Selección, instalación y mantenimiento de banco de condensadores

1. Selección, instalación y
mantenimiento de banco de
condensadores
Ing. Deiner López
Líder de Subestaciones
Transequipos S.A

2. Introducción – Banco de condensadores
Es una agrupación de varios condensadores idénticos interconectados en paralelo
o en serie entre sí según sea la necesidad

3. Como saber si es necesario un banco de condensadores
• Detección de cobro de energía reactiva en la factura
• Estudio de calidad de energía
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Potencia(kVAr)
Potencia Reactiva

4. Como saber si es necesario un banco de condensadores
RESOLUCIÓN CREG 108 DE 1997

5. Como saber si es necesario un banco de condensadores
Estudio de calidad de energía
Cos φ - Factor de Potencia.
El Cosφ no es más que el coseno del ángulo φ que forman la potencia activa (P) y la aparente (S) en el
triángulo de potencias tradicional.
En un sistema eléctrico de corriente alterna con ondas senoidales perfectas la descomposición de la
potencia aparente en la suma de dos vectores da como resultados un triángulo rectángulo, en el que las
componentes se encuentran en los ejes de los números reales y los imaginarios:
Aplicando triángulo de Pitágoras y relaciones trigonométricas, obtenemos:
El coseno solo depende de las potencias activa (P) y reactiva (Q).

6. Como saber si es necesario un banco de condensadores
El Factor de Potencia (FP) es la relación entre las Potencias Activa (P) y Aparente (S). Si la onda de corriente
alterna es perfectamente senoidal, FP y Cosφ coinciden.
Si la onda no es perfecta S no estaría únicamente compuesta por P y Q, sino que aparecería una tercera
componente suma de todas las potencias que genera la distorsión. Estas corrientes armónicas, junto con la
tensión a la que está sometido el conductor, da como resultado una potencia (D).
En el prisma completo veremos dos ángulos φ, γ: Ahora el ángulo importante no es φ ya que no tiene en
cuenta a D, sino γ.
Atendiendo a la definición de Factor de Potencia, como la relación entre P y S obtenemos la siguiente
expresión:

7. Tipos de bancos de condensadores
Banco de condensadores fijo:
• Realiza la compensación reactiva dados cálculos y
medidas puntuales.
• Consta de uno o más pasos con protecciones y
pilotos indicadores de cuales están en operación.
• Dichos pasos se pueden activar de manera manual
por medio de selectores respectivamente para cada
uno de ellos y ubicados en la puerta del banco.
• La cantidad de pasos activos dependen únicamente
de la intervención de personal calificado ya que se
podría incurrir en sobrecompensaciones o sub
compensaciones si se manipula o dimensionan de
manera errónea.

8. Tipos de bancos de condensadores
Banco de condensadores automático:
• Realiza la compensación reactiva de la red
obedeciendo al monitoreo en tiempo real de un relé.
• El dimensionamiento deberá ser realizado por
personal calificado, donde la cantidad y magnitud de
los pasos automáticos se deberán calcular de acuerdo
al perfil de carga del sistema (existente o proyectado).
• La cantidad de pasos activos dependerá de la
compensación programada y el monitoreo de las
variables del sistema eléctrico.
• Los pasos son indicados con pilotos en el frente
muerto o parte exterior del gabinete, indicando cuales
de los pasos están en operación.
• Puede operarse manual o automáticamente usando el
selector ubicado en la parte frontal del gabinete.

9. Tipos de bancos de condensadores
Banco de condensadores mixto:
Este banco realiza la compensación de
igual manera que el automático y posee
las mismas características, pero
adicionalmente posee uno o más pasos
fijos (medidos o calculados por personal
calificado) que se encargan de
compensar las pérdidas constantes en el
sistema eléctrico. La señalización indica
los pasos automáticos activos en el
banco.

10. Puntos de conexión de bancos de condensadores
Consideraciones a tener en cuenta al especificar y decidir qué tipo de conexión es la
que requiere la instalación
Al decidir el tipo de instalación de condensadores que mejor se adapta a las
necesidades de la instalación, se debe sopesar las ventajas y desventajas de cada
una y considerar diversas variables de la instalación o planta:
• Tipo de carga
• Tamaño de la carga
• Continuidad de carga
• Capacidad de carga
• Métodos de arranque de motor
• Forma en que le facturan los servicios públicos.

11. Puntos de conexión del banco de condensadores
Tipo de carga:
• Si la instalación tiene motores grandes (50 hp o
más), por lo general, es mas económico instalar un
condensador por motor y que conmuten juntos.
• Si la instalación consta de muchos motores
pequeños (1/2 a 25 hp), se considera agrupar los
motores e instalar un condensador o condensadores
en un punto central del sistema de distribución.
• La mejor solución para sistemas con motores
grandes y pequeños es usar ambos tipos de
instalaciones.

12. Puntos de conexión del banco de condensadores
Tamaño de la carga:
• Instalaciones con cargas grandes se benefician de una combinación de
condensadores en cargas individuales, condensadores en cargas de grupo, y
bancos de condensadores fijos o automáticos.
• Pequeñas instalaciones, pueden requerir sólo un condensador en el control del
motor.
• Tener en cuenta que en ocasiones solo se requiere la corrección del factor de
potencia en un a carga o motor específico y no en toda la instalación, con esto
aumentar el factor de potencia de toda la instalación evitando la inversión en
condensadores adicionales.

