Correção de FP em unidades consumidoras residenciais.

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Márcio Luís de Souza (coord.) 
Elton Santos Simões 
Éderson Lopes 
Diego de Souza Almeida 
Genício Malta de F. Júnior. 
André Pereira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA EM UNIDADES 
CONSUMIDORAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Tecnológico de Caratinga 
Caratinga 2015
2 
 
Márcio Luís de Souza (coord.) 
Elton Santos Simões 
Éderson Lopes 
Diego de Souza Almeida 
Genício Malta de F. Júnior. 
André Pereira 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA EM UNIDADES 
CONSUMIDORAS 
 
 
Trabalho apresentado ao curso de Engenharia 
Elétrica como requisito parcial à obtenção de 
créditos nas disciplinas de Laboratório de 
Eletrônica e Instalações Elétricas Industriais. 
 
 
Orientador: Joildo Fernandes Costa Júnior. 
 
 
 
 
 
 
 
Instituto Tecnológico de Caratinga 
Caratinga 2015 
3 
 
INTRODUÇÃO 
 
 
Neste trabalho será apresentada uma alternativa para a correção do fator de potência 
(FP) apresentando propostas de equipamentos como os bancos de capacitores, filtros e 
microprocessadores, uma vez que este último método mostra-se inovador e permite o melhor 
controle reativo de forma mais segura, eliminando as perdas técnicas apresentadas pelos 
métodos analógicos citados anteriormente. 
O trabalho irá abordar a correção de fator de potência em unidades consumidoras 
residenciais e industriais visto que se tratando desse assunto não há diferença quando se fala 
da espécie de unidade consumidora, o que poderá fazer a diferença serão o porte dessa 
unidade e a potência a qual está instalada, onde se sabe que esses consumidores também são 
responsáveis pela inserção de energia reativa no sistema de energia elétrica. 
Este trabalho tratará de explicar as definições e as consequências de ser feita a 
correção do FP. Segundo Rios et al (2014), é importante que se apresente aos consumidores 
as vantagens trazidas pela correção local do fator de potência. 
 
4 
 
1. O CONCEITO DE FATOR DE POTÊNCIA 
 
 
Sabe-se que a correção do fator de potência é fundamental em qualquer instalação 
elétrica industrial, visto que, a legislação brasileira através de decretos determina que o FP 
esteja o mais próximo possível da unidade, sendo que essa responsabilidade está dividida 
entre as concessionárias e aos consumidores, neste caso cabe a esses setores a instalação de 
métodos e mecanismos capazes de fazer essa correção do FP. 
De acordo com Souza (2000)
1
, o baixo valor do FP provoca perturbações para o 
sistema de distribuição e transmissão, como baixa eficiência, sobredimensionamento dos 
sistemas de distribuição, circulação de corrente pelo neutro em sistemas trifásicos provocando 
uma queda de tensão neste condutor, entre outros problemas. 
É necessário, pois, voltar ao conceito de fator de potência para que o leitor possa 
situar-se nessa área de sistemas de potência, verificando a importância desse estudo 
relacionado à necessidade da correção desse fenômeno elétrico. 
Grosso modo, o fator de potência é representado pela razão entre a potência média e a 
potência aparente, essa razão pode ser dada pela expressão matemática representada abaixo. 
 
)cos( QzlQv
VxI
P
fp 
 
Equação 1 
 
Sendo Qzl o ângulo de fase da impedância de carga e os valores de V e I dados em 
rms. 
Ainda segundo Souza (2000), por definição, o fator de potência é um número 
adimensional variando de 0 a 1, de acordo com essa convenção, quando o fator de potência 
for nulo (zero), o fluxo de energia será inteiramente reativa, isso implica a dizer que a energia 
 
1 SOUZA, Fabiana Pöttker de. Correção do Fator de Potência para instalações de baixa potência empregando 
filtros ativos. Tese de Doutorado. Universidade de Santa Catarina, Florianópolis: UFSC, 2000. Disponível em: 
<http://ivobarbi.com/PDF/Teses/Tese_Fabiana%20Pottker.pdf> . Acesso em 03 de abr 2015. 
 
