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Opciones para la compensación
de energía reactiva

Los dispositivos que usan la electrónica de potencia (variadores de velocidad, rectificadores, UPS, hornos de arco, lámparas fluorescentes, entre otros) hacen circular corrientes armónicas por las redes eléctricas. Tales armónicos pueden interferir con la operación de muchos dispositivos, siendo los condensadores los más sensibles a tal fenómeno. Un alto nivel de contaminación causará en los condensadores condiciones anormales de funcionamiento envejeciéndolos prematuramente. Para evitar estos daños, deben escogerse diferentes tipos de compensación acorde al nivel de armónicos presentes en la red.

La solución puede ser de tres tipos (Standard, Soft Harmonic, High Harmonic), dependiendo del nivel de polución armónica en la red. Esta puede ser seleccionada como sigue:

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Fig. 1: Red eléctrica con cargas lineales y cargas armónicas.

1.- Acorde a la razón Gh/Sn.
1.1 Sn = 800 kVA P = 450 kW Gh = 50 kVA
Gh/Sn = 6,2%

Rango Standard
1.2 Sn = 800 kVA P = 300 kW Gh = 150 kVA
Gh/Sn = 18,7%

Rango Soft Harmonic
1.3 Sn = 800 kVA P = 100 kW Gh = 400 kVA
Gh/Sn = 50%

Rango High Harmonic
Sn
: Potencia aparente del transformador.
Gh: Potencia aparente de los receptores armónicos (variadores de velocidad, convertidores estáticos, electrónica de potencia, etc.).
Qc: Potencia de los equipos de compensación.
U: Voltaje de la red.


2.- Acorde al porcentaje total de armónicos de corriente (THD(i)) medidos.

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Fig. 2: Opciones para la compensación.

2.1 THD(i) x S/Sn < 5% Rango Standard

2.2 5 % < THD(i) x S/Sn < 10% Rango Soft Harmonic

2.3 10 < THD(i) x S/Sn < 20% Rango High Harmonic

Sn: Potencia aparente del transformador.

S: Carga en KVA en el secundario del transformador a mayor porcentaje de carga posible sin los capacitares conectados.


Necesidades de los clientes

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Fig. 3: Banco de condensadores con filtro de rechazo.

La siguiente tabla describe las soluciones típicas usadas en varios tipos de actividades. Sin embargo, siempre es recomendable hacer las mediciones en sitio para validar la solución.

Para la opción Standard y Soft Harmonic, se usarán condensadores del mismo tipo, ya que estos están diseñados para trabajar frente a estas condiciones. Para la opción High Harmony, en tanto, es necesario incluir en serie con el banco de capacitores (tipo High Harmonic) filtros de rechazo que permitan proteger los condensadores, manteniendo así la continuidad de servicio del banco instalado.

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Filtros de Rechazo

Los filtros de rechazo (DR, detuned reactors) se diseñan para evitar alguna amplificación de los armónicos que se presentan en la red y para proteger a los condensadores.


sch6.gif (1423 bytes)Datos técnicos

Opción de sintonía

La frecuencia de sintonía fr corresponde a la frecuencia de resonancia de la unión L-C.

sch7.gif (1262 bytes)Orden de la sintonía n.

Para una red de 50Hz:

La frecuencia de sintonía escogida debe asegurar que el espectro de la corriente armónica esté fuera de la frecuencia de resonancia. Lo más común son sintonías a la 3,8 ó 4,3 (se usan 2,7 para armónicos de orden 3).

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Fig. 4: Curva de impedancia en función de las frecuencias armónicas.

Los DR generan un sobrevoltaje en los terminales del condensador, por lo que deberán usarse condensadores de por lo menos 480V para una red de 400V.


Este circuito de derivación entre el conjunto L-C y la carga absorbe los armónicos y evita que circulen por la alimentación. A esta combinación de filtro de rechazo + condensadores la llamamos comúnmente filtro pasivo. En general, el filtro pasivo se sintoniza a una orden de armónico próximo al que se quiere eliminar. Cuando se requiere una reducción importante en la tasa de distorsión sobre una serie de órdenes, se pueden utilizar más filtros conectados en paralelo.

