No mundo atual dependemos da energia elétrica para realizar nossas atividades. Computadores, celulares e todos os dispositivos eletrônicos demandam de uma potência elétrica para funcionar.
Neste artigo abordaremos de forma completa, todos conceitos que envolvem o cálculo e dimensionamento de potência elétrica e como utilizá-los na prática, tanto para área elétrica, quanto para a eletrônica.
O que é potência elétrica?
A potência elétrica basicamente é a energia necessária para transformar energia elétrica em outro tipo de energia, por exemplo, um LED que transforma a energia elétrica em luz ou um motor que transforma a energia elétrica em movimento.
A energia elétrica que um dispositivo utiliza para converter uma energia em outra, é conhecida por potência elétrica. Geralmente a potência elétrica é medida em Watts, porém pode ser expressa em Quilowatts (kW) ou Megawatts (MW).
Nos equipamentos elétricos, por exemplo uma lava-louça, a potência que ela consome sempre estará representada na etiqueta com as informações do produto.
Os produtos que mais consomem em uma residência atualmente são:
- Chuveiro Elétrico (5500W)
- AirFryer (1500W)
- Microondas (1500W)
- Ferro de passar ( 1000W)
Como dimensionar a potência elétrica?
Para dimensionar a potência elétrica de um dispositivo, podemos nos apoiar a uma dedução Lei de Ohm, que descreve que:
P = V x I
Onde P é a potência elétrica, V é o valor da tensão elétrica aplicada e I é o valor da corrente elétrica que flui pelo circuito. Também é válido considerar uma outra dedução da equação que diz:
P = R x I2
Onde nesse caso R é o valor da resistência da carga do circuito e os parâmetros P e I são os mesmos vistos na primeira dedução.
Sabendo a fórmula para calcular potência elétrica, é possível então dimensionar a potência em Watts de qualquer dispositivo elétrico que se saiba os parâmetros.
Tipos de Potência Elétrica
A potência elétrica é dividida em três tipos: Potência Ativa, Reativa e Aparente. Na engenharia cada uma é utilizada para uma finalidade e todas possuem sua devida importância.
- Potência Ativa (P):
É a potência elétrica que é realmente convertida em trabalho útil, como iluminação, aquecimento, movimento mecânico, etc. É medida em Watts (W) ou em unidades maiores, como quilowatts (kW) ou megawatts (MW).
- Potência Reativa (Q):
É a potência elétrica que não é convertida em trabalho útil, mas sim em campos elétricos e magnéticos. Ela é necessária em circuitos com componentes indutivos ou capacitivos, que armazenam energia elétrica. A potência reativa é medida em volt-ampère reativo (VAR).
- Potência Aparente (S):
É a soma vetorial da potência ativa e da potência reativa em um circuito elétrico. Ela é medida em volt-ampère (VA) e representa a quantidade total de energia elétrica fornecida ao circuito.
A potência aparente é importante para o dimensionamento de transformadores, cabos e outros componentes elétricos que precisam suportar a energia total fornecida ao circuito.
A imagem a seguir representa o triângulo das potências, onde se aplica às relações vetoriais do triângulo para definir a relação entre as potências que definimos acima.
Nesta imagem, podemos ver que entre o vetor da potência ativa e da potência aparente, surge o ângulo PHI, este ângulo representa o fator de potência, outro importante parâmetro para verificar o quanto da energia de fato está sendo aproveitada.
O fator de potência varia de 0 a 1 e quanto mais próximo de 1, maior é o aproveitamento da energia utilizada para realizar trabalho útil. Quanto mais próximo de 0 pior é o aproveitamento, exigindo que seja verificado o porquê deste fato.
Tendo essa teoria em mente, podemos agora aplicá-la para em qualquer sistema elétrico para saber qual a potência está sendo consumida
Como dimensionar potência na prática
Exemplo 1 – Cálculo de cabos para circuito de iluminação:
Vamos imaginar uma situação de um profissional da área elétrica que precise estimar os parâmetros de um circuito de iluminação de uma residência simples. Para este caso é necessário determinar pontos importantes como:
- Tensão da rede;
- Número de pontos de luz;
- Potência utilizada em cada ponto de luz;
- Bitola do cabo que será utilizado.