5 
 
armazenada será totalmente devolvida à unidade geradora a cada ciclo. Entretanto, quando o 
FP é unitário, o valor de energia fornecida é toda consumida pela carga. 
Um baixo fator de potência é causado pela forte presença de cargas indutivas à rede, 
cargas não-lineares, isto é, relação não linear entre tensão e corrente da rede. 
Uma carga é dita não-linear sempre que a corrente que ela absorve não possui a 
mesma forma da tensão que a está alimentando. Como exemplos de cargas não-lineares 
podem-se citar os equipamentos industriais (máquinas de solda, no-breaks, os inversores de 
frequência para motores assíncronos e motores CC); equipamentos de escritório 
(microcomputadores, fotocopiadoras, etc.); aparelhos domésticos (TVs, micro-ondas, 
lâmpadas fluorescentes, etc.). 
Uma vez que, Santos; Santos Neto (2010)
2
 vêm ao encontro ao dizer que, entendem-se 
como cargas não lineares, as cargas em que a relação entre os valores de tensão e de corrente 
não é linear, ou seja, não obedecem à lei de Ohm. É necessário, pois, ressaltar que a energia 
reativa não produz trabalho, entretanto ela é necessária para produzir o fluxo magnético para o 
funcionamento dos equipamentos. 
Contudo, é possível fazer a correção desse valor de FP aproximando-o ao valor 
unitário através do acoplamento de bancos de capacitores ou indutores com uma potência 
reativa contrária ao da carga. 
Quando o FP de um circuito está desequilibrado, ou seja, valor abaixo de 1, mais 
corrente é requerida para suprir a mesma quantidade de potência que realiza trabalho 
(potência ativa). 
Dessa forma, a Aneel
3
 e as concessionárias de energia estabelecem que o FP esteja 
dentro de um limite mínimo, principalmente para os grandes portadores de carga. 
A legislação atual estabelece que o fator de potência esteja acima de 0.92 seja ele 
indutivo ou capacitivo.
4
 Visto que, como a energia reativa ocupa espaço no sistema (que 
 
2
 SANTOS, Jéssica Pereira R. dos; SANTOS NETO, José Ferreira dos. Influência das harmônicas nas instalações 
elétricas residenciais: Uma análise do uso das lâmpadas fluorescentes compactas. Monografia (Graduação em 
Engenharia Elétrica). Instituto Tecnológico de Caratinga. Caratinga, 2010. 
3
 Agência Nacional de Energia Elétrica. 
4
 O Decreto nº479, de 20 de março de 1992, reiterou a obrigatoriedade de se manter o fator de potência o 
mais próximo possível da unidade (1,00), tanto pelas concessionárias quanto pelos consumidores, onde esse 
decreto aumentou o fator de 0.85 para 0.92 e estabeleceu patamares de faturamento de energia reativa 
excedente. 
6 
 
poderia ser usado pela energia ativa), as concessionárias adquiriram o direito de cobrar essa 
“má utilização” pelos consumidores. 
Souza (2000) afirma que a correção do fator de potência pode ser feita através da 
instalação de bancos de capacitores e/ou filtros, pré-reguladores de alto fator de potência e as 
conexões especiais de transformadores. 
 
 
A CORREÇÃO DO FATOR DE POTÊNCIA 
 
 
É de conhecimento de pouca parte da população que todos os meses as 
concessionárias de energia do país cobram uma taxa de uma faixa de consumidores, uma 
multa para dizer melhor, referente à "produção" de energia reativa. Sendo que a maioria dos 
consumidores não compreendem, ou mesmo não tiveram a oportunidade de uma explicação 
simples de conceitos como de energia ativa, reativa e aparente entre outros conceitos de 
eletrotécnica. Devido a isso, muitos pensam que essa é uma área muito complexa da 
engenharia, cheia de gráficos, números e conceitos complicados.Vieira (2011)
5
 vem de 
encontro a esse pensamento ao dissertar sobre a energia reativa que o consumidor paga e não 
tem o conhecimento disso, dessa forma será apresentado abaixo o problema de como que o FP 
afeta o valor da conta de luz de alguns consumidores e tentará trazer soluções a respeito. 
Conforme afirma Vieira (2011), nem todos os consumidores pagam essa taxa extra 
pela energia reativa, essa cobrança será conforme os protocolos da concessionária, sendo que 
geralmente uma grande parte da população residencial estão livres desta cobrança quando se 
trata de unidades consumidoras residenciais. No entanto, quando se trata de condomínios, 
sejam elas comerciais, residenciais ou indústrias de diversos portes, estes estabelecimentos 
estão sujeitos à cobrança mensal desse consumo. 
É preciso dizer que a cobrança da energia reativa apenas será cobrada nas situações 
que exista o medidor com capacidade de medir tal energia reativa, fato que ocorre em 
empresas com faturamento em alta tensão. No entanto, hoje as concessionárias já estão 
ficando atentas à instalação de medidores eletrônicos em residências, o que vai proporcionar a 
medição da energia reativa. Até que isso ocorra em 100% das unidades consumidoras o fator 
 
