Capacitor

Tá explicado!!!

- Foto extraída do facebook do Kelvin Bauermann.
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Rendimento e fator de potência. Qual a diferença?

Hoje tentarei explicar a diferença entre o rendimento e o fator de potência, uma dúvida que atinge muita gente que estuda eletricidade, pois fiz uma pesquisa e nao achei nada relacionado na web. Este tópico é destinado e recomendado para pessoas que tenham curso técnico, mesmo que em andamento.

Para vermos a diferença entre esses dois termos, muito semelhantes aparentemente, é necessário saber o que é cada um deles. Começarei pelo rendimento.

Uma máquina elétrica é um dispositivo capaz de transformar energia elétrica em outro tipo de energia, ou o contrário. Vou usar o exemplo de um aquecedor, que transforma energia elétrica em energia térmica. Acontece que um aquecedor nunca consegue transformar toda a energia elétrica recebida em calor, há perdas no processo de transformação, ou seja, parte da energia elétrica é transformada em ruído - muitas pessoas definem perda como calor, só calor, por ser a mais comum, o que é errado. Definiremos perda como sendo toda a energia transformada em qualquer outro tipo de energia que não seja a energia que desejamos obter. No exemplo citado acima, calor não seria uma perda, seria o único tipo de energia, energia térmica, que não seria perda nesse exemplo - o ruído é uma perda do aquecedor.

Podemos ver então que, em uma máquina elétrica, entra uma determinada potência, e sai outra, diferente da que entra, e menor, porque parte é perdida no processo. A figura abaixo ilustra isso.

Vemos que a cada processo de transformação de energia, um pouco de energia é perdido, e o resto é aproveitado. O rendimento (η) é a grandeza física - admensional - que mede a porcentagem da energia que é aproveitada. Essa porcentagem é dada pela razão entre e potência de saída e a potência de entrada, ou seja, η=Ps/Pe. Podemos também utilizar as definições, potência total, para a potência de entrada, potência útil, para a potência de saída e a potência perdida, que será mais adequado neste post. A potência total é a soma das potências útil e perdida, Pt=Pu+Pp. O rendimento mede o quanto de energia é aproveitado e o quanto é desperdiçado, o quanto a maquina elétrica rende.

Agora vamos ver o que é Fator de Potência.

Primeiro é importante salientar que existem máquinas elétricas resistivas e indutivas. Máquinas elétricas resistivas sempre têm fator de potência unitário, máquinas elétricas reativas possuem rendimento e fator de potência diferente de um, então, o que nos importa são as máquinas elétricas indutivas.

As máquinas elétricas indutivas também apresentam três tipos diferentes de potência: ativa, reativa e aparente.

• Potência ativa (P): É a potência que realiza o trabalho no circuito, a potência realmente utilizada.

• Potência reativa (Q): Esta potência serve apenas para criar um campo magnético que é essencial para o funcionamento de qualquer máquina elétrica indutiva. Ela não realiza nenhum trabalho, apenas gera o campo, porém, sem ela, o circuito não funciona.

• Potência aparecente (S): É a potência total de um circuito, a soma das potências ativa e reativa.

Obs.: A potência aparente é dada pela soma vetorial das duas potências, a potência total, citada no rendimento, é dada pela soma escalar das potências útil e perdida.

A figura abaixo representa a relação entre as três potências e o ângulo formado entre elas.

O Fator de Potência é o cosseno do ângulo formado pelas potências ativa e aparente, ou a razão entre a potência ativa e a potência aparente. É o que nos dá a relação entre e potência total de todo o sistema e a potência que realiza o trabalho.

Por essas definições muito semelhantes, as pessoas têm o costume de assimilar as potências do fator de potência com as potências do rendimento, potência total e aparente, pois as duas representam a soma das outras duas, mas vimos que a potência total é a mesma potência ativa. E as pessoas também assimilam a potência reativa com a potência perdida, e acham que a potência reativa é uma perda, mas a potência reativa não é uma perda.

