Todo engenheiro eletricista deve ter uma boa familiaridade com máquinas, equipamentos e as suas unidades de medidas. O profissional pode trabalhar diariamente com equipamentos de média a alta complexidade, por isso, entender a diferença entre kVA, kW, kVAr e fator de potencia é primordial.

Esse conhecimento é muito importante nas atividades diárias, uma vez que, se os cálculos são feitos de maneira equivocada, todo o projeto estará sob sérios riscos.

Assim, para garantir que você não terá problemas com isso, veremos neste conteúdo o que cada uma dessas unidades de medida representa, os cálculos envolvidos para se chegar nos valores e quais são as principais diferenças entre os conceitos. Acompanhe para conferir!

Qual é a diferença entre kW, kVA e KVAr?

Empresas de diferentes segmentos precisam contar com energia em todos os momentos, de forma confiável e segura. Com isso, surge a necessidade em contratar um gerador.

No entanto, a primeira questão que será feita para essa compra é a seguinte: “qual tamanho de gerador que você precisa?”.

O tamanho de um gerador é medido em quilovolt-amperes (kVA), mas como kVA não é um termo amplamente conhecido fora da indústria de geradores, pode ser confuso identificar qual tamanho atende a sua necessidade. Você pode, no entanto, saber quanta energia você precisa em quilowatts (kW) — a partir desse dado, já é possível determinarmos o tamanho em kVA.

A unidade de medida kW, ou quilowatt, é bastante utilizada para verificar a quantidade de potência gerada por uma máquina, como o gerador, e representa a quantidade de “potência real” de um sistema elétrico. Isso mostra quanta energia está sendo convertida em saída útil e funcional.

A potência ativa é a “potência real” e refere-se à verdadeira potência elétrica que é convertida em energia mecânica, como um motor que aciona uma bomba, por exemplo. Ela é medida em watts, representada pela letra W, sempre em maiúsculo. Também pode ser usado o termo kW — em que a letra “k”, em minúsculo, representa 1000 unidades, ou seja, 1000 watts.

O kVA, ou quilovolt-ampere, por outro lado, é a unidade de potência "aparente". Se o kW é quanta energia você pode trabalhar, o kVA informa quanto está sendo usado no sistema como um todo. Em um sistema 100% eficiente, kW seria exatamente igual a kVA. Sabemos, porém, que nenhum sistema elétrico é completamente eficiente na prática, pois nem toda energia aparente será convertida em trabalho útil.

A potencia reativa, por sua vez, não é responsável por gerar trabalho. Dada em kVAr (que significa kilovolts- Ampes- Reativos) ela é usada para manter ativo o campo eletromagnético em motores, transformadores, geradores e demais componentes do sistema. Ou seja, atua entre o gerador de energia e a carga em si. Também é considerada aqui a potência dissipada - causada, por exemplo, pelo atrito de movimentação de componentes.

O que é o fator de potência?

Dado que o total de potência necessária para o funcionamento de um equipamento elétrico é maior do que se gasta para executar o trabalho, podemos calcular a eficiência da máquina, ou seja, o seu fator de potência. Basicamente, ele leva em consideração a relação entre a potência ativa e a potência aparente.

A eficiência elétrica é normalmente expressa como um fator de potência entre 0 e 1, portanto, quanto mais próximo o fator de potência for de 1, mais eficientemente o kVA será convertido em reais quilowatts. O cálculo para se encontrar esse fator se faz da seguinte forma:

Fator de potência = kW / kVA

Para exemplificar esse cálculo, imagine a potência total que um transformador necessita para atender uma carga útil de 800kW, seguindo um fator de potência de 0,8. Nessas condições, a potência seria:

kVA =  kW / fator de potência = 800 / 0,8 = 1.000 kVA

Para representar essa relação entre a potência aparente e a potência ativa, podemos usar um triângulo retângulo. A potência ativa é desenhada no eixo x, horizontal (0º). A potência reativa está a 90º da potência ativa, então, é representada no eixo vertical. Já a hipotenusa do triângulo retângulo é representada pela potência aparente.

O ângulo formado entre a hipotenusa e o eixo x (potência ativa), é definido pela simbologia Φ. Sendo assim, o fator de potência é calculado como o cosseno do ângulo (Φ). Para simplificar basta aplicar a seguinte fórmula:

Fator de potência = kW / kVA = cos Φ

Bom, agora que nós já falamos sobre a potência ativa e reativa, além do fator de potência, podemos falar sobre a relação entre essas medidas.

Qual é a relação entre kW, kVA, kVAr?

Existe uma relação entre o kW, kVA, kVAr que nos permite calcular qualquer uma das potências, desde que saibamos, pelos menos, o valor de outras duas. Essa relação é descrita pela seguinte fórmula:

kVA² = kW² + kVAr²

Analisando a fórmula acima podemos lembrar do teorema de Pitágoras, em que a soma do quadrado dos catetos é igual à hipotenusa ao quadrado. A relação entre kW, kVA, kVAr é a mesma para qualquer triângulo retângulo.

O kVA pode ser obtido tomando a tensão média para as 3 fases e a corrente média para as 3 fases, multiplicando-os e, depois, multiplicando novamente esse resultado pela raiz quadrada de 3 — que é 1,73 para um sistema de energia trifásico. Em seguida, divide-se o valor encontrado por 1.000 para obter o quilo VA:

Enfim, ao longo deste artigo apresentamos os conceitos que os profissionais que trabalham com máquinas elétricas, como os geradores de energia, devem conhecer a fundo. Além disso, destacamos a diferença entre kVA, kW, kVAr e fator de potência.

Então, depois desta leitura, sobrou ainda alguma dúvida? Deixe aqui o seu comentário sobre o tema ou a sua sugestão e participe agora mesmo da discussão!