Fator de potência e demanda contratada na indústria

A fatura de energia de uma indústria não depende só do quanto ela consome. Duas outras grandezas pesam: a demanda contratada, que é a potência reservada junto à distribuidora, e o fator de potência, que indica quanto da energia que entra é aproveitada. Ultrapassar a demanda contratada ou ter fator de potência baixo pode gerar cobrança adicional, conforme as regras da distribuidora e da agência reguladora.

O que é demanda contratada?

É o valor de potência, em quilowatts, que a empresa contrata e que a distribuidora precisa manter disponível. Se a demanda medida passa do contratado, há cobrança adicional pela ultrapassagem. Se a empresa contrata mais do que usa, paga por uma capacidade que não aproveita. Acertar o valor depende de conhecer o perfil real de uso, hora a hora. Consumidores atendidos em média e alta tensão, o grupo A da regulação, que reúne a maioria das indústrias, contratam demanda. Na modalidade tarifária azul, há uma demanda contratada para o horário de ponta e outra para fora dela; na verde, há uma demanda única. A ponta é o período de poucas horas do dia, definido pela distribuidora, em que a energia e a demanda custam mais, e a escolha entre as modalidades depende do perfil de carga da planta. O conceito tem verbete no glossário, em demanda contratada.

O que é fator de potência?

É a relação entre a potência que realiza trabalho e a potência total que a instalação puxa da rede. Cargas indutivas, como motores, transformadores e reatores, puxam também energia reativa, que não realiza trabalho. Quando o fator de potência fica abaixo do limite regulatório, pode haver cobrança pela energia reativa excedente. Em termos simples, o fator de potência é a relação entre a potência ativa (kW), a que realiza trabalho, e a potência aparente (kVA), o total puxado da rede; a diferença entre as duas é a potência reativa (kvar). Na regulação brasileira, a Resolução Normativa ANEEL 1000/2021 fixa o valor de referência em 0,92 e avalia o fator de potência por hora, com cobrança da energia reativa excedente abaixo dele. As regras de cobrança, inclusive as janelas de horário, devem ser conferidas na regulamentação vigente e no contrato com a distribuidora. O verbete do glossário resume o conceito: fator de potência.

Quais campos da fatura olhar primeiro?

A fatura traz, em linhas separadas, o consumo de energia ativa por posto horário, a demanda medida e a contratada, a eventual ultrapassagem de demanda e a energia reativa excedente. Os nomes e a ordem variam por distribuidora, mas a leitura segue a mesma lógica. Se há valor lançado em ultrapassagem de demanda, o contrato ou o perfil de uso estão desalinhados. Se há energia reativa excedente, o fator de potência está abaixo da referência em alguns períodos. E a comparação entre a demanda medida e a contratada, mês a mês, mostra se a empresa paga por uma reserva que não usa. Guardar as faturas de pelo menos doze meses e organizar esses campos em uma planilha é o primeiro passo, e já indica onde a medição em tempo real deve começar.

Como medir demanda e fator de potência?

Com medidores de energia instalados na entrada geral e nos painéis das cargas principais, que registram potência e fator de potência ao longo do tempo. A fatura mostra um valor por mês; a medição mostra o perfil por hora, e revela em que momento o pico acontece e que carga o causa. Os medidores de energia dos painéis costumam falar Modbus, e a leitura deles por um gateway é descrita em Modbus, OPC UA e MQTT: como as máquinas enviam dados.

Qual a tabela de grandezas?

Como reduzir a cobrança extra?

Para a demanda, evitando que várias cargas grandes liguem ao mesmo tempo, o que a medição em tempo real e o alerta antes do pico ajudam a fazer. Para o fator de potência, identificando as cargas que o pioram e corrigindo, por exemplo, com banco de capacitores dimensionado para a instalação. Ambas as ações dependem de medição prévia para acertar o tamanho da correção. A potência do banco de capacitores sai da diferença entre as tangentes do fator de potência atual e do desejado, multiplicada pela potência ativa da carga, e o resultado precisa considerar a carga real, que varia ao longo do dia. Há ainda um cuidado de projeto: cargas que geram harmônicas, como inversores de frequência, podem entrar em ressonância com os capacitores, e por isso o estudo de harmônicas antecede o dimensionamento em instalações com muitas dessas cargas. Capacitor mal dimensionado é problema novo, não solução. A multa evitada é retorno duro, do tipo que sustenta a conta em como saber se um projeto de digitalização vai se pagar.

O que costuma piorar o fator de potência?

Os motores são a principal causa, e o que mais pesa é o motor que trabalha com carga muito abaixo da nominal. Um motor superdimensionado para a máquina que aciona consome praticamente a mesma energia reativa que um bem dimensionado, mas entrega pouca potência ativa, e o fator de potência cai. O mesmo vale para transformadores operando em vazio, como os de painéis ligados a cargas que ficam desligadas à noite e nos fins de semana. A medição por carga mostra quais são essas cargas, e a resposta nem sempre é capacitor: trocar um motor superdimensionado, desligar um transformador sem uso ou ajustar o regime de operação pode resolver o problema na origem, com menos custo e sem risco de ressonância.

Como acompanhar o resultado das ações?

Comparando as faturas de antes e depois, mas com cuidado: o consumo muda com a produção, e uma queda de gasto pode ser só uma queda de volume. Por isso o indicador mais confiável é o consumo por unidade produzida, que normaliza o efeito da produção, acompanhado da demanda de pico e do fator de potência medidos no mesmo período. A curva hora a hora, antes e depois da ação, mostra se o pico foi deslocado ou apenas reduzido. Com a produção contada no mesmo sistema da energia, a leitura deixa de depender de estimativa, e o resultado da ação pode ser apresentado ao financeiro com a mesma base de dados da fatura.

