Cómo escoger una batería de condensadores con mediciones #1

Escoger que batería de condensadores necesitamos para compensar una instalación puede suponer un quebradero de cabeza a más de uno.

Aunque hay formas de hacer una estimación de la potencia de la batería de condensadores de forma más o menos rápida y sencilla (triángulo de potencias o con una factura eléctrica), estos métodos supone asumir ciertos riesgos, haciendo que la elección de la batería de condensadores sea incorrecta para la instalación.

La forma de minimizar esos riesgos es realizando mediciones con un analizador de redes eléctrico.

En este primer artículo veremos cómo determinar el escalonado de la batería de condensadores utilizando métodos estadísticos, con una parte teórica y otra práctica con un ejemplo.


Escalones de una batería de condensadores

Para escoger los escalones de una batería de condensadores necesitaremos los siguientes datos:

  • Curva de potencia reactiva inductiva trifásica (QIII)
  • Curva de potencia activa trifásica (PIII)

Existen otros factores que debemos tener en cuenta para el analisis:

  • Periodo de registro. El tiempo que estaremos tomando la medición. Este ha de ser lo más representativo del consumo habitual de la instalación.
  • Frecuencia de registro. Cada cuanto tiempo va a registrar el analizador de redes los valores medidos. Puede ser cada 15 minutos, 5 minutos, 1 minutos o hasta segundos, según la fluctuación de consumo de las cargas existentes.
  • Estacionalidad. Según el tipo de instalación, puede existir una estacionalidad en sus consumos. Por ejemplo, un hotel de costa no tendrá el mismo consumo en verano que en invierno.
  • Batería de condensadores existente. Si existe una batería de condensadores conectada durante las mediciones, influirá en las mediciones de potencia reactiva inductiva.
  • Punto de la medición. Normalmente las baterías de condensadores se instalan en cabecera de la instalación, pero si la instalación tiene diferentes acometidas o existe una larga distancia entre el punto de medición y el contador, puede influir en el análisis de las mediciones.
  • Tensión de red. En sistemas de compensación de AT puede existir restricciones para fabricar potencias pequeñas en función de la tensión del sistema. Esto afectará a la decisión de la potencia mínima.

Histograma

Para el estudio del escalonado partiremos de un análisis estadístico denominado histograma.

Un histograma es una gráfica de barras y una tabla de valores donde indican la frecuencia en que se repiten los valores de una variable continua dentro de unos intervalos o clases.

Con los valores de la potencia reactiva inductiva trifásica obtenemos la curva de potencia inductiva para compensar a un coseno de phi 1.

Si queremos la curva a otro valor de cos phi, simplemente debemos calcular los valores de potencia reactiva inductiva mediante la expresión:

potencia reactiva tangentes

RECOMENDACIÓN: No ajustar al cos phi límite de penalización. Cualquier variación o cambio de comportamiento en los consumos de la instalación puede suponer entrar en la zona penalizable.

El histograma se puede realizar con la herramienta de analisis de datos de Excel. Es la forma más rápida y cómoda.

Tamaño de los intervalos o clases

Uno de los aspectos que debemos determinar para hacer un histograma es el tamaño de los intervalos o clases.

Este factor es clave para ayudarnos ha hacer un correcto análisis. Intervalos con un tamaño puede restarnos información, e intervalos demasiado pequeños desvirtúa los datos y complicando también su análisis.

Podemos determinar el tamaño de forma subjetiva según nuestra experiencia o restricciones que puedan presentar los tamaños de los escalones, o mediante la expresión:

tamaño intervalo

donde utilizaremos el valor máximo y mínimo de potencia reactiva registrados y «k» que es el número de intervalos.

Este valor de k lo podemos determinar con el método de Velleman o el método de Sturges. El primero se suele emplear si hay menos de 100 registros, y el otro si hay más.

factor k Velleman

Factor k Sturges

Resultado histograma

Tras haber establecido el tamaño de los intervalos, ya podemos hacer el análisis de histograma en Excel.

gráfica histograma bateria condensadores
tabla histograma bateria condensadores

Obtenemos una gráfica y una tabla donde vemos la frecuencia de valores dentro de cada clase y el porcentaje acumulado que esta frecuencia supone respecto al total.

Vemos de esta forma en que intervalos de potencia reactiva está más tiempo la instalación.

Ponderación de los valores del histograma

Ahora bien, no debemos quedarnos solo con las potencias que están más tiempo están presentes en la instalación, sino también el peso que representarán en la lectura del contador eléctrico.

Para ello tomaremos el valor intermedio del intervalo o clase y lo multiplicaremos por el acumulado relativo obtenido del histograma para cada una de las clases.

Con este valor podemos calcular su peso relativo en el registro del contador. Tan solo debemos dividir el valor ponderado entre la suma de todos los valores ponderados, y multiplicado por cien.

De esta forma podremos ver claramente los intervalos de potencia más importantes que deberían compensarse.

cumplimentando histograma batería de condensadores

Espero que os sirva de ayuda, y ver como determinar de forma más objetiva cómo debería ser los escalones de la batería de condensadores de nuestra instalación.