Comparativa entre SVG y Banco de Capacitores

El análisis comparativo entre un banco de capacitores y un Static Var Generator (SVG) se puede estructurar en base a varios factores clave: funcionamiento, capacidad de respuesta, control, costo, y aplicación en diferentes situaciones. Aquí te presento una comparación detallada:

Funcionamiento

■ Banco de Capacitores: Se utilizan para corregir el factor de potencia añadiendo potencia reactiva capacitiva en el sistema. Los bancos de capacitores generalmente están configurados de manera fija o con pasos controlados, proporcionando compensación reactiva de forma discreta.
■ SVG (Static Var Generator): Es un dispositivo de electrónica de potencia que genera o absorbe potencia reactiva en tiempo real, lo que permite una compensación precisa y dinámica del factor de potencia tanto inductivo como capacitivo.

Capacidad de Respuesta

■ Banco de Capacitores: La respuesta de un banco de capacitores es limitada a pasos predeterminados y puede tener cierta inercia, ya que no se ajusta dinámicamente a las fluctuaciones rápidas en la demanda de potencia reactiva.
■ SVG: Tiene una respuesta instantánea, casi sin retardo, y es capaz de ajustar el nivel de potencia reactiva en tiempo real. Esto lo hace mucho más efectivo en situaciones con fluctuaciones rápidas.

Control y Flexibilidad

■ Banco de Capacitores: Los bancos de capacitores suelen tener un control manual o automático basado en mediciones del sistema eléctrico, pero su ajuste es por pasos. No puede corregir sobre o bajo compensación de forma precisa.
■ SVG: Proporciona un control continuo y variable de la compensación reactiva. Además, es capaz de corregir tanto la potencia reactiva inductiva como la capacitiva, permitiendo una mayor flexibilidad y control fino.

Costo

■ Banco de Capacitores: Es una solución más económica en términos de inversión inicial, especialmente en aplicaciones simples donde la fluctuación de la demanda de potencia reactiva es baja.
■ SVG: Tiene un costo de adquisición más elevado debido a su tecnología avanzada, pero puede ser más rentable en aplicaciones que requieren compensación dinámica, donde se evitan penalizaciones por mala calidad de energía y costos asociados a interrupciones.

Entendiendo como funciona un banco de capacitores y sus limitaciones

Un banco de condensadores (o capacitores) se utiliza para compensar la potencia reactiva inductiva que generan ciertos equipos eléctricos, como motores, transformadores, y otros aparatos que contienen bobinas. Aquí te explico cómo funciona:

Compensación de la potencia reactiva inductiva

■ Los equipos que generan campos magnéticos, como motores y transformadores, consumen potencia reactiva inductiva (medida en kVAR inductivos). Esta potencia no realiza trabajo útil, pero es necesaria para mantener los campos magnéticos. Sin embargo, puede sobrecargar el sistema eléctrico, aumentando las pérdidas de transmisión y disminuyendo la eficiencia.
■ Un banco de condensadores genera potencia reactiva capacitiva que se opone a la potencia reactiva inductiva. Los condensadores actúan como un «oponente» a la inductancia, ya que almacenan energía en su campo eléctrico y la liberan de manera opuesta a como lo hacen las cargas inductivas con su campo magnético.

Funcionamiento del banco de condensadores

■ Almacenamiento y liberación de energía: Un condensador almacena energía en su campo eléctrico cuando está conectado a una fuente de tensión. Esta energía se libera al circuito durante la segunda mitad del ciclo de la corriente alterna, compensando la energía reactiva que los dispositivos inductivos demandan.
■ Desfasamiento de corriente y voltaje: Los dispositivos inductivos provocan un desfasamiento entre la corriente y el voltaje, donde la corriente se retrasa respecto al voltaje. Los condensadores, al contrario, generan un desfasamiento donde la corriente se adelanta al voltaje. Esto reduce el ángulo de fase entre ambos (corriente y voltaje), mejorando el factor de potencia.

