banco_automatico_de_capacitores_en_bt[1]

8/7/2019 banco_automatico_de_capacitores_en_bt[1]

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Banco automtico decapacitores en baja tensin

Introduccin

Los bancos de capacitores constituyen el medio mseconmico y confiable para la correccin del factorde potencia.

El corregir el factor de potencia tiene beneficiostcnicos y econmicos muy altos. Sin que sea unalista exhaustiva tenemos:

Eliminacin de los cargos por bajo factor depotencia.

Posibilidad de bonificacin si el factor depotencia es mayor a 0.90.

Si se instalan correctamente se pueden tenerahorros del 3 al 6%.

Menores prdidas en el sistema por efectoJoule (calentamiento).

Mejor regulacin de tensin. Liberacin de capacidad en el sistema.

Actualmente existe una gran cantidad de

instalaciones cuya demanda de energa vara en unrango muy amplio y por lo tanto sus requerimientosde potencia reactiva tambin son sumamentevariables.

La cantidad y la ubicacin de las cargas querequieren potencia reactiva dentro de la instalacinhacen prohibitiva econmicamente la correccin delfactor de potencia a nivel individual debido a que loscostos seran sumamente elevados o se afectara laproduccin. Por ejemplo el corregir un motor de 3

HP es difcil de que se justifique econmicamente yaque la instalacin y costo del banco de capacitores lohace incosteable. Para eso se crearon los bancosautomticos.

Dentro de la gama de bancos de capacitoresfabricados por Inelap se encuentran los bancosautomticos para correccin de factor de potencia enbaja tensin que permiten la correccin del factor de

potencia desde el punto en donde se origina elsistema elctrico de la instalacin.

Banco automtico para correccin de FP

El banco automtico de capacitores consta de unconjunto de celdas capacitivas de valores distintos ytambin idnticos (segn el arreglo), los cuales seencuentran agrupados para obtener el factor depotencia con variaciones de carga.

El relevador de factor de potencia se encarga dedetectar las necesidades de potencia reactiva delsistema y conecta los grupos necesarios para obtener,en el menor tiempo posible y con el menor nmerode operaciones, el factor de potencia requerido.


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Una ventaja de los bancos de capacitores que

combinan grupos de operacin de distintos tamaoscon grupos del mismo tamao es que gracias a losgrupos ms pequeos se puede seguir ms de cercalas variaciones menores en el factor de potencia de lainstalacin, obtenindose una mejor compensacin depotencia reactiva.

Grupos de celdas de banco automtico

Los grupos del banco que son de mayor tamao seutilizan para seguir los cambios ms grandes en elfactor de potencia, obtenindose tambin una mejorcompensacin de la potencia reactiva al hacerlo en unmenor tiempo y con menor nmero de conexiones.Estos grupos tambin se utilizan en forma alternadapara que no existan grupos con mayor desgaste queotros.

Por ejemplo: un banco automtico de 100 kVAR se

puede formar con 5 grupos del mismo tamao, 20kVAR cada uno, 1:1:1:1:1. Otra opcin sera tenerpasos de 10 kVAR o dos grupos de 10 kVAR, ycuatro grupos de 20 kVAR cada uno o diversasvariantes sobre stos.

El relevador de factor de potencia, por norma, slointroducir un nuevo grupo cuando detecte una

necesidad de potencia reactiva igual a 2/3 de uno de

los grupos.En el caso del banco automtico con pasos de 20kVAR el requerimiento debe ser de 13.33 kVAR paraentre en operacin uno de los grupos. Para el bancocon grupos de distintos tamaos la compensacin sehar con tan slo detectar 6.66 kVAR ya que tienedos grupos de 10 kVAR. Es evidente que la segundaopcin proporciona una compensacin ms exactaporque puede seguir ms de cerca al factor depotencia objetivo y por lo tanto la regulacin de

tensin ser mejor. Sin embargo el costo es tambinmayor.

El relevador de factor de potencia adems iralternando el uso de los grupos del mismo tamao (2de 10 kVAR y 4 de 20 kVAR) de forma que eldesgaste sea similar para todos.

Caractersticas generales

El banco en su conjunto es diseado y ensambladobajo la norma de calidad ISO 9001, certificada porlos laboratorios UL (Underwriters Laboratories) connmero de certificacin A7072, asimismo tiene laaprobacin CYWT.E227040 de los laboratorios UL.El banco cuenta con una garanta de siete aos y estotalmente reparable en campo. Inelap tiene elcertificado de proveedor confiable expedido por elLAPEM, Laboratorio de Pruebas Elctricas yMateriales, de CFE.

