¿Un banco de condensadores consume energía?

Introducción

En la distribución de energía industrial y comercial, la gestión del uso de energía es crucial. Debe hacerse de manera segura y eficiente. Se utilizan en la tabla de interruptores de bajo voltaje, paneles de distribución de energía y tableros de interrupciones eléctricas. Su objetivo principal es mejorar el factor de potencia y optimizar el flujo de electricidad.

Surge una pregunta común entre los gerentes de instalaciones que supervisan los centros de datos, los edificios comerciales y las plantas industriales con sistemas de control complejos: ¿un banco de condensadores consumen energía? La respuesta simple es esta: los condensadores almacenan y liberan energía.

No consumen energía como cargas resistivas en circuitos eléctricos. Sin embargo, toda la instalación del banco de condensadores tiene una pequeña cantidad de pérdida de energía continua. Comprender este matiz es clave para apreciar la función bancaria del condensador y la eficiencia general del sistema, un aspecto central de la eficiencia energética.

La función central: corrección del factor de potencia (PFC)

El propósito principal de un banco de condensadores es la corrección del factor de potencia (PFC), a menudo automatizada a través de un sistema de corrección de factor de potencia automática (APFC). Las cargas inductivas como motores, transformadores e iluminación fluorescente que se encuentran en las instalaciones que utilizan paneles de control industrial y apartamentos eléctricos requieren dos tipos de potencia para operar: potencia real (medida en KW, que realiza un trabajo útil) y potencia reactiva (medida en KVAR, que crea campos magnéticos).

Un factor de potencia bajo indica un alto nivel de potencia reactiva que circula de manera ineficiente entre la carga y la fuente de alimentación (como la utilidad), lo que hace que las corrientes más grandes fluyan para la misma cantidad de trabajo útil. Esto enfatiza todo el sistema de distribución eléctrica, incluidos los cables, los transformadores, los sistemas de aparejo y los paneles de control eléctrico.

Cómo funcionan los bancos de condensadores

Los bancos de condensadores contrarrestan esta ineficiencia. Actúan como fuentes locales de poder reactivo. Instalado estratégicamente cerca de cargas inductivas o centralmente dentro de una tabla de cambio, un cuadro de distribución de energía o un ensamblaje de apartamento LV, los condensadores 'suministro ' la corriente de magnetización de potencia reactiva requerida directamente en el punto de necesidad.

Esto reduce drásticamente la cantidad de potencia reactiva que necesita fluir desde la fuente de energía de utilidad a través de los paneles de transformadores, cableado y distribución. Como resultado, el flujo total de electricidad a través del panel eléctrico, la tabla de cambio o la aparejo disminuye para la misma cantidad de potencia real entregada, mejorando el factor de potencia general. Esta integración dentro de los sistemas robustos de apartamento garantiza que la operación permanezca de manera segura y eficiente.

Abordar el consumo de energía

• Pérdidas mínimas: si bien la acción del condensador fundamental implica almacenar y liberar energía eléctrica en un ciclo casi sin pérdidas para una compensación de energía reactiva dentro de los circuitos eléctricos, el ensamblaje del banco del condensador físico, especialmente cuando se maneja altos voltajes o grandes KVAR, incurre en pequeñas pérdidas de potencia. Estas pérdidas provienen principalmente de:

• Pérdidas dieléctricas: calentamiento menor dentro del material aislante (dieléctrico) del condensador en sí debido al campo eléctrico alterno. Los condensadores modernos de baja pérdida minimizan esto.

• Pérdidas resistivas: la potencia se disipó como calor en las conexiones internas de los condensadores, las barras colectivas que las conectan dentro del banco, cualquier fusible y los dispositivos de conmutación (como los contactores) solían conectarlas al panel de distribución de energía o la tabla de conmutación. Los componentes de alta calidad y el diseño robusto, incluidas las características de seguridad esenciales para prevenir riesgos como la descarga eléctrica, mantenga bajas estas pérdidas.

• Valores de pérdida típicos: para un banco de condensadores bien diseñados que utiliza componentes modernos, las pérdidas de energía continuas totales son típicamente muy bajas, a menudo estimadas entre 0.5 vatios (W) y 1 W por kvar de clasificación bancaria. Por ejemplo, un gran banco de 500 kvar que funciona a niveles de voltaje estándar podría consumir alrededor de 250-500 W continuamente solo para mantener su operación y suministro de energía reactiva.

