We use our own and third-party cookies to improve browsing and provide content of interest.

In continuing we understand that you accept our Cookies Policy. You can modify the cookies storage options in your browser. Learn more

I understand

Articles

Selecció de bateries de condensadors

on .

Quan la solució més econòmica pot ser la més cara.

Fàcilment qualsevol tècnic amb un mínim de coneixements elèctrics és capaç de determinar o calcular la potència de compensació d'energia reactiva. La pràctica més habitual és a través d'“una” factura elèctrica. Remarquem això d'“una” ja que aquí es pot iniciar una sèrie d'errors que poden acabar, per desgracia cada cop més, en uns costos molt superiors als que suposaria determinar una bateria de forma correcta.

El càlcul de la potència reactiva a compensar mitjançant factures elèctriques ens proporciona una aproximació força correcta sobre quina ordre de magnitud ens trobem, el nostre punt de sortida. En aquests casos és important assegurar que aquests càlculs es realitzin amb el màxim nombre de factures, ja que hi pot haver un fort efecte de temporalitat que podríem passar per alt (Exemple: Oficines o Hotels, consums totalment diferents a l'estiu o a l'hivern).

Com hem dit anteriorment ha de ser el nostre punt de sortida, però també hem de tenir en compte altres factors que no es mostren a la factura elèctrica, i que són de vital importància per a una correcta compensació:

  • Rapidesa de fluctuació de la demanda.
  • Equilibrat del sistema.
  • Nivells de distorsió d'harmònics.

Ens centrarem en aquest darrer, ja que cada cop és més comú trobar xarxes amb distorsió d'harmònics.

Quan realitzem una compensació de potència reactiva inductiva, és lògic la incorporació d'una bateria de condensadors en paral·lel per atenuar aquesta demanda a fi d'aproximar la potència aparentment demanada (kVA) a una potència activa (kW) que realment es fa servir per realitzar una feina útil. Aquest concepte tan simple el podem resumir com un circuit paral·lel entre una inductància (L – Transformador i Xarxa) i una capacitat (C – Bateria de condensadors).

esquema y curva de resonancia

Si poguéssim observar la resposta a la freqüència d'aquest sistema veuríem que a una freqüència fR la impedància del sistema és molt més gran que el del seu comportament normal.

Com hem dit anteriorment, a les instal·lacions d'avui en dia hi ha cada cop més càrregues, la demanda de les quals no és lineal, provocant una major distorsió en corrent harmònic a la instal·lació, i alhora també en tensió.

Tipus de càrregues   

 

1. Rectificador.
2. Soldadura per arc.
3. Variador de velocitat.
4. SAI.
5. Làmpades de descàrrega.
6. Ordinadors.

L'existència de corrents la freqüència de les quals és superior a la fonamental de 50 ó 60 Hz, fa que es puguin complir les condicions de ressonància anteriorment descrites. Això comportarà bàsicament:

  • Amplificació de la distorsió en tensió per a tota la instal·lació (pot afectar a equips i elements elèctrics sensibles).
  • Major absorció de corrent per part dels condensadors, amb el conseqüent sobreescalfament, reducció de la seva capacitat i vida útil, i en alguns casos la destrucció del condensador.

Un cop dits tots aquests arguments i efectes els il·lustrarem amb un exemple real.

Instal·lació ubicada a Espanya, la seva activitat s'emmarca en el sector de la metal·lúrgia (tractament de peces metàl·liques). Aquesta instal·lació consta d'un transformador de 1000 kVA, diferents subquadres amb màquines rotatives (torns, cintes transportadores, elevadors, etc.) i de servei (oficines, magatzem d'expedicions, vestuaris, etc.).

El tècnic de manteniment encarregat d'aquesta empresa, comprovant que el nivell de recàrrec per consum d'energia reactiva era important, va calcular a partir d'“una” única factura elèctrica quina era la potència de la bateria a instal·lar sense tenir en compte qualsevol altre factor.

