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Unidades de condensadores que ofrecen una solución para compensar cargas inductivas

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Unidades de condensadores

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Una unidad de condensadores es un componente de los sistemas eléctricos que se utiliza para suministrar potencia reactiva (kvar), mejorar el factor de potencia, regular la tensión y aumentar la eficiencia y la estabilidad de las redes eléctricas. Normalmente, se conectan varias unidades de condensadores entre sí para formar un banco de condensadores que se instala en subestaciones, redes de distribución, plantas industriales y sistemas de energía renovable.

Las unidades de condensadores se utilizan habitualmente en sistemas eléctricos de media y alta tensión para compensar cargas inductivas, como motores, transformadores, hornos y equipos industriales.

Funciones principales
Las unidades de condensadores proporcionan:
·Compensación de potencia reactiva
·Mejora del factor de potencia
·Estabilización de la tensión
·Reducción de las pérdidas en la transmisión
· Aumento de la capacidad del sistema
· Mejora de la calidad de la energía
· Reducción de las tarifas por demanda en sistemas industriales

Principio de funcionamiento
Las cargas eléctricas, como los motores y los transformadores, consumen tanto:
· Potencia activa (kW): realiza trabajo útil
· Potencia reactiva (kvar): mantiene los campos magnéticos
·Los condensadores suministran potencia reactiva adelantada para compensar la potencia reactiva inductiva.

Componentes principales de una unidad de condensadores
1.) Elemento condensador
El componente básico de almacenamiento de energía consta de:
·Electrodos de lámina de aluminio
·Dieléctrico de película de polipropileno
·Aceite aislante o material dieléctrico seco
·Resistencias de descarga internas
2.) Carcasa del condensador
Proporciona:
·Protección mecánica
·Aislamiento eléctrico
·Sellado frente al entorno
Materiales habituales:
·Acero inoxidable
·Aleación de aluminio
3.) Fusible interno (opcional)
Funciones:
·Protege los elementos condensadores individuales
·Aísla los elementos defectuosos
·Mejora la fiabilidad del sistema
4.) Resistencia de descarga
Finalidad:
·Reduce la tensión residual tras la desconexión
·Garantiza la seguridad durante las operaciones de mantenimiento
5.) Pasacables y terminales
Proporcionan:
·Conexión eléctrica
·Aislamiento entre el conductor y la carcasa

Tipos de unidades de condensadores de media tensión
Tensión típica:
·3,3 kV
·6,6 kV
·10 kV
·12 kV
·24 kV
·35 kV

Aplicaciones:
·Subestaciones de distribución
·Plantas industriales
·Sistemas de energía renovable

Configuraciones de bancos de condensadores
1.) Banco de condensadores en derivación
El tipo más común.
Función:
·Conectado en paralelo con el sistema
·Proporciona compensación de potencia reactiva
Aplicaciones:
·Subestaciones
·Redes industriales
2.) Banco de condensadores en serie
Función:
·Conectado en serie con las líneas de transmisión
·Reduce la impedancia de la línea
·Mejora la capacidad de transferencia de potencia
Aplicaciones:
·Líneas de transmisión largas
·Redes de alta tensión
3.) Banco de condensadores con conmutación automática
Características:
·Ajuste automático de kvar
·Conmutación controlada por un controlador
·Mantiene el factor de potencia deseado
Aplicaciones:
·Cargas industriales variables

Ejemplo de valores nominales de unidades de condensadores
·BT 400 V: 5–50 kvar
·MT 6,6 kV: 100–600 kvar
·MT 10 kV: 100–1000 kvar
·35 kV: 200–1500 kvar
·AT 110 kV+: varios Mvar por banco

Métodos de protección
Los bancos de condensadores suelen incluir:
·Protección contra sobrecorriente
Protege contra:
·Cortocircuitos
·Fallos internos
·Protección contra desequilibrio
Detecta:
·Elementos de condensador averiados
·Distribución desigual de la tensión
·Protección contra sobretensión
Protege contra:
·Aumento de la tensión del sistema
·Transitorios de conmutación
·Protección contra sobretensiones
Utiliza:
·Descargadores de sobretensión de óxido metálico (MOA)
·Protección contra descargas
·Garantiza condiciones de mantenimiento seguras.

Ventajas
·Mejora del factor de potencia
·Reduce el consumo de potencia reactiva
·Mejora la eficiencia eléctrica
·Mejora de la tensión
·Mantiene los niveles de tensión
·Reduce la caída de tensión
·Pérdidas reducidas
·Disminuye el flujo de corriente
·Reduce las pérdidas en cables y transformadores
·Mayor capacidad del sistema
·Libera capacidad de la red
·Permite cargas adicionales
·Beneficios económicos
·Reduce las penalizaciones por consumo eléctrico
·Mejora la eficiencia operativa

Aplicaciones típicas
Sistemas de suministro eléctrico
·Subestaciones de transmisión
·Subestaciones de distribución
·Regulación de la tensión de la red
Instalaciones industriales
·Plantas siderúrgicas
·Fábricas de cemento
·Operaciones mineras
·Plantas químicas
·Instalaciones de fabricación
Energías renovables
·Plantas solares fotovoltaicas
·Parques eólicos
·Sistemas de almacenamiento de energía en baterías
Edificios comerciales
·Centros comerciales
·Centros de datos
·Grandes complejos de oficinas

Normas aplicables
·IEC 60871 – Condensadores en derivación para sistemas de alimentación de CA por encima de 1 kV
·IEC 60143 – Condensadores en serie para sistemas de energía
·IEEE Std 18 – Norma para condensadores de potencia en derivación
·IEC 60099 – Descargadores de sobretensión
·IEC 62271 – Aparamenta de alta tensión

Una unidad de condensadores es un componente fundamental de los sistemas eléctricos modernos, ya que proporciona compensación de potencia reactiva, estabilización de la tensión y una mayor eficiencia energética. Al combinar varias unidades en bancos de condensadores, las empresas de suministro eléctrico y las industrias pueden mejorar el rendimiento de la red, reducir las pérdidas y aumentar la fiabilidad de las redes eléctricas.