Sem a potência reativa, o sistema não tem funcionalidade. Como considerar uma potência essencial uma perda? Eu concordo que uma potência reativa muito grande seja uma perda, pois não é necessário um campo muito grande para o sistema funcionar, essa potência extra poderia estar realizando trabalho, então, excesso de potência reativa é desperdício, mas a potência reativa em si não é uma perda.

Então, vimos que rendimento e fator de potência são grandezas diferentes. O rendimento serve para medir o quanto de potência é perdida no sistema de transmissão e transformação de energia e o quanto é utilizada de toda a potência recebida. O fator de potência serve para medir o quanto de potência realiza trabalho na transformação de energia do sistema indutivo e o quanto está sendo utilizada para criar o campo magnético indutivo de toda a potência recebida. É importante sempre tentar corrigir o fator de potência quando a potência reativa for muito elevada, afinal, nós pagamos pela potência aparente, então é melhor tirarmos o máximo proveito dela tendo a maior potência ativa possível.

Pelo fato de ser um assunto muito polêmico e o objetivo do meu blog é, não só informar, mas também adquirir conhecimento, estou inteiramente aberto a citações e opiniões alheias.

Como economizar energia elétrica

Hoje quero compartilhar com vocês uma experiência que me aconteceu há um tempo atrás. Um rapaz, muito bem vestido, perguntou se eu queria comprar um certo aparelho para diminuir a conta de energia elétrica, a conta de luz, sabe? Pois é, um aparelho que era instalado no contador e fazia a conta baixar, um valor significativo, segundo ele. Mandei o cara embora na mesma hora.

Por quê? Porque, como eu disse em meu último post, o que pagamos de energia elétrica depende de, e somente de, potência dos equipamentos elétricos que temos em casa e o tempo que estes ficam ligados. Todas as concessionárias vão calcular quanto você deve pagar de energia elétrica multiplicando a potência dos equipamentos elétricos utilizados e o tempo de uso deles, ou seja, E=P.t ( a energia elétrica consumida por um aparelho é igual à potência do aparelho multiplicada pelo tempo de uso do aparelho).

A questão é, se esses são os dois únicos fatores que influenciam na conta de energia elétrica, fica claro que só há duas maneiras de diminuir o valor da conta de energia, ou você diminui a potência, utilizando aparelhos com menor potência ou melhor aproveitamento (aparelhos com o selo procel do inmetro com a letra A), ou diminui o tempo de uso dos aparelhos elétricos, tome banhos mais rápidos e não esqueça aparelhos ligados sem ninguém utilizando, etc.

Essas são as duas únicas maneiras de diminuir o consumo de energia elétrica. Não há nenhum aparelhozinho que você instale no contador e faz a conta diminuir, como mágica (a não ser que você tenha motores ou equipamentos indutivos em casa, o que não deve ser o caso), ou você troca os equipamentos, ou você diminui o tempo. Não caia nessa que não funciona.

Claro que gatos ou gambiarras no contador para fazê-lo girar mais devagar vão diminuir sua conta de energia, mas eu estou falando de métodos que não são ilegais, métodos que tu não tenhas que pagar multa se a concessionária descobrir.

O chuveiro elétrico

Hoje quero falar sobre um mito que assombra aqueles que pagam a conta de energia elétrica. O Chuveiro Elétrico. O tal Vilão da Energia Elétrica.

Todas as pessoas têm receio em tomar banhos longos porque faz a conta de energia elétrica subir nas alturas, e eu não tiro a razão delas, porém, eu tenho duas novidades pra vocês:

• O chuveiro elétrico não é o equipamento que mais consome mais energia elétrica nas residências.

Isso mesmo. O chuveiro fica em segundo lugar nos equipamentos elétricos que mais consomem, perdendo para a geladeira - ou o freezer.

