Calculadora de banco de capacitores en sistemas trifásicos – IEEE, NTC2050

La eficiencia energética en sistemas eléctricos industriales depende en gran medida de la correcta compensación de reactivos. Calcular el banco de capacitores trifásico adecuado es esencial para optimizar el factor de potencia y cumplir normativas.

Este artículo explica cómo dimensionar bancos de capacitores en sistemas trifásicos según IEEE y NTC2050, con fórmulas, tablas y ejemplos prácticos.

Calculadora con inteligencia artificial (IA) Calculadora de banco de capacitores en sistemas trifásicos – IEEE, NTC2050

• Calcular el banco de capacitores necesario para un sistema trifásico de 440V, 100kW, factor de potencia 0.75.
• ¿Qué capacidad de banco de capacitores necesito para elevar el factor de potencia de 0.8 a 0.95 en un motor de 50HP?
• Dimensionar banco de capacitores para una carga de 200kVA, 480V, factor de potencia actual 0.7, deseado 0.95.
• ¿Cuántos kVAR necesito instalar para corregir el factor de potencia de 0.6 a 0.9 en una planta de 300kW?

Tablas de valores comunes para la Calculadora de banco de capacitores en sistemas trifásicos – IEEE, NTC2050

La siguiente tabla muestra valores típicos de bancos de capacitores requeridos para corregir el factor de potencia en sistemas trifásicos, considerando diferentes potencias activas, tensiones y factores de potencia iniciales y deseados. Los valores están calculados según las fórmulas recomendadas por IEEE Std 141 y la NTC2050.

Estos valores son aproximados y deben ajustarse según las condiciones reales de operación y normativas locales.

Fórmulas para la Calculadora de banco de capacitores en sistemas trifásicos – IEEE, NTC2050

El cálculo del banco de capacitores en sistemas trifásicos se basa en la compensación de la potencia reactiva (kVAR) necesaria para alcanzar el factor de potencia deseado. Las fórmulas recomendadas por IEEE Std 141 y la NTC2050 son las siguientes:

• kVAR: Potencia reactiva a compensar (kilovoltamperios reactivos).
• kW: Potencia activa del sistema (kilovatios).
• FP_inicial: Factor de potencia actual del sistema.
• FP_deseado: Factor de potencia objetivo tras la compensación.

Valores comunes de cada variable:

• kW: Desde 10 kW (pequeñas industrias) hasta 1000 kW o más (grandes plantas).
• FP_inicial: Entre 0.6 y 0.85 en sistemas sin corrección.
• FP_deseado: Usualmente 0.92, 0.95 o 0.98 según normativas.

• I_c: Corriente que circula por el banco de capacitores (amperios).
• V: Tensión de línea del sistema trifásico (voltios).

Valores típicos de tensión:

• 220 V, 400 V, 440 V, 480 V (según la región y la industria).

• HP: Potencia del motor en caballos de fuerza.

Para sistemas con cargas variables, se recomienda instalar bancos automáticos escalonados, dimensionados según la máxima demanda de kVAR.

Ejemplos del mundo real: Aplicación de la Calculadora de banco de capacitores en sistemas trifásicos – IEEE, NTC2050

Ejemplo 1: Corrección de factor de potencia en una planta industrial

Una planta industrial tiene una carga total de 300 kW, con un factor de potencia actual de 0.70. Se desea elevar el factor de potencia a 0.95, operando a 440 V.

• Datos:
  • kW = 300
  • FP_inicial = 0.70
  • FP_deseado = 0.95
  • V = 440 V

Paso 1: Calcular los kVAR requeridos

• arccos(0.70) = 45.57°
• arccos(0.95) = 18.19°
• tan(45.57°) = 1.02
• tan(18.19°) = 0.33
• kVAR = 300 × (1.02 – 0.33) = 300 × 0.69 = 207 kVAR

Paso 2: Calcular la corriente capacitiva

• I_c = 207 × 1000 / (√3 × 440) = 207000 / 761.6 = 271.7 A

Paso 3: Selección del banco de capacitores

• Se recomienda instalar un banco de 210 kVAR (valor estándar comercial más cercano).
• El banco debe soportar al menos 272 A.

Ejemplo 2: Corrección de factor de potencia en motores eléctricos

Un motor de 100 HP opera a 480 V con un factor de potencia de 0.80. Se requiere elevar el factor de potencia a 0.95.

• Datos:
  • HP = 100
  • kW = 100 × 0.746 = 74.6 kW
  • FP_inicial = 0.80
  • FP_deseado = 0.95
  • V = 480 V

Paso 1: Calcular los kVAR requeridos

• arccos(0.80) = 36.87°
• arccos(0.95) = 18.19°
• tan(36.87°) = 0.75
• tan(18.19°) = 0.33
• kVAR = 74.6 × (0.75 – 0.33) = 74.6 × 0.42 = 31.3 kVAR

Paso 2: Calcular la corriente capacitiva

• I_c = 31.3 × 1000 / (√3 × 480) = 31300 / 831.6 = 37.7 A

Paso 3: Selección del banco de capacitores

• Se recomienda instalar un banco de 32.5 kVAR (valor estándar comercial más cercano).
• El banco debe soportar al menos 38 A.

Consideraciones normativas y recomendaciones prácticas

La IEEE Std 141 (Red Book) y la NTC2050 establecen los lineamientos para la compensación de reactivos en sistemas trifásicos. Es fundamental:

• Verificar la compatibilidad de los bancos de capacitores con la tensión y frecuencia del sistema.
• Instalar protecciones adecuadas (fusibles, interruptores automáticos) para evitar sobrecargas y cortocircuitos.
• Considerar la distorsión armónica y, si es necesario, emplear bancos con filtros.
• Realizar mantenimientos periódicos para garantizar la vida útil de los capacitores.
• Consultar siempre las tablas de valores estándar de fabricantes reconocidos.

Para más información técnica y normativa, se recomienda consultar:

• IEEE Std 141-1993 (Red Book)
• NTC2050 – Código Eléctrico Colombiano
• Schneider Electric: Power Factor Correction

El correcto dimensionamiento de bancos de capacitores en sistemas trifásicos es clave para la eficiencia energética, reducción de penalizaciones y cumplimiento normativo. Utiliza siempre herramientas confiables y sigue las recomendaciones de IEEE y NTC2050 para garantizar la seguridad y el rendimiento de tus instalaciones eléctricas.