13. Puntos de conexión del banco de condensadores
Carga constante:
• Si la instalación funciona durante todo el día y la demanda de carga es
constante, los condensadores fijos son la mejor opción por economía y
rendimiento.
• Si la carga se determina por turnos, por ejemplo, 12 horas, 5 días a la semana,
será necesario más unidades de conmutación para disminuir la capacitancia
durante los tiempos de carga nula o reducida, por lo tanto, los bancos de
condensadores automáticos son una buena elección.

14. Puntos de conexión del banco de condensadores
Capacidad de carga:
• Si los conductores eléctricos o transformadores presentan sobrecarga, o si se
piensa en cargas adicionales a futuro, es recomendable aplicar la corrección a la
carga y no al sistema.
• Si la instalación cuenta con un cableado sobredimensionado que pueda
manejar excedentes de corriente, puede instalar bancos de condensadores en
los alimentadores principales, tener en cuenta que la reactiva del sistema,
sobrecarga los conductores eléctricos por donde circula.

15. Puntos de conexión del banco de condensadores
Ganancia en la Facturación:
• La penalización de la tarifa de la compañía eléctrica por bajo factor de potencia
afectará el retorno de la inversión de los equipos de la compañía o empresa.
• Un sistema de corrección del factor de potencia de diseño óptimo, pagará por
sí mismo la inversión en menos de 2 años aprox.
• Una vez decidido que la instalación se puede beneficiar con un banco de
corrección de factor de potencia, se debe elegir el tipo óptimo de conexión del
banco, tamaño, cantidad de pasos, capacidad y número de condensadores que
requiere.

16. Puntos de conexión del banco de condensadores
Ventajas de instalar los bancos de condensadores cerca a la carga:
• Completo control: Los condensadores no pueden causar problemas en la línea
donde se conectaron bajo condiciones de cargas muy pequeñas, por ejemplo:
en el día con 50kVA y en la noche con 4kVA.
• No es necesaria la conmutación separada: El motor siempre opera con el
condensador, por lo tanto no requiere relés o sistemas automáticos.
• Mejora del rendimiento del motor debido al uso de energía más eficiente y
bajas caídas de tensión.
• Reubicación fácil de motores y condensadores si se requiere.
• Fácil selección del condensador correcto para la carga.
• Reducción de las pérdidas en conductores de la carga.
• Incrementa la capacidad del sistema, dado que la reactiva que va desde el
banco o condensador hasta el motor es cercana.

17. Puntos de conexión del banco de condensadores
Ventajas de instalar bancos de condensadores en la subestación:
• Menor costo por kVAr.
• Factor de potencia total de la planta mejorada - reduce o elimina todas las
formas de cargos por kVAr (Reactivos).
• La conmutación automática asegura la cantidad exacta de compensación
reactiva para la corrección del factor de potencia, eliminando así el exceso de
capacitancia y sobretensiones resultantes.

18. Composición básica de un banco de condensadores
1. Gabinete
2. Interruptor principal
3. Barrajes de fuerza
4. Interruptor para protección de pasos
5. Contactores
6. Condensadores
7. Barraje de puesta a tierra
8. Módulo regulador de reactiva
9. Selector de 3 posiciones (M-0-A)
10. Pilotos para indicar la activación de
cada paso
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19. Instalación eléctrica de los condensadores
• Los cables de alimentación deben ser del tipo flexible.
• No está permitido la alimentación de los capacitores mediante barras
conductoras rígidas. Esta condición es obligatoria para garantizar la expansión
del capacitor y evitar esfuerzos en los terminales del producto.

20. Instalación eléctrica de los condensadores
• Los cables de alimentación nunca
deben ser soldados a los terminales,
para evitar calentamientos y posibles
pérdidas de resina del tubo
contenedor.
• Los cables de alimentación deben ser
conectados mediante el
tornillo/arandela prevista en el
terminal del capacitor.
• La posición mas favorable para la
disipación térmica es la vertical.

21. Instalación eléctrica de los condensadores
En este caso la corriente aumenta con el consiguiente aumento de temperatura en
el capacitor, lo que reduce la vida útil del mismo y/o deshabilita el dispositivo de
protección interna.

22. Capacidad del banco de condensadores (M=250 hp)

23. Mantenimiento al banco de condensadores
• Limpieza y ajuste en terminales de conexión.
• Inspección visual del estado de cada condensador, de ct´s, y relés.
• Medición de corriente en cada condensador y cálculo de capacitancia o medida
de capacitancia.
• Verificación de factor de potencia del sistema con banco de condensadores
activado y desactivado.
NOTA: Los capacitores deben ser siempre descargados antes de colocarlos en
operación nuevamente. El valor residual máximo es del 10% de la tensión nominal,
sin embargo, lo mas indicado sería descargar totalmente el capacitor. Esto
previene contra picos de corriente, garantizando la vida útil de los capacitores y de
los demás componentes eléctricos conectados al sistema. La descarga de los
capacitores también previene contra la posibilidad de descargas eléctricas a las
personas que los utilizan.