Importancia de mitigar la distorsión armónica en su empresa

En las empresas cuando aparecen situaciones como interrupciones en el suministro eléctrico al azar, sobrecalentamiento de los cables  e interruptores  transformadores; o fallas de equipos sensibles, es preciso pensar en los armónicos como una posible causa de estos problemas y en consecuencia, de la mala calidad de la potencia.

¿Qué son los armónicos y por qué importan para la buena calidad de la energía?

De acuerdo con el estándar 519-2014 de la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), “un armónico es una parte de la onda de voltaje o corriente que se repite de manera regular. Esta parte tiene una frecuencia que es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental de la onda”. 

Por su parte, la frecuencia, puede entenderse como  la cantidad de veces que se repite algo. En este sentido, la frecuencia fundamental es la menor cantidad de veces que una onda oscila en un segundo dentro de un sistema.

Para explicar la definición de la IEEE de otra manera, mientras una central eléctrica genera ondas sinusoidales puras (es decir, ondas uniformes como pueden ser las olas del mar), un computador al conectarse a la corriente no solo toma la onda sinusoidal pura sino que la distorsiona.

De esta manera se crean voltajes y corrientes con múltiples frecuencias que son múltiplos de la fundamental. Y a su vez, estas frecuencias adicionales son los armónicos. 

Ahora bien, cuando se presentan muchas cargas no lineales en una red eléctrica y un alto nivel de corrientes armónicas, se deforman las tensiones y se degrada la calidad de la potencia distribuida.

El consumo de corriente por cargas no lineales ocasiona la distorsión armónica de corriente conocida como THDi.

La capacidad no suficiente en la instalación del suministro eléctrico, provoca la distorsión armónica de Voltaje THDv.

¿Qué problemas permiten identificar que hay una distorsión armónica?

El estándar IEEE 519-2014 establece límites para los niveles de armónicos permitidos en los sistemas eléctricos; y si estos  son muy continuos se presentan distorsiones armónicas que se evidencian en:

• Sobrecalentamiento y fallos de cables o equipos al aumentar la corriente que fluye a través de ellos.
• Pérdida de eficiencia de motores, transformadores y otros equipos eléctricos con la consecuente pérdida en la productividad. También vibraciones o reducción de la capacidad de potencia.
• Interferencia en las señales de radio y televisión; o en los sistemas de comunicación por cable.
• Reducción de la vida útil o pérdidas de condensadores para corrección de factor de potencia.
• Daño de los equipos sensibles como computadores o componentes internos como controladores.

¿Cómo mitigar las distorsiones armónicas?

Una de las medidas más eficientes para minimizar las consecuencias de las distorsiones armónicas son los filtros para reducir o eliminar los armónicos. Estos dispositivos funcionan como un filtro de agua, pero en vez de impurezas eliminan frecuencias específicas del espectro eléctrico.

¿Qué tipos de filtros armónicos existen y cuáles son los beneficios?

Según sus funciones existen dos clases de filtros de absorción y rechazo, de acuerdo con el ingeniero Nicolangelo  Dell, Director de Calidad de Energía en  Grupo Industronic. Sin embargo, en cuanto a su tecnología existen 3 tipos:

1. Filtro Armónico Pasivo (FAP): son filtros de rechazo con reactores en línea, permite disminuir la distorsión armónica a la mitad; es decir, si se presenta en 60% se reduce a 30%, gracias al filtro. 

2. Filtro Armónico Pasivo Adaptativo (FAPA): son filtros de absorción y rechazo, utilizan reactores en línea y deltas inductiva-capacitiva, se utilizan para atenuar armónicos específicos cuando la  distorsión es muy alta. Por ejemplo, si se llega a 30% con un FAP y este valor sobrespasa el límite, con un FAPA se baja a 5 %, incluso sin importar cuál es el valor. 

3. Filtros Activos: son filtros con electrónica de potencia que reproducen en línea las frecuencias de distorsión pero en contra fase, es decir, al inyectar de nuevo a la red cancelan por completo las frecuencias de distorsión.
   

¿Cómo elegir el filtro armónico ideal para su empresa?

En la gestión de sistemas eléctricos la mitigación de los armónicos es una de las preocupaciones crecientes para lograr la buena calidad de la potencia. 

Lo primero está en la base del diseño y de la planeación del sistema eléctrico, porque con antelación se puede prever la generación de armónicos y sus efectos. 

Nicolangelo Dell, ingeniero de Industronic, explica que se utilizan los analizadores de calidad de energía para identificar armónicos. También, si el cliente tiene instalado un monitor de energía de Industronic, se puede actuar de forma proactiva y avisar del problema.

De esta manera se puede mapear dónde es importante hacer un bloqueo total de armónicos y lograr el paso de la corriente o voltaje, esto es la onda sinusoidal sin distorsión.

Así, al dimensionar adecuadamente el equipo que permita mitigar los armónicos se garantiza el funcionamiento confiable, eficiente y seguro de la red eléctrica.