Celdas capacitivas.

El banco est constituido por celdas capacitivasmonofsicas que pueden conectarse en delta o enestrella. Las celdas son de polipropileno metalizadoen zinc con perfil reforzado y han sido diseadas paratemperaturas de operacin de 80 C en formacontinua.

Las celdas capacitivas tienen la aprobacin de loslaboratorios UL en forma individual y cumplen conlas normas ANSI-NEMA y EIA-456. sta ltima


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requiere que los capacitores sean sometidos 1.25

veces su tensin nominal, a una temperatura de 10 Carriba de su temperatura de diseo durante 2000horas y conserven su capacitancia dentro de un rangode 3%. Esta prueba garantiza una vida del productopor 20 aos. A diferencia de la norma IEC queprueba sus unidades a 40 C por 1000 horas, la normaNEMA garantiza un mejor desempeo de loscapacitores. De hecho la norma IEC no permite quela temperatura ambiente sobrepase 40 C y ademsesta temperatura no puede conservarse ms de 8horas por cada 24 horas.

Celda capacitiva con resistencia de descarga

En los capacitores, al igual que en la mayora delequipo elctrico, por cada 10 C que se opere debajode la temperatura de diseo, la vida del producto seduplica. Es decir si el capacitor es de 30 C y seopera a 20 C durar el doble que si se opera a 30 C.

Aqu se ve claramente la ventaja inherente del diseoa 80 C, con 40 C arriba de la norma IEC.

Cada celda incluye una resistencia individual dedescarga con la finalidad de que la tensin en la celdabaje a 50 V despus de un minuto de habersedesconectado el banco para dar una seguridadabsoluta al usuario. Las prdidas individuales son de0.4 W/kVAR incluyendo las resistencias de descarga.

No se utilizan resistencias centralizadas ya que

pueden desconectarse dejando una fase sin descargarsiendo el usuario quien pague las consecuencias.

0

20

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60

80

100

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200

70 72 7 4 76 78 8 0 82 84 8 6 88 90 9 2 94 96 9 8 10

0Tem peratura [C]

%devida

Grfica de vida vs. temperatura

Cada celda cuenta con un interruptor sensible a lapresin para su proteccin ante condicionesanormales de operacin. Cuando la presin en elinterior de la celda aumenta, la tapa superior de la

celda se expande hacia fuera desconectando lasterminales externas de alimentacin de la celda de lasterminales internas que van hacia las placas,interrumpiendo el paso de la corriente e impidiendoque la celda presente problemas de seguridad. Estemecanismo est aprobado por UL.

Operacin del interruptor sensible a la presin

Relevador de correccin de factor de potencia.

Es manufacturado por la firma alemana Beluk GmbHubicada en Munich, que tiene cinco dcadas deexperiencia en el control de factor de potencia. Elrelevador cuenta con la aprobacin de los


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laboratorios UL y su tecnologa es digital. Su rango

de temperatura de operacin es de 40 C a 70 C ycuenta con un grado de proteccin IP 30.

El relevador de factor de potencia Beluk opera enbase a un factor de potencia objetivo el cual puedeser ajustado por el usuario (valor preajustado deF.P.= 0.95i).

Tiene la capacidad de indicar condiciones anormalesdurante el proceso de compensacin de potenciareactiva. Las alarmas pueden ser de factor de

potencia, de prdida de un paso de capacitores, depasos defectuosos de capacitores, de sobrecargaarmnica, de sobrecorriente y de sobrecarga trmica.La alarma de sobrecarga armnica es muy importanteen particular ya que permite que el banco se protejaantes de que fallen los capacitores. En muchasinstalaciones en el momento de la instalacin no setenan armnicas. Nuevos equipos que generanarmnicas son instalados y afectan severamente albanco de capacitores.

Relevador Beluk de FP

Su capacidad de obtener medidas instantneas de latensin y la corriente en los cuatro cuadrantes lepermite calcular correctamente los requerimientos de

potencia reactiva del sistema al igual de ser preciso

en niveles de baja carga. El relevador tambin cuentacon la capacidad de mostrar los valores de lascomponentes armnicas 3., 5, 7, 9, 11 y 13 comoun porcentaje de la componente fundamentalTambin proporciona los siguientes parmetrospotencia total activa en kW, potencia total reactiva enkVAR, factor de potencia del sistema (por ejemplo:i0,87 para inductivo o c0.94 para carga capacitiva),tensin trifsica del sistema, corriente aparente ycorriente trmica de la carga.

