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Fator de potência das lâmpadas LED e compactas

Fator de potência das lâmpadas LED e compactas

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Certamente você já ouviu, ou até mesmo já se perguntou se as lâmpadas LED e as compactas consomem mais do que o indicado pelo fabricante?

Mas então porque os fabricantes não colocam o valor correto na embalagem? Será que eu preciso me preocupar com isso?

Será que se eu calcular o consumo vai estar dentro do valor indicado pelo fabricante?

Neste artigo trataremos de algumas particularidades relacionadas a esta questão, para que assim você consiga compreender melhor porquê que a lâmpada consome mais do que o indicado na embalagem.

O que é fator de potência?

Fator de potência é a relação entre a potência total e a potência ativa de um circuito elétrico, ou seja, representa o quanto de energia é entregue e o quanto desta energia entregue é realmente transformada em trabalho, é absorvida.

Fator de potência é a relação entre a energia ativa e energia reativa segundo a equação:

fp = kWh medido / √(kWh medido)² + (kW Arh medido

Onde:

fp = Fator de potência

kWhmedido = Consumo ativo

kWArhmedido = Consumo reativo

 

Esta relação demonstra se o dispositivo está consumindo energia elétrica adequadamente ou não.

A equação relaciona o uso eficiente da energia ativa e reativa de um dispositivo, sendo um dos principais indicadores de eficiência energética.

 

Obs: Existe uma relação entre as potências, chamamos de triângulo das potências. Explicamos melhor sobre este assunto no vídeo abaixo:

Através do valor do fator de potência conseguimos fazer algumas análises relacionadas ao circuito ou dispositivo.

Sabemos que o fator de potência é uma relação entre energia reativa e energia ativa. Portanto, podemos dizer que quando o fator de potência é um valor próximo de 1, então dizemos que o dispositivo consome pouca energia reativa.

Quanto maior o fp (mais próximo de 1), maior a quantidade de energia gerando trabalho efetivamente, maior a quantidade de energia absorvida.

Uma vez que a energia ativa é aquela que produz trabalho (efetivamente), então podemos afirmar que quanto mais próximo de 1 for o fator de potência, maior será a eficiência energética de um dispositivo ou instalação.

Quanto menor for o fp (mais longe de 1), menor o trabalho efetivo, maior será a quantidade de energia reativa, maior será a quantidade de energia perdida.

Quando falamos sobre fator de potência, temos muitos detalhes e informações relacionados a ela.

Mais uma destas informações é a indicação de um circuito capacitivo ou indutivo.

Fator de potência indutivo: significa que a instalação elétrica está absorvendo a energia reativa.

A maioria dos equipamentos elétricos possui características indutivas em função das suas bobinas (ou indutores) por exemplo aquecedores, fornos elétricos, que induzem o fluxo magnético necessário ao seu funcionamento.

Esse tipo de carga tem a corrente atrasada em relação a tensão.

Fator de potência capacitivo: significa que a instalação elétrica está gerando a energia reativa.

São características dos capacitores, que normalmente são instalados para fornecer a energia reativa que os equipamentos indutivos absorvem.

O fator de potência torna-se capacitivo quando são instalados capacitores em excesso, por exemplo em computadores, lâmpadas fluorescentes.

Isso ocorre, principalmente, quando os equipamentos elétricos indutivos são desligados e os capacitores permanecem ligados na instalação elétrica.

Esse tipo de carga tem a tensão atrasada em relação a corrente.

 

Cálculo de consumo

cálculo fator de potência das lâmpadas

Conseguimos extrair alguns valores nas lâmpadas.

E através destes valores, podemos calcular o consumo desta lâmpada.

Vamos usar uma lâmpada como exemplo para fazer o cálculo.

Temos: P= 20W   V=220V   I = 167mA    fp=0,55

 

I=P/V = 20/220 => I=91mA

 

Mas calma, esse valor que encontramos não é o valor indicado na lâmpada de 167mA, correto?

Neste caso, para fazer o cálculo deve ser considerado o fator de potência, que neste caso é de 0,55 (valor do exemplo).

Então teremos que:

 

S = P / fp = 20 / 0,55 => S = 36,364VA

 

Mas nesse valor que encontramos, temos uma fração em potência ativa e outra fração de potência reativa.

