empresa a sofrer as consequências do baixo fator de potência. Entre eles, temos:
· A utilização de grande número de motores de pequena potência.
· A utilização de motores com baixo carregamento. Ou seja, motores superdimensionados para as máquinas por eles acionadas.
· A utilização de transformadores com baixa carga ou operando no vazio. Especialmente se isso ocorrer durante extensos períodos de tempo.
· Utilização de lâmpadas que funcionam com corrente elétrica e gases, como as fluorescentes, de vapor de sódio ou de vapor de mercúrio.
· Nas empresas, a utilização de muitos equipamentos eletrônicos (transformadores internos de fontes de alimentação também geram energia reativa).
· Capacitores ligados em instalações elétricas de consumidores horossazonais no período da madrugada. Isso refere-se aos consumidores que optam pelo regime de tarifas horossazonais. Elas são divididas em azul e verde e variam em relação às horas do dia (ponta e fora de ponta) e aos períodos do ano (úmido e seco).
Os baixos fatores de potência em sistemas elétricos podem ter várias implicações, incluindo aumento nas perdas de energia, menor eficiência no uso da energia, maior queda de tensão e capacidade reduzida dos sistemas elétricos. Aqui estão algumas das principais características associadas a baixos fatores de potência: 
Principais Características dos Baixos Fatores de Potência:
Elevação na conta de luz: A legislação que regulamenta a cobrança de multa por baixo fator de potência é a Resolução 414/2010, da Agência Nacional de Energia Elétrica – Aneel. A cobrança da multa sobre a energia com baixo fator de potência é feita mensalmente na conta de luz.
Aquecimento de condutores: Além de “queimar energia”, aquecimentos representam perigo para máquinas e instalações elétricas. Isso porque podem levar a curtos-circuitos, queima de equipamentos e incêndios.
Queda no aproveitamento da capacidade dos transformadores: Essa perda de capacidade pode colocar a segurança e a estabilidade elétrica da planta industrial em risco.
Aumento das Perdas de Energia: Baixos fatores de potência resultam em maior corrente reativa, o que pode levar a perdas adicionais nos componentes elétricos e nos sistemas de distribuição.
Maior Queda de Tensão: A corrente reativa adicional pode causar uma queda de tensão significativa na rede elétrica, afetando o desempenho de outros dispositivos conectados.
Necessidade de Equipamentos Maiores: Sistemas com baixos fatores de potência geralmente requerem equipamentos de maior capacidade para fornecer a mesma potência ativa. Isso pode resultar em custos adicionais.
Eficiência Reduzida: A eficiência geral do sistema elétrico é reduzida, pois uma parte significativa da energia é consumida como corrente reativa, que não realiza trabalho útil.
Medidas que podem ser tomadas para melhorias no Fator de Potência:
Tudo depende de quais dos fatores que apontamos aqui como causa são encontrados durante a inspeção visual feita para investigar os distúrbios na qualidade de energia da empresa.
Em alguns casos, medidas mais simples como a troca de lâmpadas e a reorganização da produção podem ser suficientes para elevar o fator de potência.
Em outros, os tipos de máquinas e motores utilizados demandarão medidas como a instalação de equipamentos próprios para a correção do fator. Entre as medidas de correção mais comuns, temos:
Capacitores de Correção do Fator de Potência (Compensação Capacitiva): Adição de bancos de capacitores para compensar a corrente reativa, melhorando assim o fator de potência. Essa técnica é chamada de correção do fator de potência.
Filtros/Bancos: Pode ser recomendada a utilização de filtros/bancos de correção do fator de potência.
Motores síncronos: O baixo fator também pode exigir a instalação de motores síncronos em paralelo com a carga. Quando o problema é identificado, pode ser corrigido mediante a aquisição de motores síncronos – cuja excitação pode corrigir o baixo fator de potência. Isso elimina a geração de carga reativa.
Uso Eficiente de Equipamentos: Certifique-se de que os equipamentos elétricos estejam operando de maneira eficiente. Equipamentos mal dimensionados ou operando fora de suas condições nominais podem contribuir para baixos fatores de potência.
Treinamento e Conscientização: Eduque os operadores e usuários sobre a importância do fator de potência e práticas que podem ajudar a melhorá-lo. Isso inclui desligar equipamentos ociosos, otimizar cargas, etc.
Utilização de Dispositivos Eletrônicos de Controle: Dispositivos como controladores de fator de potência podem monitorar continuamente o fator de potência e ajustar automaticamente a compensação capacitiva.
Reavaliação do Projeto do Sistema: Em alguns casos, pode ser necessário reavaliar o projeto elétrico do sistema, considerando a instalação de equipamentos de maior capacidade para atender à demanda de potência reativa.
A correção eficiente do fator de potência não apenas melhora a eficiência energética, mas também pode resultar em economias significativas de energia e redução de custos operacionais. O objetivo é alcançar um fator de potência próximo de 1, onde a potência reativa é minimizada, otimizando assim o uso da energia elétrica.