Baterías de condensadores automáticas con filtros

Baterías con filtro de armónicos para evitar armónicos en tu red.

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Origen de los armónicos


Los armónicos de red son ondas de tensión o intensidad cuya frecuencia es varias veces mayor de la frecuencia fundamental de la red (50Hz). Es habitual que se presenten varias ondas de distinto valor a la vez, ocasionando una onda distorsionada.

Los armónicos se caracterizan por dos valores fundamentales: amplitud (referencial al valor de la tensión o intensidad del armónico) y su orden (referido al valor de su frecuencia con respecto a la fundamental de 50 Hz, por ejemplo, un armónico de orden 3 tienen una frecuencia 3 veces superior a la fundamental, es decir 150Hz).
En las instalaciones con neutro distribuido, las cargas no lineales pueden provocar en el neutro sobre cargas generadas por el armónico de orden 3.

Las cargas no lineales producen corrientes armónicas. Si estas cargas son simétricas (dos semiondas de corriente iguales y opuestas) los armónicos de orden par son nulos.
Si las cargas no lineales se dan en una instalación trifásica sin conexión a neutro, aunque absorban armónicos de orden 3, éstas serán iguales, y al no existir conexión a neutro, la suma de las corrientes de armónico de orden 3 será 0 (lo mismo sucede con armónicos múltiplos de 3).

El armónico de orden 3 se da fundamentalmente en cargas monofásicas, y puede alcanzar el 80% de la fundamental. Estas son las cargas monofásicas más habituales que generan este tipo de armónicos: TV, hi-fi, vídeo, horno, microondas, microordenadores, impresoras, fotocopiadoras, fax, alimentaciones conmutadas, variadores de velocidad, etc.


Compensación y distorsión armónica


La presencia por sí misma de una batería de condensadores en una instalación no genera armónicos. No obstante, puede agravar el problema debido a la posibilidad de amplificar los armónicos existentes. Además, los condensadores son unos de los componentes más susceptibles ante la presencia de armónicos, ya que presentan una baja imperancia a frecuencias elevadas y absorben las intensidades armónicas más fácilmente que las otras cargas, reduciendo significativamente la vida de los mismos.

Este es el motivo por el cual hay que tener muy presente a la hora de seleccionar nuestra compensación, la distorsión armónica de nuestra instalación.
No podemos ignorar otro efecto que se produce al insertar condensadores en una red: se crea una condición de resonancia en paralelo entre la capacidad equivalente de los condensadores y la inductancia equivalente de la instalación (habitualmente se acerca a la inductancia equivalente del transformador) en correspondencia de la frecuencia de resonancia fr.

Si conocemos la potencia de cortocircuito empleado (Scc expresado en kVA), con la potencia reactiva instalada (Q expresada en kVAr) con la frecuencia de red (f1), se puede encontrar la frecuencia de resonancia (fr) tal y como se indica en la siguiente expresión:



baterias de condensadores automaticas con armonicos

Incidencias en la instalación


También la portada de cortocircuito Scc de la instalación puede estar aproximada a la frecuencia de cortocircuito del transformador MT/BT que es indicada con Scct, donde A es la potencia nominal del transformador (expresada en kVA) y Vcc% es la tensión de cortocircuito porcentual del transformador. La expresión es la siguiente:



baterias de condensadores con filtros de armonicos

Los armónicos en tensión, presentes en la instalación, de frecuencia próxima a la frecuencia de resonancia en paralelo fr son amplificados. Esto origina en los terminales de los condensadores una tensión extremadamente elevada, que provoca una fuerte aceleración en el envejecimiento del dieléctrico y la rápida finalización de la vida del condensador. Por ello, contamos con una gran variedad de soluciones que contemplan este efecto no deseado, sobre la instalación y la propia batería de condensadores.


Generación y cálculo de la distorsión


Una vez contemplado cada supuesto, sólo queda calcular la Distorsión Armónica referida en la siguiente expresión:


bateria de condensadores con filtros de armónicos

L1 es el valor eficaz de la fundamental Lk es el valor eficaz del armónico en orden k.
La resultante se expresa en %, y conforme a su valor y al tipo de empleo escogeremos la batería de condensadores más adecuada.


Selección de la batería de condensadores con filtro de armónicos


Con todos estos parámetros, ya disponemos de un criterio de selección del mejor equipo de regulación de reactiva, tal y como se muestra en la siguiente tabla adjunta:


batería de condensadores con armónicos

La tabla de selección anteriormente descrita es meramente orientativa. Pero nos proporciona una indicación bastante aproximada de las distintas condiciones a la que se pueden enfrentar las baterías de condensadores: Redes de 400V – 50Hz caracterizadas por la presencia de cargas que generan distorsiones armónicas de 5º, 7º, 11º y 13º grado.

THD alude a la distorsión armónica total de la corriente en la red. Por otro lado, THDmaxc se refiere a la distorsión armónica total de la corriente en la red que es capaz de soportar un condensador. Si este valor no es conocido, se puede estimar de la siguiente manera; dividir la potencia aparente de las cargas distorsionadoras entre la potencia aparente total del sistema, este resultado se multiplicará por el coeficiente 30 (es una aproximación que parte de la base de la importancia de los armónicos 5º, 7º).

En los casos donde la distorsión armónica represente un exceso de la potencia total del 20% frente a la potencia aparente, se recomienda emplear baterías de condensadores equipadas con filtros de armónicos (reactancias de choque) para evitar la ampliación de las corrientes armónicas presentes en la red y limitar de esta forma la polución electromagnética de baja frecuencia. Más aún, se debe verificar siempre que no existen armónicos significativos próximos a la frecuencia de resonancia en paralelo, entre la capacitancia de los condensadores y las inductancias equivalentes de la instalación (usualmente se estima como equivalente a la inductancia del transformador).

Desde Voltione damos especial importancia al cálculo y dimensionamiento de baterías en el caso de instalaciones con alto grado de armónicos. Hazte con una batería de condensadores automática de nuestro catálogo o bien opta por una batería de condensadores de módulo fijo.