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Fig. 5: Banco de condensadores con filtro pasivo.

El uso de filtros de rechazo puede reducir la contaminación, absorbiendo parte de las corrientes armónicas generadas en la instalación eléctrica.

Las mejoras son particularmente notables cuando el orden del filtro se aproxima al dominio de las frecuencias armónicas. Un filtro de rechazo sintonizado a 215 Hz absorberá más armónico de quinto orden que un filtro de 190 Hz ó 135 Hz.

Si el grado de contaminación eléctrica excede los valores aquí expuestos, se requiere de otras soluciones como lo son los filtros activos y los filtros híbridos.

Por Félix Fernández, Product Application Engineer de Schneider Electric. felix.fernandez@cl.schneider-electric.com
Marzo 2007
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Comentarios acerca de este artículo
jhon arinson electro in dustria (02/04/2009)
disculpa lo siguiente es para edires un fovor como yo soy estudiante me toc hacer la cotizacion de un transformador de 50 kva sera que me hacen el fovor de enviarme la cotizacion gracias
Ricardo Osorio H. servielec (25/10/2008)
me gustaria saber que de cuantos kvar se debe instalar para corregir un factor de potencia que esta en 0,40 monofasico con un consumo aprox de 4.000 kilo w. hora.
Patricio Villa Fuentes Electriagua (15/10/2008)
Por favor.
¿De que capacidad es el condensador que debo instalar en una casa.Su potencia contratada es de 9.0 K.W, V=220 Corriente iductiva,3.0 KW.Factor de Potencia medido por la CGE. 0.78.
¿Las tablas para determinar el factor necesario para mejorar el factor de Potancia,en todos los textos quehe encontraso aparese una sola tabla ¿Esta tabla sirve para Monofasico y Trifasico?
Le agradeceria mucho me aclarara estas preguntas.
Gracias
Hector Arancibia Sertipe ltda. (07/08/2008)
Estimado,nos hemos encontrado en una empresa que esta eliminando los filros pues se estan incendiando lo cual les provoca un gran riesgo pues es una empresa de quimicos.
te agradeceria me contaras donde puedo encontrar informacion sobre este tema tan interesante pero poco considerado en algunas empresas.
desde ya te lo agradeceria.
ciro alfonso sandoval rico sena cucuta colombia (25/06/2008)
cotizacion para banco de condensadores con una carga de 42504 kw/h 28804 kvar y un fp 0.86
Cristián Guevara Vicuña E³ - Expertos Eficiencia Energética (03/06/2008)
Estimados:

- cordiales saludos

- fantástico lo que menciona el autor....pero...¿ha medido usted la potencia activa (kW) de sus bancos de condensadores?...se sorprenderá de los resultados

- aprenda a disminuir sus pérdidas comprando y leyendo el libro de mi autoría "Métodos prácticos para lograr ahorros de energía eléctrica", que acab de salir en segunda edición a la venta

- no es un libro barato, porque es único en el mercado. Además, aplicando UNA de los ejemplos (hay más de veinte diferentes) podrá lograr ahorros de energía de más de CIEN veces el valor del libro.

- sus pedidos por favor, al e-mail:

expertos.eficiencia@gmail.com

Atte.-
CGV
Diana Cogua U.P.T.C. (18/03/2008)
El articulo que publica es de vital importancia para una consulta que estoy realizando a cerca de los bancos de condensadores sobre los armonicos, le agradeceria si fuera tan amable de brindarme mayor informacion en cuanto a este tema.
Alejandro Contador López Maico Contador y Cía. Ltda. (16/11/2007)
Favor cotizar un equipo para un local don 220 Voltios. Chilectra nos cobra 18% adicional por caga reactiva. Tiene que ser algo barato de llegar y enchufar para que valga la pena. Razón debe ser el alumbrado con fluorescentes pues hay un compresor de 2 HP t una lavadora a presión que funcionan solo esporádicamente, 3 veces al día poor dar una idea.
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