Banco de capacitores
Os bancos de capacitores são dispositivos que armazenam e liberam energia elétrica de forma controlada. Eles são projetados para compensar a potência reativa indutiva, comum em cargas como motores elétricos, transformadores e luminárias que estão presentes nas instalações elétricas. Ao introduzir capacitores no sistema, é possível diminuir a potência reativa, melhorando o fator de potência e consequentemente a eficiência energética. Caso ainda não saiba o que é o fator de potência ou como é realizada a sua correção, você pode ler nosso texto sobre isso no seguinte link: importância do fator de potência na distribuição de energia
Os bancos de capacitores podem ser classificados em:
- Fixos: Funcionam continuamente e são indicados para cargas com consumo constante de potência reativa, onde não há muita variação. Associado a ele deve haver um sistema de proteção para evitar fator de potência capacitivo.
- Automáticos: Operam de forma ajustável, ativando ou desativando os capacitores conforme a demanda de potência reativa. Possuem correção de fator de potência precisa e otimizada, ideal para locais onde há maior variação de potência reativa.
Imagem 1: Exemplo de banco de capacitores fixo
Dimensionamento do banco de capacitores
O dimensionamento do banco de capacitores é uma etapa crítica para garantir a eficácia do sistema e evitar problemas futuros. Ele segue os seguintes passos:
- Medição da potência reativa: Utiliza-se equipamentos de medição para determinar a potência reativa (kVAr) necessária para corrigir o fator de potência.
- Cálculo da potência ideal: Com base no fator de potência atual e no fator de potência desejado, calcula-se a potência reativa que o banco de capacitores deve fornecer. A fórmula básica é:
Q’ = P * tan(θ-θ‘)
Onde:- Q‘ é a nova potência reativa do sistema (kVAr);
- P é a potência ativa, que não é alterada (kW);
- θ é o ângulo correspondente ao fator de potência atual;
- θ’ é o ângulo correspondente ao fator de potência desejado.
- Potência fornecida pela capacitor: Obtemos então a potência que deve ser fornecida pelo capacitor por uma simples subtração: Qc = Q – Q’
- Cálculo da impedância: Com a potência do capacitor, calculamos a impedância do capacitor por: Zc=V²/Qc
Onde:- Zc é a impedância do capacitor que será utilizado (Ω);
- P tensão de linha do sistema (V);
- Qc potência do capacitor que calculamos anteriormente;
- Cálculo da capacitância: De posse da impedância (Zc), para calcularmos a capacitância basta aplicar a fórmula: C=1/(ωZ), resultado em Faraday (F). C é o valor de capacitância de todo o banco de capacitores, considerando o cenário de instalação trifásica, C deve ser dividido por 3 para obter o valor de apenas um capacitor do banco.
Onde:- ω é a frequência angular da rede, dada por 2πf, em que f é a frequência da rede (valendo 60Hz no Brasil)
- Por fim, sabendo o capacitor necessário para corrigir nosso fator de potência ao valor desejado, basta comprá-lo e instalá-lo. O exemplo dado foi para dimensionamento de um banco de capacitores fixo.
Conclusão
Mostramos de forma simplificada como podemos dimensionar um banco de capacitores para uma instalação que está sofrendo com potência reativa indesejada. Isso nos evidencia a importância dos bancos de capacitores e como eles podem ser uma solução muito útil para corrigir o fator de potência de uma instalação, reduzindo essa potência reativa e garantindo uma melhor eficiência energética.
Referências
NILSSON, James W; RIEDEL, Susan A. Circuitos Elétricos. 10ª Edição. Pearson, 2016.
