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Banco de condensadores para corregir el factor de potencia
Calcule los kVAr que necesita su planta, cuánto baja la corriente, cómo repartir el banco automático en pasos, si alguno entra en resonancia con el transformador y qué tensión ve el condensador con un reactor de desintonía.
IEEE 1036compensación y resonancia de bancos en derivaciónIEEE 18operación continua hasta 110 % de la tensión nominal
Resultados
— kVAr
— A
—
— V
— kVAr
— µF
Gráficas
- Orden de resonancia h
- Armónicos revisados
- Sintonía del reactor 1/√p
- Antes
- Con el banco
- Qc del banco
Cálculo y detalle
Cálculo paso a paso
Qué significa para su planta
Para qué sirve
Para hacer una primera estimación del banco antes de pedir cotizaciones: cuántos kVAr comprar, en cuántos pasos dividirlos y si conviene pedirlo desintonizado. También ayuda a entender por qué un banco que funcionaba bien empezó a fallar después de instalar variadores de frecuencia.
En Colombia el transporte de energía reactiva se factura según las reglas vigentes de la CREG, tanto por la reactiva inductiva en exceso como por la capacitiva cuando el banco sobrecompensa. Por eso importa tanto el tamaño total como el número de pasos: un banco fijo grande puede corregir en la hora pico y dejar la planta capacitiva de noche.
Cómo se calcula
IEEE 1036potencia reactiva del banco
Qc = P · (tan φ1 − tan φ2) · φ = arccos(FP)Es el triángulo de potencias, la relación que usan IEEE Std 1036 (guía de aplicación de condensadores en derivación) y los textos de sistemas de potencia.
Corriente y pérdidas
I = P / (√3 · V · FP)A potencia activa y tensión constantes, la corriente baja en la proporción FP1 / FP2, y las pérdidas I²R aguas arriba del banco bajan en 1 − (FP1 / FP2)².
Capacitancia por fase
Estrella: C = Q / (ω · VC²) · Delta: C = Q / (3 · ω · VC²)Con ω = 2πf, Q la potencia de los condensadores y VC su tensión entre fases. En estrella cada condensador ve VC/√3; en delta ve VC. Sin reactor, VC = V y Q = Qc.
IEEE 1036resonancia en paralelo
h = √(Scc / Qc) · Scc = 1 / (1/Sred + Z% / (100 · ST))Scc es la potencia de cortocircuito en el barraje del banco (IEEE Std 1036; Dugan y otros, Electrical Power Systems Quality). Sin dato de la red se toma Scc = ST / (Z% / 100). En un banco automático Qc cambia con cada paso, así que la resonancia recorre todos los órdenes entre el banco completo y un solo paso; por eso la gráfica los muestra todos. En estrella aterrizada se revisa también el 3.er armónico, porque la corriente de secuencia cero tiene camino por el banco.
IEEE 18110 % de la tensión nominal en operación continua
Reactor de desintonía
XL = p · XC · hsint = 1/√p · VC = V / (1 − p) · Qn = Qc · (1 − p) · (Vn / V)²El reactor sintoniza cada paso en 1/√p, por debajo del 5.º armónico, y la resonancia con la red queda siempre por debajo de esa sintonía: h = 1 / √(Qc(1 − p)/Scc + p). La tensión en el condensador sube a V / (1 − p), 7,5 % más con p = 7 %, así que el condensador se pide con una tensión nominal Vn mayor y con la potencia Qn a esa tensión. La herramienta avisa si VC supera la nominal y marca falla si supera el 110 % que IEEE Std 18 admite en operación continua.
Límites del cálculo
- Es una estimación, no un estudio. Supone carga equilibrada, tensión nominal y la resonancia de un solo barraje con el transformador como única inductancia.
- No considera otros bancos, cables largos, filtros existentes ni el amortiguamiento de las cargas.
- La franja de riesgo de ±0,5 alrededor de cada armónico es un criterio de esta herramienta para avisar, no un límite normativo.
- Solo revisa el límite de 110 % de tensión RMS. Los de 120 % de tensión de cresta, 135 % de potencia y 180 % de corriente de IEEE Std 18 dependen del espectro armónico y piden una medición.
- La potencia nominal de un condensador es a su tensión nominal: si lo instala a una tensión menor entrega Q · (V / Vn)².
- Antes de comprar, mida el perfil de carga y los armónicos y haga el estudio de calidad de potencia.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos kVAr necesito para corregir el factor de potencia?
Se calculan con Qc = P · (tan φ1 − tan φ2), donde P es la potencia activa en kW, φ1 el ángulo del factor de potencia actual y φ2 el del objetivo. Por ejemplo, 500 kW de 0,78 a 0,95 necesitan unos 237 kVAr. Use la demanda real medida, no la potencia instalada, y revise cómo cambia a lo largo del día para definir los pasos del banco automático.
¿Qué es la resonancia de un banco de condensadores con el transformador?
El banco y la inductancia del transformador y de la red forman un circuito resonante en paralelo. Su frecuencia, expresada como orden armónico, es aproximadamente h = √(Scc / Qc). Si queda cerca de un armónico que producen las cargas, como el 5.º o el 7.º de los variadores, ese armónico se amplifica y puede dañar los condensadores, disparar fusibles y distorsionar la tensión de toda la planta.
¿Cuándo necesita un banco de condensadores reactores de desintonía?
Cuando la planta tiene cargas no lineales importantes, como variadores de frecuencia, rectificadores u hornos, o cuando el cálculo de resonancia cae cerca de un armónico presente. El reactor en serie con cada paso lleva la resonancia por debajo del 5.º armónico, de modo que el banco ya no la excita. La decisión se toma con una medición de armónicos y un estudio de calidad de potencia.
Hacemos su estudio de calidad de potencia
Medimos el perfil de carga y los armónicos de su planta, revisamos la resonancia con el transformador y dimensionamos la compensación: pasos, desintonía o filtros, sin sobrecompensar.