La optimización del factor de potencia mejora la eficiencia energética en sistemas eléctricos trifásicos industriales y comerciales.
Calcular bancos de capacitores reduce pérdidas, evita penalizaciones eléctricas y mejora calidad y capacidad de carga.
Calculadora Banco de Capacitores Trifásico
Tablas con valores comunes para cálculo de bancos de capacitores trifásicos
Para comenzar, es imprescindible conocer los valores más utilizados en la práctica profesional al dimensionar bancos de capacitores, tanto en términos de potencia reactiva requerida (kVAR) como en valores de tensión, corriente y potencia activa.
Tabla 1: Valores comunes de potencia activa (kW) y potencia reactiva requerida (kVAR) para corrección de factor de potencia
| Potencia Activa (kW) | Factor de Potencia Inicial (cos φ₁) | Factor de Potencia Deseado (cos φ₂) | Potencia Reactiva Requerida (kVAR) |
|---|---|---|---|
| 10 | 0.75 | 0.95 | 7.0 |
| 25 | 0.80 | 0.95 | 9.8 |
| 50 | 0.70 | 0.95 | 35.7 |
| 100 | 0.75 | 0.95 | 70.7 |
| 150 | 0.70 | 0.95 | 107 |
| 200 | 0.85 | 0.95 | 42.9 |
| 300 | 0.80 | 0.95 | 118 |
| 500 | 0.75 | 0.95 | 354 |
| 1000 | 0.85 | 0.95 | 214 |
Nota: Estos valores corresponden a cargas típicas industriales con motores, alumbrado y equipos electrónicos, donde se requiere una corrección de factor de potencia para mejorar eficiencia.
Tabla 2: Valores típicos de tensión y corriente en sistemas trifásicos para bancos de capacitores
| Tensión Línea a Línea (V) | Corriente (A) para banco de capacitores de 50 kVAR | Corriente (A) para banco de capacitores de 100 kVAR | Corriente (A) para banco de capacitores de 200 kVAR |
|---|---|---|---|
| 220 | 131 | 262 | 524 |
| 380 | 76.1 | 152 | 304 |
| 415 | 69.6 | 139 | 278 |
| 440 | 65.6 | 131 | 262 |
| 480 | 60.2 | 120 | 240 |
| 600 | 48.2 | 96.4 | 193 |
Estos valores de corriente se calculan en base a la potencia reactiva y la tensión, siguiendo las fórmulas descritas más adelante.
Tabla 3: Valores típicos de capacitancia para bancos trifásicos según potencia reactiva y tensión
| Potencia Reactiva (kVAR) | Tensión (V) Línea a Línea | Capacitancia por fase (µF) para banco estrella | Capacitancia por fase (µF) para banco triángulo |
|---|---|---|---|
| 50 | 380 | 5.57 | 1.86 |
| 100 | 380 | 11.15 | 3.72 |
| 150 | 380 | 16.72 | 5.58 |
| 50 | 415 | 4.86 | 1.62 |
| 100 | 415 | 9.72 | 3.24 |
| 150 | 415 | 14.58 | 4.86 |
Nota: La capacitancia por fase varía según la conexión (estrella o triángulo). En estrella, la tensión fase es 
mientras que en triángulo la tensión de cada capacitor es igual a 
Fórmulas para el cálculo de bancos de capacitores en sistemas trifásicos
1. Cálculo de potencia reactiva requerida (Q_c)
La potencia reactiva necesaria para corregir el factor de potencia de una carga puede calcularse con:
Donde:
Explicación:
El factor de potencia (FP) se relaciona con el ángulo de desfase ϕ entre tensión y corriente, y la potencia reactiva Q puede calcularse como Q=Ptanϕ. Para corregir, se busca reducir ϕ, disminuyendo la potencia reactiva consumida.
2. Cálculo de corriente capacitiva en cada fase (I_c)
Para un banco conectado en estrella (Y):
Para un banco conectado en triángulo (Δ):
Donde:
3. Cálculo de capacitancia por fase (C)
La capacitancia requerida por fase para el banco de capacitores se calcula como:
Donde:
4. Relación entre conexión estrella y triángulo para capacitancia
- En conexión estrella (Y), la capacitancia por fase es menor porque la tensión de fase es
- En conexión triángulo (Δ), la capacitancia por fase es aproximadamente 3 veces menor que en estrella para la misma potencia reactiva, debido a que la tensión es .
5. Cálculo del número de capacitores y combinación
Para alcanzar el valor total de Qc, se pueden combinar capacitores estándar de valores comerciales en paralelo o serie. El banco total es la suma de las capacitancias o potencias de cada unidad.
Explicación de variables comunes
Casos prácticos detallados de cálculo de banco de capacitores trifásicos
Caso 1: Corrección de factor de potencia en una planta industrial (sistema 380 V, 50 Hz)
- Datos:
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Potencia activa (P) | 100 kW |
| Factor de potencia inicial (cos φ₁) | 0.75 |
| Factor de potencia deseado (cos φ₂) | 0.95 |
| Tensión línea a línea | 380 V |
| Frecuencia | 50 Hz |
Paso 1: Calcular los ángulos de desfase
Paso 2: Calcular potencia reactiva requerida Qc
Paso 3: Calcular corriente capacitiva total
Paso 4: Calcular capacitancia por fase para conexión estrella
Resultado:
Se requiere un banco trifásico con capacidad de aproximadamente 55.4 kVAR, con capacitores por fase de 7.29 µF conectados en estrella.Caso 2: Banco de capacitores para corrección en una instalación comercial (480 V, 60 Hz)
- Datos:
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Potencia activa (P) | 200 kW |
| Factor de potencia inicial (cos φ₁) | 0.80 |
| Factor de potencia deseado (cos φ₂) | 0.95 |
| Tensión línea a línea | 480 V |
| Frecuencia | 60 Hz |
Paso 1: Calcular los ángulos
Paso 2: Calcular potencia reactiva requerida
Paso 3: Calcular corriente capacitiva
Paso 4: Calcular capacitancia por fase (estrella)
Resultado:
Un banco de capacitores de aproximadamente 84.4 kVAR con capacitores de 9.29 µF por fase, conexión estrella.
Consideraciones normativas y recomendaciones para instalación
- Normas aplicables: IEC 60831 (capacitores de potencia), IEEE Std 18, IEEE Std 1036, IEC 61000 para compatibilidad electromagnética.
- Protección: Instalar fusibles o interruptores automáticos adecuados para proteger contra sobrecorrientes.
- Armónicos: En sistemas con cargas no lineales, considerar filtros de armónicos para evitar daños a los capacitores.
- Conexión: Elegir conexión estrella o triángulo según la tensión y la configuración de la red.
- Calidad: Capacitores con tolerancia ±5%, baja pérdida dieléctrica y capacidad de soportar sobrevoltajes.
- Mantenimiento: Inspecciones periódicas para detectar fugas, temperatura y degradación.