Os fatores das instalações

Durante as estimativas iniciais, etapas de planejamento e projeto, mesmo nas medições do comportamento de fontes e cargas em instalações elétricas, são definidos diversos fatores que constituem importantes variáveis do comportamento das cargas nas instalações. Estes fatores possuem diversas aplicações e podem ser úteis em aplicações em ações corretivas e modificações ou ainda servirem de referência em situações semelhantes em outros locais. Além de possuírem influências no custo e na qualidade da energia, também provocam impactos nas fontes de alimentação.

Normalmente, os coeficientes são adimensionais por serem definidos por relação de grandezas de mesma unidade. A terminologia “demanda” está sempre associada ao comportamento real (ou previsto) da carga, caso outra informação não seja associada, o termo é entendido como a demanda máxima em determinado período e, de uma forma geral, sua unidade é um múltiplo de watt no caso de potência ativa, apesar de poder ser apresentada em kvar em caso de demanda de potência reativa e KVA em demanda de potência aparente.

1) Fator de demanda (F.D.): é a relação entre a demanda real (ou estimada) e a potência total instalada, normalmente, aplicada para um quadro terminal que contempla a alimentação de diversos circuitos. A adoção de um fator de demanda para o quadro e, naturalmente, seu alimentador, não significa que cada circuito possuirá o mesmo fator de demanda.

FD=Demanda (W) / Potência instalada (W) –  FD<=1.

Se a potência instalada de um quadro for 100 kW e a demanda máxima medida ou estimada for 70 kW, o fator de demanda será, portanto, de 70%.

2) Fator de simultaneidade (F.Sim.): é a relação entre a demanda total de um grupo de cargas e a somatória da demanda de cada carga que compõe este grupo. Em uma instalação industrial, o fator de simultaneidade pode ser representado pela relação da máxima demanda medida no transformador e a soma das demandas máximas de cada um dos quadros que o transformador (ou quadro geral a ele associado) alimenta durante um mesmo período.

F.Sim.= (Demanda máxima grupo cargas) / Σ (demandas máximas das cargas individuais)  FSim <=1

3) Fator de Potência (FP): é a relação entre a potência ativa (W) e a potência aparente (VA). FP=P/S. Apesar de as regras da Aneel determinarem que a cobrança de excedente de energia deve ser calculada considerado somente a relação quadrática entre as potências ativa e reativa medidas em valores médios a cada hora do período de medição (mês), a definição que considera a relação da potência ativa em relação à aparente considera as correntes harmônicas na composição desta potência aparente, distinta, portanto, do modelo de tarifação. O fator de potência possui, portanto, importante participação na cobrança de energia reativa excedente pelas distribuidoras. Tem ainda forte impacto na qualidade da energia das instalações e sua correção adequada contribui para a mitigação da regulação de tensão e distorções harmônicas. A estimativa do fator de potência das cargas na etapa de projeto já pode definir as ações corretivas de compensação reativa e filtro de harmônicos. Por definição do modelo, se a carga é indutiva, 0<FP<1; se a carga é capacitiva 0>FP>-1.

4) Fator de Carga (FC): é a relação entre a demanda média registrada em um período (horas, dias ou mês) e a demanda máxima registrada no mesmo período. Os modelos atuais de tarifação definidos pela Aneel 414 consideram a medição das demandas a cada 15 minutos, e são calculados pela medição do consumo de energia nestes mesmos períodos de 15 minutos divididos por 1/4 de hora. Não se pode confundir com picos instantâneos de demanda nestes mesmos intervalos, portanto, cada demanda nos intervalos de 15 minutos representa, na verdade, a demanda média neste período e, ao final de um mês, o maior destes 2880 intervalos ou subdivisão será considerada a demanda máxima ou simplesmente demanda daquele mês. O fator de carga pode ser ainda medido e avaliado especificamente nos períodos de ponta, fora de ponta, etc. De uma forma geral, o valor da energia faturada (em R$) relacionada à energia consumida em kWh será tanto menor quanto mais próximo de 1 for o fator de carga.

Dmed=kWh/T; sendo “kWh” a energia consumida em período “T(h)”.

Dmax_n= Maior demanda de um conjunto de “n” demandas medidas em intervalos de 15 minutos durante um período T de amostragem ou medição.

FC = Dmed/Dmax_n       FC<=1.

5) Fator de Utilização (FU): aplicado a equipamentos, associado geralmente às capacidades destes equipamentos (potência) e sua utilização. Um transformador com 750 kVA de potência nominal, com demanda medida (máxima) de 500 kVA, possuirá um fator de utilização de 500/750=66%

6) Fator de Impacto (FI): Definido pelo modulo 8 do Prodist/Aneel a partir da revisão 8. É calculado pelas características das VTCDs (variação de tensão de curta duração) medidas nas entradas de energia de instalações no ponto de acoplamento comum (PAC) e considera as variações de tensão de curta duração e os intervalos relativos, obtidos com instrumentos adequados. Após a tabulação necessária durante o mês, as VTCDs e intervalos associados são ponderados e somados por método específico, obtendo-se, então, o fator de impacto. O valor será relacionado a um fator de impacto de base e se o resultado for maior que 1 pu merecerá ser avaliado pela companhia distribuidora responsável pela alimentação da planta. FI<1 representa uma situação tolerável e FI >1 a situação deverá ser passível de análise pela distribuidora.

7) Fator k de transformadores: utilizado na especificação e construção de transformadores que alimentarão cargas não lineares que contenham correntes harmônicas. Um outro coeficiente com a mesma terminologia e uso similar é utilizado para desclassificar transformadores que alimentam as cargas com correntes harmônicas. Duas terminologias semelhantes com aplicações distintas, uma relativa a norma UL(americana) e outra a norma BS (inglesa).

8) Fator de Serviço (FS): normalmente aplicado em motores elétricos, representa a capacidade de motores operarem em valores superiores à corrente nominal em função de atendimento a cargas acima da nominal, sem consideração de sobrecarga. Normalmente, os F.S., quando especificados, são da ordem de 1,15 ou 1,25 e são apresentados nas placas dos motores.

9) Fator de Crista (FC): representa a relação da corrente de pico na forma de onda senoidal (em geral de corrente) e o valor eficaz da mesma onda no mesmo ciclo. É utilizado para representar a severidade do conteúdo harmônico de cargas não lineares. Em uma carga linear, o Fator de Crista vale (raiz) de 2 (ou 1,4). O fator de crista pode atingir até 3 em cargas com alto conteúdo harmônico. Normalmente. o F.C. é utilizado na especificação de UPS que alimentará cargas não lineares.

Os fatores das instalações, se bem aplicados, são boas ferramentas na busca da segurança, economia e qualidade.

O gráfico da Figura 1 apresenta a medição em período aproximado de 14 dias em instalação industrial de alguns dos fatores acima definidos. Note que o fator de carga pode ser calculado pela relação da demanda média (da ordem de 300 kW) e a demanda máxima, da ordem de 700 kW. Neste caso, o FC é da ordem de 42%. A demanda média foi obtida pela integração da curva de demanda dividida pelo período em horas. O fator de utilização do trafo de 1500 kVA será a relação da potência aparente e a potência nominal do Trafo, portanto, 780/1500 ou 52%.