Caro(a) estudante,

Nesta unidade, analisamos os elementos de potência em circuitos CA. Todas as ferramentas matemáticas e de análise de circuitos estudadas nas unidades anteriores foram utilizadas e aplicadas para encontrarmos os elementos que caracterizam as informações mais relevantes para distribuição e consumo da energia elétrica. Assim, é muito importante relacionarmos os conceitos de potência estudados com os elementos envolvidos na utilização da energia elétrica no dia a dia.

O seguinte trecho de texto relaciona a relação da potência complexa e fator de potência com o preço do consumo de energia:

Cargas com fatores de potência baixos custam caro para manter, porque exigem correntes elevadas. A situação ideal seria consumir uma corrente mínima de uma fonte de modo que S = P, Q = 0 e FP = 1. Uma carga com Q diferente de zero significa que a energia flui nos sentidos entre a carga e a fonte, gerando novas perdas de potência. Em razão disso, as concessionárias de energia elétrica normalmente encorajam seus clientes a terem fatores de potência o mais próximo possível da unidade e penalizam alguns clientes que não aumentam seus fatores de potência de carga (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 431).

Já o seguinte trecho, explica como é cobrada a energia elétrica:

As concessionárias de energia elétrica dividem seus clientes em categorias como residenciais (domésticos), comerciais e industriais, ou baixa, média e alta potências, porque possuem estruturas de tarifação diferentes para cada categoria. A quantidade de energia consumida em unidades de kilowatt-hora (kWh) é medida usando um medidor de kilowatt-hora instalado nas dependências do cliente. Embora as concessionárias de energia elétrica usem métodos diversos para cobrarem a energia elétrica consumida, a tarifa ou o preço para um consumidor geralmente é composto por duas partes. A primeira é fixa e corresponde ao custo de geração, transmissão e distribuição de eletricidade para atender às necessidades de carga dos consumidores. Essa parte da tarifa geralmente é expressa como certo preço por kW de demanda máxima, ou ela pode se basear em kVA de demanda máxima, para levar em conta o fator de potência (FP) do consumidor. Uma multa do FP pode ser imposta sobre o consumidor, segundo a qual determinada porcentagem da demanda máxima em kW ou kVA é alterada a cada 0,01 de queda no FP abaixo de um valor predeterminado, como 0,85 ou 0,9. Por outro lado, poderia ser dado um crédito de FP para cada 0,01 que o FP exceder o valor predeterminado. A segunda parte é proporcional à energia consumida em kWh; pois pode estar na forma gradual, por exemplo, os primeiros 100 kWh a um custo de 16 centavos/kWh, os próximos 200 kWh a um custo de 10 centavos/kWh e assim por diante. Portanto, a conta é estabelecida de acordo com a equação a seguir: Custo Total = Custo Fixo + Custo da Energia (ALEXANDER; SADIKU, 2013, p. 431).

Referências

ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. São Paulo: Editora Bookman, 2013.

Proposta

Entendendo como é realizado o cálculo do custo total de energia elétrica, é hora de colocar em prática os conhecimentos adquiridos sobre potência com uma simulação da prática de consumo de energia elétrica.

Nesta atividade, deve-se:

   Calcular a tarifa base com os dados abaixo; 

   Calcular a energia total consumida; 

   Calcular a multa ou o crédito em relação ao fator de potência base; 

   Calcular o custo mensal para cada fator de potência de operação.

 Considere uma carga de 500 kW alimentada por 15 kV (RMS) operando 450 horas por mês em duas situações:

   Com um fator de potência de 82%; 

   Com um fator de potência de 90%.

O seu objetivo é calcular o custo médio mensal para cada situação acima tomando como base a seguinte tarifa:

   Tarifa de consumo de energia: 0,05 por kwH; 

   Multa por fator de potência: 0,02%; 

   Crédito por fator de potência: 0,02%