Entenda o que é fator de potência e como impacta no consumo de energia



As luminárias de LED ficaram conhecidas pelo baixo consumo de energia em comparação às convencionais, como as fluorescentes. No entanto, apesar do seu menor consumo, é muito comum que a potência seja maior do que a indicada pelo fabricante na embalagem do produto. Essa diferença ocorre devido ao fator de potência e às perdas resultantes nos circuitos elétricos.

Você sabe por que as luminárias têm um consumo maior do que o indicado na embalagem? Por que os fabricantes não informam o valor efetivamente consumido pela luminária? Com o objetivo de responder a essas perguntas, desenvolvemos este artigo. Acompanhe!

O que é fator de potência?

Antes de entrar no conceito propriamente dito, é importante explicar os termos de potência aparente, potência ativa e potência reativa. A aparente é composta por duas parcelas, que são as potências ativa e reativa. Essa é medida em kVA (quilovolt-ampere), que se traduz na potência instantânea, com o produto da tensão pela corrente.

Por sua vez, a potência ativa, medida em kW (quilowatts), é aquela efetivamente utilizada pelo equipamento para realizar o trabalho. Esse trabalho converte-se em, por exemplo, potência mecânica — no caso de equipamentos como liquidificadores e motores —, em potência elétrica — como nos chuveiros e nas torradeiras — ou em potência luminosa — como em lâmpadas e luminárias.

Já a potência reativa, medida em kVAr (quilovolt-ampere Reativo), é necessária para o funcionamento de transformadores, reatores e motores, sendo a parcela que é transformada em campo magnético.

No acionamento da alimentação por corrente alternada, há uma defasagem entre tensão e corrente, surgindo a potência reativa. Essa defasagem é chamada de fator de potência, sendo possível quantificá-la pela razão entre potência ativa e potência aparente.

Uma boa analogia para explicar essa relação é a comparação a um copo de chopp com colarinho. A potência aparente corresponde à altura total do copo, enquanto a reativa é a espuma, ou seja, a parte que não é possível beber. Já a potência ativa é o líquido, a parte mais importante e a que é viável consumir.

Qual é a relação entre fator de potência e consumo de energia?

O fator de potência indica a eficiência energética do circuito. Quando é elevado (próximo a 1), indica alta eficiência, ao passo que fatores de potência baixos (menores do que 1) se convertem em baixa eficiência energética.

Por que isso é importante? Porque reflete diretamente no consumo de energia. Equipamentos que tenham baixos fatores de potência geram grande perda de energia, facilmente percebida por meio do superaquecimento desses produtos, o que resulta em diminuição da vida útil e também em desperdícios.

Esse aquecimento ocorre devido às perdas de energia elétrica, proporcionais ao quadrado da corrente total. Com o aumento da corrente há o crescimento do excesso de energia reativa, o que resulta no incremento das perdas e no baixo fator de potência associado, aumentando o aquecimento dos equipamentos.

Além do superaquecimento, é possível que ocorram quedas de tensão acentuadas devido ao aumento da energia reativa, sobrecarregando a rede em determinados elementos e interrompendo o fornecimento de energia elétrica — principalmente quando a rede é fortemente solicitada. Observa-se esse fenômeno quando a intensidade luminosa das luminárias diminui.

A legislação brasileira permite que as contas de energia elétrica tenham um fator de potência mínimo igual a 0,92. Não ficar atento a essa exigência pode resultar em multas na fatura resultantes ao consumo de potência reativa além dos 8% permitidos.

 

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Como as luminárias de LED podem impactar na economia de consumo?

Ao adquirir uma luminária, é possível perceber a indicação da potência na embalagem. No entanto, essa não é a que efetivamente o equipamento consome, visto que ela indica a potência necessária para acender o produto — a potência ativa, enquanto que a aparente é perdida.

Para ilustrar esse fato, imagine uma luminária com as características a seguir:

  • potência indicada de 20W;
  • tensão de 220V;
  • corrente elétrica de 167mA;
  • fator de potência de 0,55 (ou seja, apenas 55% da energia é aproveitada).