El relevador selecciona directamente los tamaosadecuados de los pasos para obtener el factor depotencia objetivo con un mnimo de operaciones deswitcheo. Cuando el relevador detecta una necesidado exceso de potencia reactiva mayor a 2/3 partes deltamao del paso ms pequeo enva una seal deconexin o desconexin. Con pasos de igual tamaoel relevador optimiza los ciclos de trabajo de loscontactores mediante una rotacin para que los pasosoperen el mismo nmero de veces.

Compensacin en los cuatro cuadrantes

El relevador tiene un programa de switcheo quepuede utilizar las secuencias de pasos 1:1:1...,1:2:2..., 1:2:3..., 1:2:4..., 1:2:4:8... o puede operar enforma automtica. Incluso el relevador tiene la


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capacidad de deteccin automtica e indicacin del

tamao del capacitor. El programa de operacin estdiseado para seguir al factor de potencia lo mscerca posible mediante el clculo de cmo obtener elfactor de potencia objetivo en el menor tiempo, paraevitar accionamientos innecesarios de loscontactores.

Interruptor termomagntico general

El relevador informa sobre el tamao de los pasos enkVAR tanto en el momento de la energizacin comoen el momento actual para comparar el estado actualdel equipo contra su valor de recin instalado. Elrelevador tambin da informacin sobre el nmero deenergizaciones por paso para ver las operacionesllevadas cabo y cules son los pasos defectuosos. Elfactor de potencia actual y los pasos en operacin semuestran en el display mediante leds de altaintensidad.

Protecciones.

El banco de capacitores tiene una proteccin generala base de uno o varios interruptorestermomagnticos, clase AC3, que cumplen con lasnormas IEC-947-2 y de calidad ISO9001 y han sidoprobados en KEMA. Los interruptores cuentan conuna palanca tipo lengeta que sobresale del gabinete

de forma que se garantiza la seguridad del operador

al conectar o desconectar el banco de capacitores.

Contactores y fusibles

Cada paso es protegido mediante fusibles de altacapacidad interruptiva de corto circuito (120 kAmnimo) a 600 V de c.a. Las bases portafusibles sontripolares. Los capacitores y los circuitos de controlestn protegidos contra sobretensiones con unapartarrayos secundario de xido de zinc para 600 V,manufacturado por General Electric.

Contactores.

Contactores clase AC3 con capacidad para soportar lacorriente de irrupcin, garantizados realizar unmnimo de 200,000 operaciones elctricas. Sucorriente nominal es de 1.65 veces la corriente


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nominal del paso que controlan y su tensin mxima

de operacin es de 600 V.Gabinete.

De tipo autosoportado para uso en interiores NEMA1, de lmina de acero en calibres 12 y 14, acabado enpintura texturizada en color beige RAL7032 paraestructura, puertas y cubiertas. Los herrajes y lascharolas estn hechos a base de lmina galvanizada.El gabinete cuenta con orejas de izaje para facilitar sumanejo e instalacin. Las puertas frontales cuentancon llave y las cubiertas laterales, posteriores y del

techo son de montaje con tornillos.

Gabinete autosoportado

Temperatura.

La disipacin de calor es una necesidad muyimportante. Inelap cuenta con un programa quepermite garantizar que la temperatura en el interiordel gabinete nunca rebase ms de 10 C la delambiente donde se encuentra instalado. Dado que sedisea para condiciones extremas, siguiendo las

indicaciones de instalacin siempre se est debajo de

este valor.Beneficios del banco automtico

El banco automtico de capacitores genera una seriede beneficios tanto econmicos como tcnicos en laplanta donde es instalado.

Beneficios econmicos.

Dentro de los beneficios econmicos proporcionadospor el banco se tienen:

Reduccin del monto del recibo de energaelctrica debido a que se eliminan laspenalizaciones y se pueden obtenerbonificaciones hasta del 2.5% de lafacturacin.

El consumo total de energa disminuye,incluyendo la demanda mxima. Si el bancoes instalado correctamente puede generarahorros del 3 al 6% del consumo total.

El relevador Beluk tiene un programa deswitcheo con el cual rota el uso de los

contactores de forma que todos tengan undesgaste similar. Se evita el desgaste prematuro de los equipos

por calentamiento excesivo provocado por laoperacin con baja tensin.

El banco requiere un mantenimiento mnimo. Su vida til es mayor a 15 aos por sus bajas

prdidas y diseo a 80 C. Se suministra con todos los componentes

necesarios y debidamente distribuidos parafacilitar su instalacin.

Beneficios tcnicos.