Va optar per comprar una bateria de condensadors convencional maniobrada per contactors de 150 kvar.

Després de connectar la bateria, dues setmanes després, va observar que sortia fum de la bateria amb el resultat de dos condensadors inservibles, a més de l'alarma que va causar en el centre de treball proper. Van substituir a la setmana els condensadors, però al poc temps es va reproduir el mateix efecte, juntament amb disparaments d'algunes proteccions de subquadres menors com els vestuaris, a maquinàries auxiliars i en el magatzem d'expedicions. Van tornar a substituir els condensadors espatllats, aquest cop per condensadors reforçats a 460 V, i  al cap de poc temps va tornar a passar el mateix. Finalment van optar per desconnectar la bateria de condensadors, cosa que va suposar, doncs, tornar a pagar un recàrrec per energia reactiva.

El tècnic de manteniment de l'empresa va sol·licitar a CIRCUTOR, com a empresa líder en compensació d'energia reactiva, que tractéssim d'esbrinar què passava amb aquesta bateria de condensadors. Es va procedir a realitzar uns mesuraments bàsics en capçalera de la instal·lació. Aquests mesuraments són simplement mesurar amb i sense la bateria connectada (sempre amb la instal·lació en càrrega).

Esquema de THD (U)% y THD (I)% indicando con y sin batería conectada
Esquema de THD (U)% i THD (I)% indicant amb i sense bateria connectada

Tot i que el sistema denotava un nivell de distorsió en corrent relativament baix (7-8% de THDI% amb XX A), el nivell en tensió no era gens menyspreable (3,3% de THDV%). Per pròpia experiència empírica, el risc de que un sistema pugui entrar en ressonància és de l'ordre de un 15% de THDI% i un 2% de THDV% (no hi ha res estipulat al respecte).

Varem anar entrant manualment a cadascun dels condensadors, i varem observar com l'increment de THDV% era substancial. Aquest és un indicador evident de què s'està produint una ressonància en paral·lel. Amb tota la bateria connectada es va arribar a valors del 80% de THDI% a plena càrrega a fàbrica, i d'un 23% de THDV%. Perquè us feu una idea, el límit que estableix la qualitat de subministrament en tensió (UNE EN-50160) és d'un 8%. 

 Sin batería conectada
Sense bateria connectada

Con batería conectada

Amb bateria connectada

 

Finalment, varem avaluar les despeses que va suposar aquesta mala elecció: 

CONCEPTE Uts. IMPORT
Bateria convencional 150 kvar 1 4.400 €
Recanvi de condensadors 400 V 9 3.056,50 €
Recanvi de condensadors 460 V 6 2.474 €
Ma d'obra (cost estimat 20 €/h) 19 380 €
Aturades de producció i expedició (cost estimat 2.500 €/h) 2,5 6.250 €
Recàrrec per energia reactiva (cost mitjà mensual 958 €/mes) 2 1.916 €
Bateria de condensadors desintonitzada tipus FR 1 12.285 €
COST FINAL TOTAL   30.761,50 €

 

Com podem comprovar, una solució aparentment més barata es converteix en un cost econòmic realment més elevat. Si s'hagués realitzat una inversió tècnica correcta amb una bateria desintonitzada tipus FR, l'estalvi final s'hagués reduït pràcticament en un 60%.

pdf Descarregar aquest article en format PDF

 

Francesc Fornieles Castells
ffornieles@circutor.es
Responsable de Mercats - Divisió Qualitat de Xarxa
Markets Manager - Power Quality Division

 

circutor32x32

Contacte

CIRCUTOR, SA
Vial Sant Jordi s/n, 08232
Viladecavalls (Barcelona) Spain
Tel: (+34) 93 745 29 00
Fax (+34) 93 745 29 14

Servei d'Assistència Tècnica

(+34) 93 745 29 19

SAT