Considerando que a corrente elétrica é a razão entre a potência e a tensão, a resultante consumida é de 91mA. Nota-se, então, que o valor calculado é diferente do indicado na embalagem do produto — devido ao fator de potência, que influencia na sua operação. Com isso, calculando a potência aparente, temos o seguinte resultado:

  • potência aparente = potência ativa/fator de potência
  • potência aparente = 20/0,55
  • potência aparente = 36,364W

Dessa forma, nota-se que, no total, a potência consumida pelo equipamento é cerca de 36W, e não apenas os 20W informados. Apesar da corrente total ser de 167mA, apenas 91mA são utilizados na potência luminosa, sendo o restante gasto em outras potências, como aquecimento etc.

Assim, as luminárias de LED geralmente têm um fator de potência mais alto do que as outras, iguais ou superiores a 0,92 — ideais para a redução de energia na indústria. Além disso, é necessário ficar atento ao conceito de lúmens e watts.

Lúmen é a quantidade de luz que a luminária é capaz de emitir em todas as direções, correspondente ao fluxo luminoso. Já o watt, conhecido também como potência, equivale ao consumo do equipamento, e não à sua capacidade de emissão de luz.

Apesar de serem conceitos e características diferentes, sua aplicação é simultânea. Boas luminárias apresentam a capacidade de fornecer uma alta taxa de lúmens consumindo um baixo valor de watts — medido a partir da eficiência luminosa expressa pela razão entre lúmens e watts.

Diferentemente das luminárias incandescentes e fluorescentes, as luminárias de LED não têm reator, e por sua vez, não geram calor — o que indica baixo consumo de watts, pois a maior parte da energia consumida é transformada em luz.

Assim, como exemplo comparativo, uma luminária incandescente que consome 100W produz um fluxo luminoso de 1507 lúmens, ao passo que uma luminária de LED com potência de 18W produz um fluxo luminoso médio de 1800 lúmens. Dessa forma, além da efetividade do fator de potência, o consumo é bem menor para produzir um fluxo luminoso maior.

Como escolher uma luminária de LED ideal?

Antes de escolher uma luminária de LED para a sua indústria, é necessário avaliar vários aspectos, como características de luminosidade, robustez mecânica, procedência do LED e da eletrônica da luminária. Além desses, os fatores que mais se destacam são as características elétricas, como a potência consumida, taxa de distorção harmônica e o próprio fator de potência.

Como mencionado, as luminárias de LED têm uma capacidade de produção de fluxo luminoso maior do que as outras, consumindo menos watts. Além da diferença potencial de iluminação, é importante ficar atento ao fator de potência, pois qualquer característica da luminária será afetada se esse for mais baixo.

Como exemplo, uma luminária de 100W que tem um fator de potência de 0,95 desperdiça 2,5 vezes mais energia do que uma luminária de 100W com fator de potência igual a 0,98. Já existem fabricantes que trabalham com fator de potência maior ou igual a 0,98, ou seja, muito próximo do ideal, gerando mais economia de energia na indústria.

A busca pela utilização de luminárias de LED, além da sustentabilidade, leva em conta principalmente o preço, mas a economia dessa solução se dá com o tempo — quanto maior for a vida útil da luminária de LED, maior será a economia gerada. Acima de tudo, é importante escolher um produto com boa procedência e características elétricas compatíveis ao que se busca.

O preço real de uma luminária de LED deve levar em conta não apenas o investimento inicial, mas o quanto ela vai consumir de energia ao longo de sua vida útil. Uma luminária mais eficiente, apesar dos custos mais elevados, pode garantir um melhor custo-benefício ao longo do tempo, gerando ao consumidor um retorno de investimento mais satisfatório.

Sobretudo, o conceito de fator de potência ainda é pouco discutido pelas empresas, mas se bem observado, pode resultar em grandes economias na conta de energia. A não observação do fator de potência mínimo de 0,92 pode gerar multas desnecessárias, além de uma utilização ineficiente dos recursos energéticos. As luminárias de LED surgem, então, como uma alternativa para aqueles que buscam eficiência e economia em um mercado cada vez mais disputado.

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