Condensadores especialmente desenvolvidos para aplicações de correcção do factor de potência, como a gama VarPlus Can e EasyCan da Schneider Electric, abrangem todo o campo de aplicações da compensação do factor de potência e da qualidade de energia, em vários segmentos.
A energia reactiva é responsável pela produção do fluxo magnético essencial ao funcionamento de motores, transformadores e outras máquinas, tendo forte impacto no valor da factura eléctrica e, por conseguinte, na competitividade industrial.
A sua elevada importância na indústria lança o desafio de reduzir o consumo de energia reativa presente desde o accionamento das máquinas do processo de produção industrial, favorecendo o ponto de equilibro entre consumo e produção.
Enquanto a energia activa é necessária para a produção industrial, tornando possível por exemplo a rotação do eixo dos motores, a energia reactiva é necessária para produzir o fluxo magnético indispensável ao seu funcionamento. Assim, a energia reactiva é consumida por todos os equipamentos que, pelo seu princípio de funcionamento, necessitam de campos magnéticos (motores, balastros de lâmpadas fluorescentes, fontes de alimentação de todos os receptores electrónicos, entre outros).
O total da corrente absorvida por um motor, por exemplo, é determinada pelo somatório dos vectores da corrente Ir (parte resistiva) e Il (parte indutiva). Estas correntes estão relacionadas com a potência activa (Ir) e com a potência aparente (Il). A potência reactiva não produz trabalho mecânico e funciona como uma carga suplementar para a fonte de energia. O factor de potência (f.p.) traduz o grau de eficiência dos sistemas eléctricos.
O factor de potência é a relação entre potência activa e potência aparente, indicando a eficiência da utilização de energia. Ou seja, o factor de potência traduz o grau de eficiência ou o rendimento da utilização dos sistemas eléctricos. Por exemplo, uma máquina que forneça 200 kW mas que apresente uma energia consumida de 250 kVA traduz um factor de potência de 80%. Neste caso, a máquina em questão está a aproveitar apenas 80% da potência com que está a ser alimentada. Existe, portanto, um desperdício de 20% da energia utilizada.
Os valores elevados de factor de potência (próximos da unidade) indicam o uso eficiente da energia eléctrica. Por sua vez, os valores mais baixos indiciam o seu mau aproveitamento, além de representarem uma sobrecarga para todo sistema eléctrico.
CAUSAS DA REDUÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA
Perdas na Instalação
As perdas de energia eléctrica ocorrem em forma de calor e são proporcionais ao quadrado da corrente total I2xR. Como essa corrente aumenta com o excesso de energia reactiva, estabelece-se uma relação entre o incremento das perdas e o factor de potência baixo, provocando o aumento do aquecimento de condutores e equipamentos.
Quedas de Tensão
O aumento da corrente devido ao excesso de energia reactiva implica quedas de tensão acentuadas, podendo ocasionar a interrupção do fornecimento de energia eléctrica e a sobrecarga em certos elementos da rede. Esse risco é sobretudo acentuado durante os períodos nos quais a rede é fortemente solicitada. As quedas de tensão podem provocar ainda, a diminuição da intensidade luminosa da iluminação e aumento da corrente nos motores.
Sobredimensionamento excessivo da Potência Instalada
A energia reactiva, ao sobrecarregar uma instalação eléctrica, inviabiliza a sua utilização. Condicionando a instalação de novas cargas, a investimentos que seriam evitados se o factor de potência apresentasse valores mais altos (fp = 0,93). O “espaço” ocupado pela energia reactiva poderia ser utilizado.
CONSEQUÊNCIAS DA REDUÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA
Aumento da factura de energia eléctrica, disponibilidade de potência, quedas e flutuações de tensão, aumento das perdas de Joule na instalação, aumento da secção dos cabos, aumento dos calibres da aparelhagem de corte e protecção.
Além de apresentar custos de produção, a energia reactiva sobredimensiona o sistema do pedido de energia que poderia ser utilizado para realizar mais energia activa. Consequentemente é provocada a perda de energia nos transformadores e nas redes de transporte e distribuição, conduzindo ao aumento do pedido de energia, pelo que o seu consumo tem de ser controlado.