O projeto elétrico residencial utilizado é exibido abaixo:
A primeira coisa a ser feita nesse circuito é supor qual será a tensão utilizada para alimentar as luzes. Sabemos que no Brasil, utilizamos as tensão de 127V e 220V, porém, podemos então selecionar qualquer um destes valores, onde para este exemplo usaremos 127V.
O segundo passo é determinar o números de pontos de luz que serão utilizados. Como podemos ver na imagem são 8 pontos de luz:
Cada ponto deverá fornecer uma determinado potência, como pode ser visto no diagrama:
- Área de serviço – 100W
- Dormitório 2 – 160W
- Cozinha – 160 W
- Copa – 100W
- Hall – 100W
- Banheiro – 100W
- Dormitório 1 – 160W
- Sala – 100W
Para determinar a potência total deste circuito de iluminação devemos somar o consumo total de todos os cômodos, resultando numa potência total de 980W.
Por fim, com os dados em mãos, podemos determinar o valor da bitola do cabo que será utilizado através da teoria do cálculo de potência elétrica.
Sabemos que o cabo deve ser dimensionado pela corrente máxima que fluirá por ele, sendo assim isolamos a corrente na equação da potência elétrica:
P = V x I -> I = P / V
Substituindo os valores temos:
I = 980W / 127V = 7,71 A
De acordo com a tabela abaixo, baseado na norma NBR 5410/2004, para até 14A podemos utilizar um cabo de 1 mm de seção que atenderia este caso.
Exemplo 2 – Dimensionando uma fonte de alimentação para fita de LED:
Outro exemplo comum nos dias de hoje é a implementação de fitas de LED.
Geralmente estas fitas podem ser diferentes para cada aplicação, variando o número de leds que é instalado, alterando a potência exigida da fonte de alimentação.
A fonte de alimentação, por sua vez, não acompanha a fita de leds, ficando por conta do profissional da área eletrônica determinar qual o melhor modelo para cada caso.
Vamos apresentar aqui alguns modelos de fita de LED que existem no mercado e que servem para exemplificar alguns parâmetros que temos disponíveis.
| Modelo de fita | W /metro | |
| 1 | Fita LED com 300 LEDs por rolo (60 LEDs /m) | 2,5W |
| 2 | Fita LED com 300 LEDs por rolo (60 LEDs /m) | 8W |
Supondo que no caso anterior o proprietário do projeto decidiu instalar fita de LED ao redor do dormitório 1, que possui 3m x 3m. Para atender o requisito do projeto precisaríamos de 12m de fita de LED.
Com base nos dados da tabela acima podemos dimensionar uma fonte para este projeto. Sabendo da necessidade solicitada, podemos multiplicar os valores da tabela da primeira fita de leds.
| Modelo de fita | W/total | |
| 1 | Fita LED com 300 LEDs por rolo (60 LEDs /m) | 30W |
| 2 | Fita LED com 300 LEDs por rolo (60 LEDs /m) | 96W |
Comercialmente temos fontes com potência que varia de 15W e podem chegar até mais de 1000W.
Para a primeira opção podemos selecionar uma fonte com potência maior do que 30W, ou podemos dividir o circuito em partes iguais e selecionar uma fonte com uma menor potência.
Uma fonte que atenderia esse caso, é o modelo LRS-35-12 da Meanwell de 12V – 36W.
Para o segundo caso, como é exigido uma potência maior, uma decisão que pode e deve ser feita a fim de economizar com o valor da fonte de alimentação, seria dividir o circuito em 2 partes e alimentá-lo com fontes diferentes.
Neste caso seria recomendado duas fontes de 50W, onde cada uma iria cobrir metade dos valores desejados no projeto. Sendo assim um bom modelo que poderíamos utilizar neste caso é outra fonte do fabricante Meanwell do modelo LRS-50-12 que também fornece 12V e suporta fornecer até 50W.
Considerações Finais
Pudemos verificar neste artigo a aplicação teórica e prática de como calcular a potência elétrica de dispositivos e equipamentos elétricos. O cálculo de potência elétrica é uma habilidade essencial para profissionais que trabalham com sistemas elétricos, engenheiros eletricistas, eletricistas industriais e técnicos em eletricidade.
É fundamental compreender e aplicar corretamente estes princípios para garantir a eficiência, a segurança e o desempenho adequado dos sistemas elétricos.
Espero que você após ler este artigo se sinta preparado e apto a dimensionar qualquer sistema que envolva potência elétrica. Até a próxima, nos vemos nos demais artigos do blog.
