Cómo escoger una batería de condensadores – Matriz RFD

Vale, te lo has currado un montón analizando las facturas eléctricas de tropecientos meses de tu cliente, y hecho durante varios días o semanas registros con tu analizador de redes eléctrico, todo para determinar la potencia reactiva a compensar y eliminar así la penalización por energía reactiva.

De acuerdo, hasta aquí todo bien, pero falta el último paso, que es escoger la batería de condensadores que mejor se adapta a la necesidades de cliente y su instalación.

Bien, para eso te voy a explicar como escoger la batería de condensadores la matriz RFD. ¡Vamos a verlo!


Factores de selección de una batería de condensadores

A la hora de escoger una batería de condensadores se han de tener en cuenta 3 factores fundamentales:

  • Resonancia (R). Es el riesgo de que pueda producirse una resonancia paralelo al instalar la batería de condensadores con el sistema eléctrico y la presencia de cargas distorsionantes
  • Fluctuación de cargas (F). Que tan rápido es el consumo de las cargas conectadas. No es lo mismo la variación de consumo de un motor eléctrico que el de una máquina de soldar.
  • Desequilibrio (D). No solo se refiere al consumo de corrientes, sino al desequilibrio de potencias en cada línea, el cual puede condicionar el correcto proceso de compensación.

Matriz RFD

Ahora representamos los 3 factores en una matriz 3D, la cual nos ayudará a escoger el equipo de compensación de energía reactiva correcto.

Matriz RDF selección batería condensadores

Riesgo de resonancia paralelo

En este eje valoramos el riesgo de resonancia paralelo. Este lo podemos analizar a partir de mediciones en cuanto observemos el comportamiento del sistema eléctrico sea más duro o blando.

Si no queremos hacer un análisis ten completo, puedes tomar como referencia los valores de THDU% y THDI% a mayor nivel de carga, y calcular la frecuencia teórica de resonancia.

Mi consejo es que para instalaciones donde observemos niveles de THDU% mayores a un 3%, y un THDI% a plena carga superiores a un 15%, la batería de condensadores sea con filtro de rechazo. Remarcar lo de «plena carga», ya que el THDI% en condiciones de baja carga pueda ser más alto que un 15%, pero no seria tan significativo.

Si observas que sin equipo de compensación los niveles de THDU% son superiores a un 5%, el filtro de rechazo debería ser reforzado en sintonía (bajar aun más la frecuencia de sintonía del filtro).

Rapidez de fluctuación de cargas

En este otro eje valoramos con que rapidez va a tener que actuar la batería de condensadores, y por tanto, determinando que elementos va a emplear para realizar la maniobra.

Cargas tipo máquinas de soldar, prensas, grúas, ascensores, … tienen consumos elevados de energía reactiva en cortos periodos de tiempo, los cuales requieren conectar los condensadores de forma rápida y controlada.

La valoración la puedes hacer teniendo en cuenta y preguntando el tipo de maquinaria existente en la instalación o realizando un análisis de la fluctuación de carga para determínalo más exactamente.

Si hay cargas anteriormente mencionadas o del análisis se observa que las cargas fluctúan en menos de 1 segundo de forma sustancial, es conveniente instalar baterías de condensadores con maniobra por tiristores, los cuales permiten una maniobra mucho más rápida y controlada que un contactor.

Desequilibrio de potencias

Y por último tenemos el eje con el desequilibrio de potencias. Esta tercer factor condicionará el uso de un regulador de factor de potencia con medida con 1 transformador de corriente (método más habitual y tradicional) o bien con medida con 3 transformadores de corriente (más preciso).

El regulador es el encargado de enviar la orden de maniobra a los contactores o tiristores a partir de la medida de tensión y corriente.

Empleando un transformador de corriente el regulador presupone que el sistema está equilibrado, con lo que la precisión de la compensación de energía reactiva estará condicionado a este hecho. Si por contra el sistema está desequilibrado y el transformador de corriente está midiendo la línea con menor o mayor consumo de corriente reactiva, se producirá un efecto de subcompensació o sobrecompensación.

Si subcompensamos podemos entrar en la zona de penalización, y por tanto la batería de condensadores no realiza correctamente su trabajo. Y por otro lado, si sobrecompesamos puede tener penalizaciones por consumo de energía reactiva capacitiva.

Un análisis rápido puede ser viendo o preguntando la cantidad de cargas monofásicas en la instalación (sobre todo de tipo IT), o bien con un análisis del desequilibrio de potencias más detallado con mediciones.

Mi consejo es que utilices un regulador con medida trifásica con tres transformadores de corriente. La compensación será más precisa, y por un poquito más podrás tener más prestaciones que un regulador que utiliza solo un transformador de corriente. Apenas lo vas a notar en el ROI.

BONUS: Escalonado

Hay un cuarto factor que no condiciona a los otros tres, pero que si es importante a tener en cuenta y es el escalonado o composición de pasos que forma la batería de condensadores.

Aquí puedes realizar una análisis del escalonado optimo de la batería de condensadores con mediciones, o bien seguir la regla del 10%. Es de cosecha propia y suele ser bastante fiable para potencias a compensar de más de 80-100 kVAr)

Esta regla dice que el primer escalón (el más pequeño) sea de una potencia aproximada al 10% de la potencia total de la batería de condensadores. Por ejemplo, si la batería ha de tener una potencia de 250 kVAr, pues el primer escalón seria recomendable que fuera mínimo de 25 kVAr (o menos). Siguiendo el ejemplo, la composición podría ser de 2×25+4×50 kVAr, dando los 250 kvar.