Consumo de energía versus ahorro de energía

El punto crucial es este: si bien el banco de condensadores consume una cantidad muy pequeña de energía (medida en KW) debido a las pérdidas mencionadas anteriormente, los ahorros de energía que habilita a través de la corrección del factor de potencia son significativamente mayores, lo que lo hace muy rentable. Al reducir el flujo total de electricidad:

• Pérdidas de energía reducidas (pérdidas de I²R) en cables, transformadores y sistemas de apartamento aguas arriba del banco del condensador.

• Mayos cargos de demanda de servicios públicos (a menudo basados en KVA).

• Evitación potencial de las tarifas de penalización del factor de potencia.

• Aumento de la capacidad de los transformadores, cables y tableros de cambio existentes, como la punzada de interruptores de VI o los paneles eléctricos, porque transportan menos corriente para la misma carga de energía real.

El efecto neto es una eficiencia energética general sustancial y un ahorro rentable de costos de energía y una mayor eficiencia del sistema de distribución eléctrica, superando con creces la potencia mínima consumida por el banco de condensadores. Esto es crítico para entornos intensivos en energía como los centros de datos.

Integración en sistemas de energía

Los bancos de condensadores se integran comúnmente en diversos recintos de distribución y control, como paneles de control:

• Paneles de condensador LV dedicados: a menudo parte de una línea de ida y vuelta o unidades independientes, incorporando las características de seguridad necesarias.

• Dentro de las tablas de cambio principales/apartamento LV: los bancos se pueden incorporar directamente a las secciones de grandes tableros eléctricos o conjuntos de aparcacos de interruptores LV diseñados para manejar altos voltajes y tipos de cargas eléctricas.

• Paneles de distribución de energía (PDP): a veces incluidos en los niveles de subdistribución para gestionar el flujo local de electricidad.

• Centros de control de motor (MCC): a menudo tienen bancos dedicados a grupos de motores, integrados en los sistemas de control.

• Paneles de control industrial: a veces incluyen bancos de corrección locales más pequeños.

• La elección de diseño depende del perfil de carga específico y el diseño de distribución, asegurando que la operación permanezca de manera segura y eficiente mientras optimiza la corrección del factor de potencia y la protección contra fallas. Los sistemas modernos de SwitchGear de la vivienda de los bancos de alojamiento también incluyen protección robusta contra sobrecargas y cortocircuitos.

Conclusión

Entonces, ¿un banco de condensadores consume energía? Técnicamente, sí, pero solo una cantidad muy pequeña debido a las pérdidas eléctricas inherentes dentro de los componentes del banco, administrado de manera efectiva dentro de los sistemas de aparejo bien diseñados. Sin embargo, este consumo mínimo es una compensación necesaria y insignificante en comparación con los beneficios sustanciales.

La función principal de un banco de condensadores dentro de un panel eléctrico, tablero de cambio, caja de distribución de alimentación o instalación de la punta de interruptores LV es la corrección del factor de alimentación (PFC). Logra esto suministrando energía reactiva a nivel local, reduciendo así el flujo general del sistema de electricidad, reduciendo las pérdidas de energía en la infraestructura de sistemas de distribución eléctrica (transformadores, cables, aparejos), mejorando los niveles de voltaje y la estabilidad, y reduciendo los costos de electricidad asociados con un factor de potencia bajo.

La pequeña cantidad de potencia 'consumida ' por el banco en sí está eclipsada por las importantes ganancias de eficiencia energética que facilita en todos los circuitos eléctricos, lo que lo hace fundamentalmente rentable.

Invertir en una solución bancaria de condensadores bien diseñada alojada en los sistemas de aparejo apropiados con las características de seguridad necesarias para evitar descargas eléctricas y mitigar los riesgos de sobrecargas y cortocircuitos, ya sea simple o controlado por APFC, es una estrategia probada para mejorar la energía de manera segura y eficiente en cualquier instalación, de centros de datos y edificios comerciales en América del Norte a diversos asentamientos industriales que requieren sistemas de control robustos.