Redução de consumo elétrico
19 de junho, 2015 às 10:05 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade
Respondido por: Prof. Renato Machado de Brito (Escola de Engenharia - UFRGS)Prezados, Seria possível reduzir o consumo elétrico de aparelhos domésticos pela “correção da energia reativa excedente”, como neste projeto?
Este caso de um dispositivo que auxilia na economia de energia não chega a ser essencial para circuitos elétricos domiciliares.
Realmente é importantíssimo em circuitos industriais onde predominam as cargas indutivas (Motores de potência elevada). Os motores que utilizamos em nossas residências são de muito baixa potência, por isso não há cobrança adicional de energia pela concessionária. Já para as instalações industriais, a concessionária mede a potencia ativa e reativa de cada empresa durante intervalos de tempo prédeterminados. Quando a relação (potencia ativa em Watts/produto V.I)for menor do que 0,95 dentro do intervalo de tempo especificado é cobrada uma taxa adicional.
Porque isso?
Porque para a empresa concessionária de energia precisa levar energia até o consumidor utilizando cabos elétricos que tem resistência elétrica e estes, ao serem circulados por corrente, geram calor, ou seja perda de energia que não pode ser cobrada do consumidor. Do consumidor só se cobra a energia a partir da entrada (onde está o medidor de energia). Assim quanto maior a corrente que circular pelos cabos, maior será o “prejuízo” da concessionária.
Quando as cargas ligadas a rede elétrica são predominantemente resistivas (fornos elétricos, aquecedores elétricos, chuveiros, lâmpadas incandescentes, etc..) a potencia em Watts é igual ao produto VxI (V=tensão elétrica medida em volts)(I=corrente elétrica medida em amperes).
Porém quando as cargas são indutivas a corrente necessária para alcançar uma determinada potência é maior do que se a carga fosse apenas resistiva. Assim a concessionária tem maior perda nos seus circuitos e necessita cobrar isso do consumidor industrial.
Matematicamente o equacionamento é o seguinte:
Potencia Real = V.I. cos(V^I)….medida em Watts ou KW
Potencia Aparente = V.I………..medida em VAs ou KVA (Diz-se Volt Amperes)
Cos(V^I) é o cosseno do ângulo de defasamento entre a tensão e a corrente. É também chamado de Fator de Potência.Isso porque é ele que determina quanto do produto VxI se converte em potência real nas nossas instalações.
Pode existir um defasamento entre a tensão e a corrente porque os sistemas de distribuição de energia são realizados em tensão alternada, ou seja as grandezas elétricas variam no tempo senoidalmente ou (cossenoidalmente, depende da referência que se adote)de modo que as correntes dependem da natureza das cargas ligadas ao circuito. Se estas forem resistivas não haverá defasamento (Cos(V^I)=1, pois o ângulo de defasamento seria nulo). Se as cargas forem de natureza indutiva pode-se verificar um defasamento entre a tensão e a corrente.nestes casos Cos(V^I) < 1, logo para alcançar uma dada potência (considere que a tensão é sempre fixa) precisamos de mais corrente do que se a carga fosse só resistiva e nesta condição a perda de energia na rede da concessionária aumenta.
A solução deste problema é realizada por uma operação denominada de correção do Fator de Potência. Quando há cargas indutivas, corrige-se o fator de potência adicionando Capacitores em paralelo com as cargas. Porém se as cargas variam dinamicamente (são ligadas e desligadas de acordo com a necessidade do usuário), a correção deve também ser dinâmica.
Esta é a proposta apresentada no site citado pelo consultante.
Um circuito eletrônico fica medindo o defasamento entre a tensão e a corrente e adiciona ou retira capacitores que ficam em paralelo com as cargas.
Porém isso é desnecessário se o Fator de Potência de cada carga for corrigido localmente, ou seja cada motor já deve ter em paralelo com ele um capacitor e ambos são ligados e desligados juntos. Somente se o regime de trabalho dos motores for muito variado (por exemplo no caso de um esmeril, serra elétrica, etc..) seria recomendável uma correção dinâmica.
Ainda não é o caso de equipamentos domésticos.
Em todo o caso sempre é bom verificar qual é o fator de potência dos equipamentos que utilizamos. Se houver algum de potência mais elevada (maior do que 5 KVA) e baixo Fator de Potência, pode-se colocar em paralelo com ele um capacitor, calculado para corrigir o defasamento entre a tensão e acorrente do conjunto alimentado pela rede elétrica.
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Comentários no Facebook
Gustavo Melo – Não entendi nada da resposta do cara da física, mas do pouco que eu entendo, se consumia 5.4A e passou a consumir 5A, a economia foi pequena, mas com o preço da luz se o negócio não for muito caro e tu colocar na casa toda pode valer a pena. Depende, claro, do consumo de cada casa e do tipo de equipamento que tem em casa e principalmente DO PREÇO do aparelhinho.
Fernando Lang da Silveira – O que o Prof. Renato Machado de Brito, engenheiro eletricista da Escola de Engenharia da UFRGS escreveu é que tal correção é irrelevante para a maioria dos equipamentos eletrodomésticos. Os motores elétricos que tem carga indutiva expressiva, ou já são corrigidos pelos fabricantes, ou podem ser corrigidos de maneira adequada sem a utilização desse equipamento. Eu complemento dizendo que enquanto não se souber o custo do equipamento, mesmo no caso em que ele pode se útil, a sua utilização pode não ser economicamente interessante.
Gustavo Melo – Certamente não vai custar 5 pila
Fernando Lang da Silveira – É relevante notar que os idealizadores do equipamento estão angariando fundos para a construção. Portanto, por agora não deve sequer existir no mercado.
Fernando Lang da Silveira – Grandes gastos de energia elétrica são provenientes dos chuveiros elétricos. Neste caso o aparelho NADA pode contribuir para a redução pois um chuveiro somente tem carga ativa, não apresentando a carga reativa passível de ser corrigida. Como os chuveiros elétricos são os maiores consumidores de energia elétrica em famílias de baixa renda, a única alternativa real para economizar é facilmente realizável: diminuir a temperatura do banho e reduzir drasticamente o tempo de banho. Outras medidas facilmente implementáveis passam por reduzir a potência das lâmpadas e NÃO deixar lâmpadas ligadas quando são desnecessárias.
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Comentário do Prof. Renato Machado de Brito (escola de Engenharia – UFRGS)
Caro Fernando
Tuas complementações foram também muito interessantes e elucidativas.
Quanto à dúvida do comentário com relação a uma diminuição da corrente no circuito, talvez valesse a pena explicar ainda que a energia não se compra ou (se paga) por corrente, mas sim por KWh.
A redução da corrente poderia diminuir a potência perdida na fiação da própria casa, mas considerando uma boa instalação elétrica a diminuição da corrente proporcionada pela correção do fator de potência seria bastante pequena em se tratando de equipamentos com natureza indutiva usados numa residência.Logo a economia seria de poucos centavos.
Um abraço
Brito
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Comentário do Eng. Luiz Foernges (professor aposentado da UFRGS)
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