IEC 60831-1/2 · IEEE 18-2012 · IEEE 1036-2010 · IEC 60871-1 · Dimensionamiento Qc · Resonancia armónica · Reactor dessintonizado · Ahorro energético
Qc = P × (tan(arccos PF₁) − tan(arccos PF₂)) [IEC 60831-1 / IEEE 18-2012 §5]
C_delta (µF) = Qc / (3 × 2πf × V_LL²) × 10⁶
C_wye (µF) = Qc / (3 × 2πf × V_LN²) × 10⁶
f_r = f_sys × √(Ssc / Qc) [IEEE 519-2014 §5]
where Ssc = Short-Circuit MVA
Harmonic risk: |h_r − h| / h ≤ 10% (h ∈ {5, 7, 11, 13})
Detuned reactor: p% = (f_sys / f_p)² × 100 [IEC 60831-2]
La corrección FP añade potencia reactiva capacitiva (kVAR) para compensar la demanda reactiva inductiva de motores, transformadores y reactores. Esto eleva la relación potencia útil (kW) / total (kVA), reduciendo corriente, pérdidas y penalizaciones por demanda.
Qc (kVAR) = P × [tan(arccos FP₁) − tan(arccos FP₂)] según IEEE 18-2012 §5 e IEC 60831-1. Ejemplo: 500 kW FP 0,75→0,95: tan(arccos 0,75)=0,881, tan(arccos 0,95)=0,329, Δtan=0,552, Qc=276 kVAR.
Los condensadores y la inductancia del sistema forman un circuito LC paralelo. La frecuencia de resonancia f_r = fsys × √(Ssc/Qc) no debe coincidir con armónicos característicos (5.°=250 Hz, 7.°=350 Hz en sistemas de 50 Hz). IEEE 519-2014 §5 exige esta verificación. Si hay riesgo, un reactor dessintonizado (7% típ.) desplaza la resonancia.
IEC 60831-1 §5.2 exige que los bancos de condensadores se dimensionen a ≥ 1,10 × V_sistema para soportar elevación de tensión en régimen permanente y sobretensiones transitorias. Para un sistema de 415 V, seleccionar condensadores de 440 V nominales; para 11 kV, 12 kV.
Los bancos fijos son más simples y económicos — apropiados para cargas de baja variación. Los bancos por grados (automáticos) ajustan la potencia reactiva en grados según cambia la carga, evitando sobre-corrección y resonancia en carga ligera.
Al elevar el FP, las pérdidas I²R en conductores y transformador se reducen proporcionalmente al cuadrado de la razón de corriente. Una fábrica industrial de 500 kW que eleva FP de 0,75 a 0,95 ahorra aproximadamente 276 kVAR × 3000 h/año ≈ 828.000 kWh/año, ~99.000 €/año, evitando ~330 t de CO₂.