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Banco de Capacitores

Uma outra abordagem no dimensionamento de bancos automático de capacitores.

Banco de Capacitores

É comum a solicitação dos clientes para dimensionamento e utilização de banco de capacitores com o objetivo de anular o valor da multa cobrado pelas concessionárias devido ao excesso de reativo, conforme legislação em vigor, porém, o que ocorre em muitos casos é que apesar da instalação do banco de capacitores, estando o projeto mal dimensionado, a correção se torna ineficiente e muitas vezes quando a instalação é mal avaliada, traz uma falsa impressão de que o problema está resolvido. Os bancos de capacitores podem até reduzir o valor da multa, o que por si só se mostra um bom investimento, porém quando o projeto é bem dimensionado, os resultados da correção do fator de potência podem ser muito melhores.

Não trata-se do objetivo deste artigo explicar como se dimensiona e para que serve o banco de capacitores, repassar o triângulo de potência, as vantagens da correção do fator de potência, o que é um controlador automático de fator de potência, etc. Pode-se encontrar essas informações facilmente na internet e com muita competência, portanto, o objetivo é trazer uma informação diferenciada para esse mesmo tema já debatido tantas vezes.

Como de praxe, após dimensionado a potência total do banco de capacitores, é importante determinarmos os estágios do nosso banco, e é justamente neste ponto onde encontramos com maior frequência erros que podem prejudicar o desempenho do banco de capacitores.

A maioria dos controladores automáticos de fator de potência possui 12 estágios, e por questões didáticas, e por ser o mais comum, vamos tratar deste tipo de controlador. Como forma ideal de divisão dos estágios, a potência total do banco deve ser dividida em várias partes e em potências diferentes, comumente da maior potência para a menor potência.

Em nosso exemplo, vamos supor que dimensionamos um banco de capacitores na potência total de 120KVAr, neste caso, a sugestão de divisão das potência é:

Estágio / Capac.

1 - 25KVAr

2 - 25KVAr

3 - 20KVAr

4 - 15KVAr

5 - 15KVAr

6 - 10KVAr

7 - 5KVAr

8 - 2,5KVAr

9 - 2,5KVAr

Total: 120KVAr

Dividimos esse banco nesta configuração, pois precisamos entender que o fator de potência varia conforme a carga, conforme a tensão etc. Também vale a pena citar que um determinado transformador não é totalmente utilizado (como costumamos levar em consideração quando dimensionamos um Banco de capacitores), portanto, bancos menores são necessário para efetuar o ajuste fino do fator de potência ajustado no controlador de fator de potência.

Outro ponto importante no dimensionamento do banco é quando precisamos da correção em vazio do transformador (que gera indutivo). Precisamos lembrar que para medição do fator de potência, geralmente para circuitos equilibrados, o controlador coleta informações de tensão (duas fases) e uma de corrente. Para medir a corrente utilizamos um TC (Transformador de corrente), onde deve circular por este TC pelo menos 10% do total da corrente do primário, ou seja, se o transformador for de 800A/5A, deverá haver uma corrente de pelo menos 80A no primário, caso contrário não haverá medição de corrente e o controlador do fator de potência medirá fator de potência igual a 1, logo, todos os estágios serão desligados não havendo nenhuma correção.

Essa é uma informação importante quando a planta tem sua grande carga desligada durante à noite e/ou finais de semana. Nesta situação o controlador automático pode não atuar e deixar de corrigir o reativo do transformador, que por sua vez será registrado o baixo fator de potência durante o período em que a instalação estiver desligada.

Tratando-se de fazer a correção de um transformador em vazio, devemos também dimensionar um banco para a correção deste reativo. Em geral, utilizamos 2% da potência do transformador, ou seja, se temos um transformador de potência de 500KVA por exemplo, o capacitor recomendado para correção em vazio é de 10KVAR. Essa potência pode ser incorporada ao nosso banco automático, logo, neste exemplo o estágio fixo é somado ao total e para este é necessário apenas as proteção do capacitor conforme tabela abaixo:

Estágio / Capac.

Bco Fixo - 10KVAr

1 - 25KVAr

2 - 25KVAr

3 - 20KVAr

4 - 15KVAr

5 - 15KVAr

6 - 5KVAr

7 - 2,5KVAr

8 - 2,5KVAr

Total: 120KVAr

Desta forma, para o nosso banco, foi mantido a potência de 120KVAr e o reativo do transformador em vazio será corrigido mesmo que o banco esteja desligado.

É muito comum um projetista ou montador não levar em consideração todos esses fatores e simplesmente adotar a divisão total do banco por valores iguais, ou seja, os 120KVAr dividido em 12 estágios de 10KVAr por exemplo. Neste caso teremos sérios problemas com a correção e o banco automático poderá ser ineficiente, visto que não terá como fazer ajustes finos, podendo o banco nunca conseguir chegar no valor do fator de potência ajustado no controlador. O que ocorre é que se ajustarmos o controlador automático para manter um fator de potência de 0,96 por exemplo, estando 90KVAr ativos já inseridos pelo controlador (9x 10KVAr) e o fator de potência medido estiver em 0,91 (sujeito a multa), pode ocorrer que com o acréscimo de mais um estágio (10KVAr) tornar o fator de potência capacitivo, fazendo com que o controlador retire o banco que acabou de colocar. Vale lembrar que fator de potência capacitivo não é ideal ou desejável, além de também estar sujeito a multas se estiver fora dos 0,92, também provocar sobretensões.

Como não foi abordado o dimensionamento do banco, deixo aqui uma recomendação; quando necessário dimensionar um banco de capacitores, deve-se verificar a existência de harmônicas na rede, assim como se deve levar em consideração o local onde o banco será instalado, pois incêndios causados por falhas em banco de capacitores não são raros, visto que os mesmos podem “explodirem” se ocorrer ressonância de uma determinada harmônica com os capacitores.

As empresas e montadores precisam atentar-se ao adquirir esse tipo de produto, visto que a grandeza trabalhada não é visível e possui diversas implicações que precisam ser cuidadosamente verificadas, como temperatura ambiente, material utilizado, liberação de calor etc. Se o banco automático de capacitores não for devidamente dimensionado e montado, os resultados esperados podem não ser atingidos e ainda pode-se gerar um elemento defeituoso em sua rede elétrica, trazendo graves consequências.