Bom vamos calcular agora a corrente que a lâmpada do nosso exemplo está consumindo.

 

I = S / V = 36,364 / 220 => I = 165mA

 

Observe que o valor calculado se aproximou do valor inicial.

Então concluímos que o que a lâmpada realmente irá consumir é a potência de 36,364VA e não a potência de 20W.

Mas temos que observar também que estas potências são diferentes, certo?

Se você fizer o cálculo que relaciona estas duas potências, você verá que o fp bate com o valor dado no nosso exemplo.

 

cosφ = P / S = 20 / 36,364 => cosφ = 0,55

 

Portanto, podemos concluir que o valor que o fabricante coloca no produto, é na verdade o valor de potência ativa (W), e o que o produto consome é a potência aparente (S).

Portanto, fique tranquilo, o fabricante não está nos passando para trás.

Lembrando que:

  • Potência ativa (W), também chamada de potência real, a potência que realmente produz trabalho. É a potência absorvida pelo dispositivo. Ela é representada pela notação P;
  • Potência aparente (VA) é a potência que é entregue pela fonte, é a potência que o dispositivo recebe. Ela é representada pela notação S;
  • Potência reativa (VAr) é a porção da potência aparente que é empregada nas cargas indutivas e capacitivas. Ela é representada pela letra Q.

A lâmpada consome mais?

lâmpada e dinheiro

Através dos cálculos temos que o valor de 20W não é o valor que a lâmpada realmente consome. O valor de 20W é na verdade o valor da potência que a lâmpada precisa para acender a lâmpada.

O valor total que ela consome é na verdade de 36,364VA o que nos mostra que estamos perdendo parte da potência consumida.

A potência perdida é a potência reativa (Q).

Isso porque o valor que é indicado na lâmpada, na verdade é o valor de potência ativa, e não o valor da potência aparente (S), que é a tensão que a distribuidora fornece.

O que acontece de fato é que não é que a lâmpada consome mais, é que o valor que o fabricante coloca na embalagem ou no produto é a potência ativa (potência que produto realmente consome), e a potência que é fornecida para que a o dispositivo funcione, é a potência aparente.

A potência parente é a potência que o consumidor paga.

É a velha história do copo de chopp.

fator de potência das lâmpadas

 

 

  • Copo (chopp+espuma): É a potência aparente (S). É o que me é fornecido, é o que vem no copo todo de chopp (choop+espuma), é o valor que eu pago;
  • Espuma: É a potência reativa (Q). Ela está presente, não tenho como eliminá-la completamente, eu pago por ela, mas eu não uso ela, ela é uma potência “perdida”;
  • Chopp: é a potência ativa (W) é o que eu realmente uso para acender uma lâmpada por exemplo, é a potência que o dispositivo realmente consome.

Então na verdade, o que acontece é que, não é a lâmpada que consome mais, a fornecedora de energia que usa outra potência como referência.

A fornecedora nos cobra o que ela forneceu (potência aparente), e não o que absorvemos.

Na verdade existem 2 casos:

  • Caso o consumidor esteja no grupo B (abaixo de 2300V), ele não paga a energia reativa.
  • Caso o consumidor esteja no grupo A (acima de 2300V), ele paga a energia reativa, e por esta razão ele deve fazer a correção do fator de potência.

Infelizmente a potência reativa é perdida, ela não é absorvida efetivamente.

Como reduzir as perdas?

solução fator de potência

O que causa a grande perda de potência reativa é o baixo fator de potência (fp), quanto maior o valor do fator de potência, menor a perda de potência reativa.

Essa perda não é interessante para ninguém, nem para o consumidor nem para a concessionária de energia.

Então para evitar essa perda, a concessionária pode multar o consumidor (consumidores que recebem alimentação acima de 2300V).

Se você constatar que a concessionária está lhe cobrando multa devido ao seu baixo fator de potência (fp), será de sua responsabilidade resolver o problema.

Existem diversas maneiras de se corrigir um baixo fp, e neste caso você economiza na multa e na perda de energia reativa.

A forma mais prática de se elevar o valor do fp, é através da instalação de banco de capacitores nas grandes cargas indutivas.

Apenas uma análise apurada poderá indicar qual local é o mais adequado para a instalação dos capacitores.