Los beneficios tcnicos derivados del uso del bancoson:

Se sigue al factor de potencia conforme varala carga.

Se disminuyen las prdidas por calentamientoen cables, motores y transformadores.


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Las grupos ms pequeos siguen de cerca al

factor de potencia objetivo obtenindose unacompensacin ms exacta de la potenciareactiva.

Se evitan problemas por resonancia gracias ala desconexin automtica de los grupos encondiciones de carga baja.

Se libera capacidad en los conductores ytransformadores de la instalacin.

Se mejora la regulacin de la tensin. Las resistencias individuales de descarga

evitan riesgos para el operador del banco.

El banco es 100% reparable en campo. Ventilacin por conveccin natural. Amplio espacio para instalacin. Tiene indicacin visual de falla de las celdas.

Especificaciones estndar.

Todos los bancos automticos en baja tensin hechospor Inelap cuentan con las siguientes especificacionesestndar:

Fases: 3Frecuencia: 60 Hz.Tensiones: 240 y 480 V.Tensin de control: 120 VCA por medio de un

transformador de controlprotegido con un interruptortermomagntico secundario.

Circuito de control: Con tablillas terminales deltipo conexin sin tornillos ycon tablilla cortocircuitablepara el transformador de

corriente.Capacidad en kVAR: 30 a 1200.Secuencia de pasos: 1:1:1..., 1:2:2..., 1:2:3...,

1:2:4..., 1:2:4:8... o automtica.Gabinete: Para uso interior (NEMA 1),

en lmina en calibres 12 y 14,con acabado en pintura enpolvo texturizada en colorbeige RAL7032 en estructura,

puertas y cubiertas. Los

herrajes y las charolas son delmina galvanizada. Cuentacon orejas de izaje para su fcilmanejo e instalacin. Laspuertas frontales tienencerradura con llave y el techo,las cubiertas posteriores ylaterales son de montajeatornillable.

Montaje de gabinete: Autosoportado al piso, conprovisiones para anclaje y

zoclo integrado.Celdas capacitivas: De polipropileno metalizadoen zinc, para 80 C continuosde temperatura, cumpliendo lanorma NEMA ANSI EIA-456y con aprobacin de UL.

Descarga de celdas: Por medio de resistenciasindividuales.

Proteccin de celdas: Por medio de dispositivo desobrepresin para cada celda,aprobado por UL.

Indicacin de falla: En forma visual para cadacelda.

Regulador de F.P: Marca Beluk GmbH, hecho enAlemania, microprocesadocon medicin integrada, puertode comunicacin y software.

Proteccin general: Con apartarrayos secundariocontra picos de tensin einterruptor termomagntico.

Acometida: Por la parte superior o inferior.Proteccin de pasos: Con fusibles de alta capacidad

interruptiva.Conexin de pasos: Contactores para un mnimo de

200,000 operaciones elctricasdimensionados a 1.65 veces sucorriente nominal en categoraAC-3.

Refacciones: Incluye un lote de refacciones,un videocassette con lasinstrucciones para su fcil


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instalacin y programacin y

manual escrito.Transf. de corriente: Incluido sin cargo, tipo dona yprevia especificacin derelacin de transformacinrequerida por el cliente.

Altitud mxima: 3500 msnm.Normas: NEMA ANSI EIA-456-A, IEC

831-1 y 2, NMX-J-203, ANCE1996, NEMA CP 1-2000.

Aprobacin UL: CYWT.E227040Mantenimiento: 100% reparable en campo.

Garanta: 7 aos.

Especificaciones opcionales.

Adems de las especificaciones estndar Inelapofrece las siguientes especificaciones opcionales deforma que el banco automtico se adapte mejor a lasnecesidades propias del usuario y de la instalacin:

Frecuencia: 50 Hz.Tensiones: Cualquiera hasta 830 V.Capacidad en kVAR: Cualquier capacidad.Secuencia de pasos: Cualquier secuencia, 1:1:1...,

1:2:3..., 1:2:4..., etc.Pasos: Cualquier nmero de pasos.Gabinetes: NEMA 12, 3R y especiales, en

cualquier color empleado enequipos elctricos industriales.

Int. Termomagntico: Sin interruptor o de cualquierotra marca solicitada osuministrada por el usuario.

Contactores: De cualquier otra marcasolicitada o suministrada por elusuario.

Transf. de corriente: De ncleo abierto para facilitarel montaje.

Equipo de medicin: Equipos digitales trifsicos demedicin y monitoreo devariables elctricas incluyendoarmnicas.

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