KW ou KVA, o que utilizar para a potência de um grupo gerador?

Ricardo Figueiredo

KW ou KVA?

Vamos falar agora a respeito de dúvidas recorrentes aos profissionais da área elétrica que lidam com grupos geradores:

• Devemos considerar KW ou kVA na hora de avaliar o carregamento de nosso grupo gerador? O que é KW e KVA?

• Existe uma relação entre KW e KVA?

• O Carregamento de um transformador pode ser avaliado da mesma maneira que o carregamento de um grupo gerador?

Definição de KW e KVA:

• KW é a Unidade de Potência Ativa. Abrimos um parêntese neste tópico para chamar a sua atenção para não confundir kW, que é a unidade de potência ativa com kWh que é a unidade de energia elétrica ativa, de consumo ativo. 

• KVA é a unidade da potência Aparente.

Mas..., o que é potência?

A física nos diz que a potência é a velocidade com que se realiza trabalho. 

Como exemplo temos que, a potência necessária para um elevador sair do térreo ao trigésimo andar em 1 minuto é o dobro da potência necessária para o mesmo elevador, com o mesmo peso realizar o mesmo percurso em 2 minutos.

Tipos de potências em sistemas AC:

Potência ativa: É a potência elétrica que realmente produz trabalho. É a potência que efetivamente se transforma em outro tipo de energia como: Movimento, Calor, Som e Luz. Sua unidade é o kW (Quilowatt). Um outro detalhe: Cargas puramente resistivas só demandam potência ativa.

Potência reativa: É a potência elétrica que produz campos elétricos ou magnéticos. Esta potência não realiza trabalho, pois é armazenada no campo magnético se for potência reativa indutiva ou no campo elétrico no caso de potência reativa capacitiva. 

Como estamos tratando de energia elétrica alternada, tudo que é armazenado em um ciclo é “devolvido” à fonte em outro, resultando em uma transferência nula de energia.

Temos potência reativa quando nossa fonte de energia elétrica alimenta capacitores ou indutores, potência reativa indutiva ou potência reativa capacitiva. Sua unidade é o KVAr (Quilo Volt Ampere reativo).

Potência Aparente: Já a potência aparente é a soma fasorial entre as potências ativas e reativas. Sua unidade é KVA (Quilo Volt-Apere).

Potência Ativa x Potência Reativa:

Com relação as potências ativa e reativa temos ainda:

• O motor, como maquina acionante, só fornece ou só “enxerga” a potência ativa em kW do total de potência aparente em kVA que é entregue à carga pelo grupo gerador.

• O Alternador, como máquina acionada, será responsável por fornecer toda a potência aparente  em kVA a carga.

Potência Aparente:

        




De forma gráfica podemos ver como se apresentam as potências ativa, reativa e aparente nas figuras abaixo:

A potência reativa forma com a potência ativa um ângulo de 90°. Sendo indutiva o seu valor é positivo e o seu fasor estará em sentido ascendente. Sendo capacitiva o seu valor é negativo e o seu fasor estará em sentido descendente. Em ambos os casos teremos um triângulo retângulo onde temos um ângulo Ø. O cateto adjacente deste ângulo será a potência ativa (P), o cateto oposto a potência reativa (Q) e a hipotenusa do triângulo será a potência aparente (S) que é a resultante ou soma fasorial das duas potências.

 Obs.: Fasor é um vetor que gira em torno de sua origem em sentido anti-horário.

O fator de potência será o cosseno deste ângulo Ø e será dado pela razão entre a potência ativa e a aparente. Será sempre este fator que considerará o quanto temos de potência ativa dentro do total de potência aparente e, por isto, é chamado de fator de potência.

Quanto mais baixo for o fator de potência menos potência ativa e quanto maior for o fator de potência mais potência ativa teremos dentro da potência aparente.

Analogia para o entendimento dos limites de potência de um grupo gerador:

Inicialmente imaginemos um caminhão Baú com as seguintes capacidades para transporte de mercadorias: 6m³ de volume e 10 toneladas de peso.

Primeiro carregaremos este caminhão com uma carga de chumbo que..., digamos, pesasse 10 toneladas e possuísse um volume de 3m³.

Teríamos que considerar que este caminhão já estaria carregado em sua capacidade máxima pois, apesar de possuir 3m³ de capacidade volumétrica livres, sua capacidade de transporte de peso já teria atingido o máximo e eu não poderia colocar mais carga em sua carroceria.

Em outro momento teríamos que carregar 6m³ de plumas que..., digamos, pesasse 4 toneladas. Neste outro exemplo teríamos ainda disponível 2 toneladas para carregamento do caminhão, mas não teríamos mais espaço interno na carroceria e, por isto, teríamos que considerá-lo, carregado.

Do mesmo modo que o caminhão baú possui dois limites de capacidade para transporte, o grupo gerador possui dois limites de carregamento: A potência ativa em que o limite é dado pelo motor e a potência aparente em que o limite é dado pelo alternador. O primeiro limite a ser atingido indicará que a máquina está em sua capacidade máxima.

Exemplo: Qual o limite de potência ativa de um grupo gerador de 500 kVA? Uma carga de 450 kW pode ser alimentada pelo mesmo?

Sabemos que a potência aparente multiplicada pelo fator de potência será igual a potência ativa, então 500 x 0,8 será igual a 400 kW. Nosso limite para potência ativa será 400 kW. Com vemos a seguir:

• P = S x FP

• P = 500 KVA x 0,8

• P = 400 KW

Como nosso grupo gerador suportaria, no máximo, 400 kW não poderemos alimentar uma carga de 450 kW.

E no caso de um transformador?

Não podemos comparar o dimensionamento ou o carregamento limite do transformador de uma subestação com o dimensionamento de um grupo gerador. Um transformador recebe energia elétrica e entrega energia elétrica em corrente alternada. Não ocorre conversão de um tipo de energia em outro como no caso dos grupos geradores. O corre, apenas, uma adequação da tensão de entrada e a tensão de saída. Por tanto, o limite máximo será dado em kVA não importando qual o percentual de potência ativa que esteja contido neste limite.

No próximo artigo veremos os regimes de potência para grupos geradores que são definidos pela norma ISO8528 e adotados mundialmente.

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