Quando o fp está acima de 0,92, demonstra que o consumidor está usando a energia de forma eficiente.

 

O valor excedente será cobrado?

lâmpada consumindo

A ANEEL determina que o fp mínimo admitido seja de 0,92.

Isto é, as unidades consumidoras deverão absorver, utilizar efetivamente (potência ativa) 92% da energia que é recebida (potência aparente) da concessionária.

Caso este fator esteja abaixo 0,92, então a concessionária poderá cobrar multa (válido somente para consumidores acima de 2300V).

Esta multa será cobrada juntamente com a conta de energia elétrica mensal.

Porém, em casos de residências, o baixo fp não pode ser taxado.

Em consumidores do grupo B (até 2300V) o valor de potência reativa não é cobrado.

O parágrafo único da resolução normativa Nº 569da ANEEL de 23 de julho de 2013 fala o seguinte:

“Parágrafo  Único:  As unidades consumidoras d grupo B não podem ser cobradas pelo excedente  de reativos devido ao baixo ator de potência.”

As unidades consumidoras que compreendem este grupo B, são as unidades que possuem alimentação de até 2300V.

Logo, essa multa só poderá ser cobrada para as unidades consumidoras do grupo A (alimentação acima de 2300V).

Ou seja, em residências e comércios essa multa não pode ser cobrada. Pode ficar tranquilo.

 

Conclusão

Agora que você entendeu melhor o que é o fator de potência, tenho certeza que você ficou mais tranquilo.

Essas informações sobre fator de potência, com certeza esclareceram muitas dúvidas.

Somente para reafirmar, alguns dispositivos têm maior perda de potência. Estes dispositivos consomem um valor X de potência, porém, absorvem um valor 0,55X de potência.

O valor de potência que vem identificado nas embalagens das lâmpadas não é falso, eles apenas demonstram um valor diferente do consumido.

Se uma lâmpada for usada em uma residência , não será cobrado a potência reativa. Porém se esta mesma lâmpada for usada na indústria a potência reativa será cobrada.

O valor consumido é a potência aparente.

O valor que vem identificado nas embalagens é o valor de potência ativa, dada em Watts (W).

E caso você seja multado pelo baixo fp, você poderá corrigir o fp e não ser mais taxado por isto.

Compartilhe esse artigo sobre fator de potência com seus amigos para que eles também possam entender melhor sobre o assunto.

 

Fator de potência das lâmpadas LED e compactas
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Engª Camila Andrade Engenheira de 29 anos. Formada em Engenharia Elétrica pelo Centro Universitário da FEI. Atualmente na área de redação e suporte técnico da Sala da Elétrica. Atuou em: Área de Engenharia de processos na WEG, pós vendas e suporte técnico, redação de manuais de bordo automotivo, manual de reparos automotivos e também desenvolvimento de esquemas elétricos automotivos.

Comment(4)

    1. Olá André, tudo bem?
      Muito obrigada!
      Que bom que você gostou do nosso conteúdo.

      Att, Engª Camila Andrade
      Equipe Sala da Elétrica

  1. Ótima matéria, mas acho que ela deveria ser direcionada mais para o Setor comercial e industrial, pois são eles que mais consomem energia reativas, quanto a questão da referida multa por baixo Fator de Potência poderiamos dizer que ela já foi vista como multa, anos atrás ela era cobrada somente pelo Fator de Potência e não pelo consumo de energia reativa como é hoje, ela deixou de ser multa e passou a ser consumo de energia reativa, lembrando também que a energia capacitiva também é cobrada no periodo da madrugada que é das 24h:00 às 06:00.
    Já há estudos das concessionárias de energia vir a cobrar consumo de energia reativa de Residências e Pequenos comércio, uma vez que energia reativas fazem com que as redes elétricas e transformadores instaladas nas ruas com o passar o tempo fiquem subdimensionadas fazendo com que as concessionárias de energia tenham que substitui-los, isso gera custo alto para a troca.

    1. Olá Mauro, tudo bem?
      Muito obrigada!
      Show de bola. Sua sugestão é muito válida, obrigada pela dica.
      Coloquei o sua sugestão em nossa lista de conteúdos.

      Att, Engª Camila Andrade
      Equipe Sala da Elétrica

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