A compensação de energia reactiva permite a redução de perdas no processo produtivo, evitando que parte desta energia ou a sua totalidade circule pela rede. Em consequência, verifica-se a redução da corrente eléctrica total circulante. Ou seja, essa energia passa a estar disponível para ser alocada à verdadeira produção, contribuindo para o aumento da produtividade.
ONDE COMPENSAR
A localização dos equipamentos de compensação de energia reactiva, numa instalação eléctrica determina-se consoante: o objectivo pretendido, supressão das penalidades, descarga das linhas e transformadores, aumento da tensão no final da linha, o modo de distribuição da energia eléctrica, o regime de carga, a previsível influência dos condensadores na rede e o custo da instalação.
Compensação global
• Suprime as penalizações por consumo excessivo de energia reactiva;
• Ajusta a potência aparente (S em kVA) à necessidade real da instalação;
• Aumento da disponibilidade de potência no transformador (em kW).
Compensação parcial
• Suprime as penalizações por consumo excessivo de energia reactiva;
• Optimiza uma parte da instalação, a corrente reactiva não é transportada entre os níveis 1 e 2;
• Aumento da disponibilidade de potência no transformador (em kW).
COMO COMPENSAR
A compensação de energia reactiva, através da implementação de Sistemas de Compensação do Factor de Potência, permite o aumento da capacidade eléctrica das instalações industriais; a poupança na factura de electricidade - através da supressão da penalidade na facturação de consumos excessivos de energia reactiva; a melhoria da tensão da rede – com a redução da queda de tensão e aumento da tensão disponível; e a diminuição dos gases com efeito de estufa.
A implementação de um Sistema de Compensação do Factor de Potência adequado resulta na redução de despesas de capital até 30%, na melhoria da fiabilidade de equipamentos até 18%, na redução de perdas de energia até 30% e das despesas de funcionamento até 10%.
A queda de tensão, provocada pela excessiva demanda de corrente, causa sobreaquecimento e, ao longo do tempo, o enfraquecimento dos motores a consequente diminuição do seu tempo de vida. Com a diminuição do factor de potência, a corrente da linha aumenta agravando a queda de tensão. Adicionando condensadores aos sistemas industriais, e obtendo melhores níveis de tensão, é possível aumentar a eficiência, a performance e a vida útil dos motores.
Através da instalação de Sistemas de Compensação do Factor de Potência, como baterias de condensadores, é realizada a correcção inteligente do factor de potência para a eficiência energética com redução imediata dos custos.
Condensadores especialmente desenvolvidos para aplicações de correcção do factor de potência, como a gama VarPlus Can e EasyCan da Schneider Electric, abrangem todo o campo de aplicações da compensação do factor de potência e da qualidade de energia, em vários segmentos.
Os condensadores EasyCan são optimizados para necessidades de aplicações normalizadas e são totalmente testados de acordo com as normas IEC. Disponíveis desde 1kvar até 30kvar, são projectados e testados para uma segurança e fiabilidade máxima.
As resistências de descarga, numa tampa estanque, combinadas com o interruptor sensível à pressão tornam este produto seguro na instalação, operação e na manutenção. As etiquetas de aviso e de perigo são as primeiras na indústria e fornecem dicas de segurança e de instalação na utilização do produto. O sistema único de terminação Clamptite mantém a pressão e reduz o risco de ligações soltas.
Já os condensadores VarplusCan, destinados a elevado desempenho em redes poluídas com harmónicas e em aplicações criticas, são aplicáveis em redes com tensão entre os 220 V e os 690 V e apresentam uma potência nominal de capacidade de 2,5 a 30 kvar. Estes condensadores são utilizados para construir baterias de condensadores para a correcção do factor de potência em redes de baixa tensão. Através de diferentes combinações de montagem, permitem abranger todas as potências nominais, dependendo da tensão, frequência e nível de poluição de harmónicas da rede.
De fácil instalação, devido ao seu tamanho compacto e baixo peso, de manutenção simples, devido aos terminais que garantem o aperto e o binário de aperto, a gama de condensadores da Schneider Electric permite a correcção do factor potência em baixa tensão. Com um interruptor sensível à pressão nas 3 fases, uma resistência de descarga incorporada permitem um funcionamento seguro com uma expectativa de vida útil até 100.000 horas. Os condensadores VarplusCan permitem a associação a reactâncias dessintonizadas para redes poluídas em harmónicas.