A quantia de energia elétrica gasta pelo equipamento é dada pelo produto da potência do equipamento em questão e o tempo que este fica ligado. Logo, para saber o equipamento que mais consome, além de analisar o que tem a maior potência, deve-se analisar o equipamento que fica mais tempo ligado durante o dia, e nisso o chuveiro perde feio para a geladeira.

Em uma casa com 4 pessoas, que tomam um banho por dia de 15 minutos cada banho, totalizam um tempo de 1 hora com o chuveiro ligado por dia. A geladeira se mantém trabalhando para manter os alimentos em uma temperatura fria em média 16 horas por dia.

Mesmo tendo uma potência menor que a do chuveiro, no fim das contas, acaba gastando muito mais.

(Isso nos leva a outra questão sobre economia de energia que falarei no próximo post).

• O chuveiro elétrico não é um vilão de energia elétrica.

A ideia intuitiva de vilão de energia elétrica é um equipamento que não aproveita bem a energia que recebe (Para quem não sabe, os equipamentos apresentam perdas elétricas). Existe uma potência de entrada no equipamento, que vem da rede, no equipamento ocorrem algumas perdas, a principal delas é o calor, e então tem a potência liberada na saída dele, que obviamente é menor que a que entrou.

Um equipamento onde entra 5.000W de potência, por exemplo, e dele saem apenas 2.500W, é um equipamento ruim, porque esses 2.500W que somem no equipamento não são utilizados, mas pode ter certeza que você paga por eles.

Os chuveiros elétricos convencionais encontrados nas residências têm um rendimento médio de 96%, ou seja, quase toda a energia que entra, sai, você não paga por desperdício, e 96% é um rendimento espetacular. Eu digo porque fiz um projeto no qual tentei desenvolver um chuveiro elétrico que gastasse menos energia elétrica - utilizando um transformador ao invés de uma resistência - acontece que esse um ano de pesquisa me serviu para apenas uma coisa, perceber que o chuveiro elétrico não gasta muito porque é um vilão, e sim porque são necessárias muitas calorias para se aquecer a água, e isso não acontece por mágica.

Quer aquecer a água, quase que instantaneamente, então tu vai ter que aplicar muita energia pra isso. O chuveiro elétrico faz isso sem desperdiçar praticamente nada, melhor do que usar um chuveiro indutivo, mais caro, e que vai gastar mais energia para aquecer menos água.

Então, fique feliz por ter um equipamento elétrico tão perfeito na sua casa!

Divisão Salomônica

Simeon Poisson foi um dos matemáticos mais geniais do século XIX. Tornou-se membro da Academia de Ciências da França em 1812 e em 1837 passou a integrar o Conselho Real da Universidade, com a função de dirigir o ensino da matemática em todos os colégios franceses.
Um dos motivos porque ficou famoso, foi por conseguir resolver um problema aparentemente simples. O desafio:

Divida entre dois amigos um jarro de vinho com 8 litros usando apenas outros dois jarros - um com 5 litros e outro com 3 litros - nenhum deles com marcas ou divisões.

Será que alguém aí consegue fazer essa divisão?

Texto extraído do site http://www.exatas.mat.br/desafio.htm que é um ótimo site pra quem quer desafios matemáticos. Há alguns muito interessantes lá.

Matemática

Aí vai uma questão de matemática extraída da OBMEP deste ano. Trata-se de uma das 4 operações básicas, a divisão.

Isso mostra que, com o passar do tempo, mais a matemática se afasta dos números, se voltando muito mais para a lógica.

Primeiro post

Eu acho irônico um blog sobre exatas. Porque se tu gosta de exatas tu gosta de cálculos e não de escrever. Mas como dizem, um time só de zagueiros não ganha jogo - ou só de atacantes. Então, eu tô aqui pra variar um pouco, dar uma descançada dos cálculos e escrever um pouco, pra ver se eu aprendo alguma coisa. x)