Quanto cada máquina e cada setor consomem?

Para saber quanto cada máquina consome, sensores de corrente e tensão, ou medidores de energia, são instalados no painel de cada máquina ou setor e medem a potência e o consumo ao longo do tempo. A escolha de onde medir parte da fatura e do diagrama elétrico: primeiro as cargas que concentram o consumo, como compressores, câmaras frias, fornos, injetoras e motores de maior potência. A curva de carga, hora a hora e por setor, somada até fechar com a entrada geral, mostra quais setores concentram o consumo; a diferença que sobra indica carga ainda não medida. A visão costuma revelar setores que gastam mais do que a produção justifica e cargas que funcionam em horários em que ninguém espera. A aplicação completa está em monitoramento de energia industrial.

O que é monitorar a qualidade da energia?

É acompanhar, além do consumo, as grandezas que dizem se a energia que chega e circula na planta está dentro do esperado: tensão, corrente, fator de potência, desequilíbrio entre fases, harmônicas e afundamentos de tensão. Esses fenômenos podem causar desligamentos de máquinas, aquecimento de motores e falhas em eletrônica sensível. A referência regulatória brasileira de qualidade da energia está nos procedimentos de distribuição da ANEEL, e o requisito aplicável a cada instalação deve ser conferido na norma vigente.

Como identificar desvios de consumo?

Pela comparação com uma referência. O consumo base, o que a fábrica gasta com as máquinas paradas, mostra o desperdício de fim de semana e de madrugada. O consumo por unidade produzida mostra se uma linha gasta mais energia para fazer a mesma peça. E a curva de uma máquina contra o seu próprio histórico mostra o equipamento que passou a consumir mais por desgaste: a corrente de um motor é também um sinal de condição, tema de monitoramento de corrente de motores elétricos.

Medir não reduz o consumo por si só. A medição é o começo do controle de consumo; a redução de desperdício depende de quem trata o que o dado mostra. O software de gestão de energia organiza esse trabalho e dá o registro que um sistema de gestão estruturado, como o da ISO 50001, exige, mas não o substitui.

O que a medição revela além da fatura?

Equipamentos ligados sem produzir, consumo noturno que não deveria existir, picos de partida simultânea e cargas que pioram o fator de potência. Em instalações com ar comprimido, o consumo contínuo do compressor também pode indicar vazamentos, perda que fecha a fatura sem aparecer em relatório e que o ponto cego da indústria descreve com os demais custos que ninguém registra. Quem pretende organizar a gestão de energia como sistema encontra a referência no verbete ISO 50001. Cruzar a energia com a produção contada, em kWh por peça ou por ordem, mostra se o consumo acompanha o que a linha entrega: a contagem pode vir de sensor, balança ou câmera, e o indicador de eficiência da linha, de OEE em tempo real. A aplicação completa está em monitoramento de energia industrial.

Perguntas frequentes

O que são fator de potência e demanda contratada?

Demanda contratada é a potência que a empresa reserva junto à distribuidora; ultrapassá-la gera cobrança adicional. Fator de potência indica quanto da energia que entra realiza trabalho; valores baixos indicam energia reativa em excesso e podem gerar cobrança extra. As regras e tarifas variam por distribuidora e modalidade tarifária, e devem ser conferidas na regulamentação e no contrato.

Como reduzir a demanda contratada?

Primeiro medindo o perfil real de uso, hora a hora, para saber qual valor a planta de fato precisa. Depois, evitando que cargas grandes liguem juntas, o que a medição em tempo real e o alerta antes do pico ajudam a controlar. Contratar menos só é seguro quando se conhece o pico real, para não pagar por ultrapassagem.

Qual o fator de potência mínimo exigido?

O valor de referência da regulação brasileira é 0,92, com avaliação horária, conforme a Resolução Normativa ANEEL 1000/2021. A cobrança de energia reativa excedente e as janelas de horário seguem a regulamentação vigente e o contrato com a distribuidora, e devem ser conferidas na fonte antes de definir a meta de correção.

Como corrigir um fator de potência baixo?

Identificando as cargas indutivas que o pioram e compensando a energia reativa, em geral com banco de capacitores dimensionado para a instalação. O dimensionamento errado pode causar problemas, e por isso depende de medição prévia e de projeto elétrico. Confira o limite regulatório vigente antes de definir a meta de correção.

A medição exige desligar a planta?

Nem sempre. Sensores de corrente do tipo alicate podem ser instalados sem desligar o circuito em muitos casos, mas isso depende do painel e das regras de segurança da planta. O levantamento técnico define o procedimento de cada ponto e indica onde uma parada curta é necessária.

Como medir o consumo de energia por máquina?

Instalando medidores ou sensores de corrente e tensão no painel de cada máquina, ligados a uma plataforma que calcula consumo, demanda e fator de potência. Com a produção medida no mesmo sistema, o consumo aparece por unidade produzida. Os pontos de medição são definidos em levantamento técnico.

O que é um sistema de gestão de energia industrial?

É o conjunto de medição, software e rotina que permite acompanhar o consumo por setor e por máquina, identificar desperdício e tratar os desvios. O sistema de medição fornece o dado; a gestão de energia, como a da ISO 50001, define os processos para agir sobre ele.