5
 VIEIRA, Sérgio. Energia reativa: o que o consumidor paga e não sabe. [s. l.] WGR, 2011. Disponível em: 
<http://blog.wgr.com.br/2011/06/energia-reativa-o-que-o-consumidor-paga.html>. Acesso em 15 abr. 2015. 
7 
 
de potência calculado pela concessionária para as unidades consumidoras sem medidores está 
em 0.92. 
 
Até certo limite, as concessionárias não são autorizadas a cobrar essa energia 
e até recentemente não a cobravam dos consumidores do Grupo B mesmo 
quando o limite era excedido. Esse panorama pode mudar em breve, mas o 
fato é que a cobrança, em geral, é encontrada apenas nos consumidores do 
Grupo A (ELETROBRÁS, 2001, p. 12).
6
 
 
 No entanto, se houver a instalação de medidor para a cobrança da energia reativa, a 
correção do fator de potência é um dos meios mais baratos para a redução de gastos com 
energia elétrica. Por enquanto a cobrança da energia reativa está sendo efetuada nos casos em 
que o consumidor apresenta o fator de potência abaixo dos 92% e isso vem mostrado no 
medidor de energia elétrica. 
 Para saber o valor do fator de potência de uma unidade consumidora é necessário 
saber como o fator de potência se comporta durante as diferentes horas do dia, nos diferentes 
momentos e níveis de consumo. Através desses métodos pode ser calculado o FP da 
instalação para cada intervalo de tempo.
7
 A partir desse levantamento, será possível fazer a 
análise em gráficos e planilhas mostrando um comparativo ente a potência ativa e a potência 
reativa da instalação, sendo que com esses valores medidos a cada 15 minutos, será possível 
fazer um levantamento horário desse fator de potência. 
 Um dos meios mais diretos de economia está relacionado a essa correção do FP, esse 
trabalho apresenta uma alternativa de controle utilizando um microcontrolador em tempo real 
para unidades residenciais. O sistema será baseado na aquisição de sinais de tensão e corrente 
através da placa de som de um microcomputador que pode calcular o atraso de fase originados 
nas cargas indutivas e a partir daí determinar o valor da capacitância necessária para 
estabelecer o FP em 92%. Sendo que esse controlador somente é viável para as unidades 
consumidoras residenciais. 
A correção do FP deverá mostrar a situação real do sistema e ser capaz de acionar o 
banco de capacitores de forma automática, conectados ao software via porta paralela.
8
 
 
6
 ELETROBRÁS. Manual de tarifação da energia elétrica. [s. l.] Procel, 2001. Disponível em: 
<http://www.sef.sc.gov.br/sites/default/files/manual_de_tarifação.pdf>. Acesso em 15 abr. 2015. 
7
 Como mostra Rios et al (2014), essa medição pode ser feita utilizando um medidor de potência Fluke modelo 
41B, para obter os valores de potência ativa e de potência reativa a cada 15 minutos. 
8
 Onuki et al (2006) diz que uma das grandes dificuldades em iniciar a construção desse protótipo está na 
inexistência de indutores comerciais para laboratório capazes de atrasarem de forma significativa o FP. Sendo 
8 
 