Limitaciones de los bancos de capacitores

Los bancos de capacitores son ampliamente utilizados para la compensación de potencia reactiva, pero presentan ciertas desventajas y limitaciones técnicas que deben ser consideradas, especialmente a mediano y largo plazo. Aquí te detallo algunas de las más relevantes:

Sobre corrientes por armónicos

■ Problema: Los sistemas eléctricos a menudo tienen armónicos (distorsiones en la forma de onda de la corriente o voltaje), especialmente en sistemas que utilizan variadores de velocidad, inversores, o fuentes de energía no lineales. Los condensadores son sensibles a los armónicos, ya que su impedancia disminuye a frecuencias más altas.
■ Efecto: Los armónicos pueden generar sobre corrientes en los condensadores, lo que puede provocar sobrecalentamiento, fallas prematuras o incluso explosiones de los capacitores si no se controlan adecuadamente.

Vida útil limitada

■ Problema: Los capacitores tienen una vida útil limitada, que depende de varios factores como la calidad del material dieléctrico, la temperatura de operación y las sobrecargas de corriente. En promedio, la vida útil de un banco de capacitores puede estar entre 5 y 10 años.
■ Efecto: A largo plazo, los capacitores tienden a degradarse por pérdida de capacidad, generando fallas y disminuyendo su eficiencia en la compensación de la potencia reactiva.

Riesgo de sobre corrección (sobre compensación)

■ Problema: Si se instala un banco de capacitores de tamaño inapropiado o no se ajusta correctamente en sistemas de carga variable, existe el riesgo de sobre corrección de la potencia reactiva.
■ Efecto: Esto puede generar un factor de potencia capacitivo, lo que en ciertas condiciones puede causar inestabilidad en el voltaje de la red, además de que algunas compañías eléctricas también penalizan por tener un factor de potencia capacitivo.

Sobretensión

■ Problema: En situaciones de baja carga, si el banco de capacitores sigue conectado, puede generar una sobretensión en el sistema.
■ Efecto: Las sobretensiones pueden dañar otros equipos sensibles conectados a la red, como transformadores, motores y equipos electrónicos.

Dependencia de la temperatura

■ Problema: Los bancos de capacitores son sensibles a las altas temperaturas, ya que el dieléctrico utilizado en su construcción (generalmente papel impregnado o película plástica) se degrada más rápido bajo condiciones de calor.
■ Efecto: Esto reduce su vida útil, pudiendo requerir mantenimiento más frecuente o reemplazos prematuros. También, el sobrecalentamiento podría generar un aumento en las pérdidas internas y disminuir su rendimiento a lo largo del tiempo.

Mantenimiento

■ Problema: Aunque los bancos de capacitores no requieren un mantenimiento constante, sí necesitan monitoreo regular para evitar problemas como fallas por sobrecalentamiento, acumulación de polvo, o conexión inadecuada.
■ Efecto: A largo plazo, los costos de mantenimiento pueden ser significativos si el sistema no se monitorea adecuadamente o si no se realiza el mantenimiento preventivo necesario.

Incapacidad para ajustarse a cargas dinámicas

■ Problema: Los bancos de capacitores fijos no pueden ajustarse dinámicamente a cambios rápidos en la demanda de potencia reactiva. Si la carga varía constantemente, un banco de capacitores fijo puede no ser suficiente o resultar ineficiente.
■ Efecto: Esto puede llevar a que, en ciertos momentos, el sistema esté su compensado o sobre compensado, afectando negativamente el factor de potencia y la eficiencia del sistema.

Incompatibilidad con motores de alta arrancada

■ Problema: En sistemas con motores de alta demanda durante el arranque, los bancos de capacitores pueden no ser adecuados para manejar las grandes cantidades de potencia reactiva que se requieren momentáneamente.
■ Efecto: Durante el arranque de los motores, puede haber picos de corriente que no solo sobrecargan los capacitores, sino que también disminuyen su eficiencia en la compensación de potencia reactiva.

Limitación en la capacidad de control

■ Problema: Los bancos de capacitores no son efectivos para compensar potencias reactivas rápidas y dinámicas. En entornos donde las cargas cambian constantemente o donde se requiere una respuesta rápida, los bancos de capacitores tienen una capacidad limitada para seguir esos cambios.
■ Efecto: En este tipo de escenarios, es posible que se requiera una solución más avanzada, como un Static Var Generator (SVG), que puede responder más rápido y con mayor precisión a las variaciones de potencia reactiva.

En resumen, aunque los bancos de capacitores son una solución común y económica para la compensación de potencia reactiva, presentan desventajas como la susceptibilidad a los armónicos, el riesgo de sobrecompensación, la degradación con el tiempo y la limitada adaptabilidad a sistemas con cargas dinámicas.