O
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 projeto descrito acima poderá ser encontrado em Onuki et al (2006)
10
 cuja base 
bibliográfica foi utilizada como referência base para a descrição do projeto. 
A correção de unidades maiores como indústrias de porte maior poderá ser realizadas 
através da instalação de bancos de capacitores ou filtros de correção de fator de potências 
industriais. 
De acordo com Nascimento et al (2010),
11
 vários métodos têm sido estudados em 
busca de minimizar e/ou controlar os harmônicos produzidos ou gerados na fonte em unidades 
consumidoras de grande porte, sendo citados alguns abaixo: 
 Filtros Ativos; 
 Filtros Passivos; 
 Filtros Híbridos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
que o mesmo orienta a adotar-se um circuito equivalente conhecido como gyrator, que possui a característica 
de conseguir, mesmo em baixa potência, simular indutores com alta indutância, apenas utilizando 
amplificadores operacionais, resistores e capacitores. 
10
 ONUKI, Eric Kenzo. et al Correção automática de fator de potência em ambiente residencial. [s. l]. Pontifícia 
Universidade Católica do Paraná, 2006. Disponível em: 
<http://legacy.afonsomiguel.com/Graduação/ProjetosIntegrados/2006-2/Cafap/>. Acesso em 14 abr. 2015. 
11
 NASCIMENTO, Vinícius C. do. et al Filtros Harmônicos. Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2010. 
Disponível em: <http://xa.yimg.com/kq/groups/19716224/2067600740/name/Artigo_Filtros_Harmonicos.pdf> 
9 
 
 
CONCLUSÃO 
 
K Mesmo que esse tema seja amplamente difundido no meio industrial, a crescente 
preocupação quanto ao fator de potência a nível residencial requer estudos de viabilidade e 
aplicação. Onde diante dos fatos vividos pelo Sistema Interligado Nacional (SIN), uma 
redução a nível nacional do FP seria de grande importância para a melhoria na capacidade de 
condução do sistema e seria obtida uma redução significativa das perdas joulicas no sistema. 
 Essa será uma área cada vez mais atraente para empresas de tecnologias em bancos de 
capacitores e microcontroladores, no entanto a elaboração de um sistema viável de correção 
de FP residencial revela-se uma tarefa inovadora e complexa para os profissionais do setor 
elétrico. 
 Esse projeto tentará trazer um novo conceito prático de correção para o FP residencial 
e industrial, da mesma forma estará auxiliando no aprendizado dentro do ambiente da 
faculdade a preparar o grupo discente para as novas tendências do setor elétrico e suas novas 
tecnologias. 
 
 
10 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
 
ELETROBRÁS. Manual de tarifação da energia elétrica. [s. l.] Procel, 2001. Disponível 
em: <http://www.sef.sc.gov.br/sites/default/files/manual_de_tarifação.pdf>. Acesso em 15 
abr. 2015. 
 
NASCIMENTO, Vinícius C. do. et al Filtros harmônicos. Itajubá: Universidade Federal de 
Itajubá, 2010. Disponível em: 
<http://xa.yimg.com/kq/groups/19716224/2067600740/name/Artigo_Filtros_Harmnicos.pdf>. 
Acesso em 24 de abr 2015. 
 
ONUKI, Eric Kenzo. et al Correção automatizada de fator de potência em ambiente 
residencial. [s. l.]. Pontifícia Universidade Católica do Paraná, 2006. Disponível em: 
< http://legacy.afonsomiguel.com/Graduacao/ProjetosIntegrados/2006-2/Cafap/>. Acesso em 
14 abr. 2015.RIOS, Frederico S. R. et al O fator de potência em unidades consumidoras residenciais. 
Revista e-xacta.v. 7, n. 1, p. 01-11. ISSN: 1984-3151. Belo Horizonte: UniBH, 2014. 
Disponível em: < www.unibh.br/revistas/exacta/>. Acesso em 13 abr. 2015. 
 
SANTOS, Jéssica Pereira R. dos; SANTOS NETO, José Ferreira dos. Influência das 
harmônicas nas instalações elétricas residenciais: Uma análise do uso das lâmpadas 
fluorescentes compactas. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica). Instituto 
Tecnológico de Caratinga. Caratinga, 2010. 
 
SOUZA, Fabiana Pöttker de. Correção do Fator de Potência para instalações de baixa 
potência empregando filtros ativos. Tese de Doutorado. Universidade de Santa Catarina, 
Florianópolis: UFSC, 2000. Disponível em: 
<http://ivobarbi.com/PDF/Teses/Tese_Fabiana%20Pottker.pdf> . Acesso em 03 de abr 2015. 
11 
 
VIEIRA, Sérgio. Energia reativa: o que o consumidor paga e não sabe. [s. l.] WGR, 2011. 
Disponível em: <http://blog.wgr.com.br/2011/06/energia-reativa-o-que-o-consumidor-
paga.html>. Acesso em 15 abr. 2015.