Técnicas de compensación y filtrado de perturbaciones armónicas

¿Qué son los armónicos?

Las cargas no lineales tales como: rectificadores, inversores, variadores de velocidad, hornos, etc; absorben de la red corrientes periódicas no senoidales. Estas corrientes están formadas por un componente fundamental de frecuencia 50 ó 60 Hz, más una serie de corrientes superpuestas de frecuencias, múltiplos de la fundamental, que denominamos ARMÓNICOS ELÉCTRICOS, que generan costes técnicos y económicos importantes.

El resultado es una deformación de la corriente, y como consecuencia de la tensión, conlleva una serie de efectos secundarios asociados.

efecto de los armónicos 

Efectos de los armónicos

Los principales efectos de los armónicos de tensión y corriente en un sistema de potencia se pueden citar:

• La posibilidad de amplificación de algunos armónicos como consecuencia de resonancia serie y paralelo
• La reducción en el rendimiento de los sistemas de generación, transporte y utilización de la energía
• El envejecimiento del aislamiento de los componentes de la red y, como consecuencia, la reducción de la energía

Los nuevos equipos informáticos y eléctricos en general, proporcionan un mayor rendimiento en los procesos y tareas de hoy en día.

ejemplo de efecto de armonicos 

A cambio internamente estos equipos son más complejos e incorporan componentes como fuentes de alimentación conmutadas, rectificadores u otros elementos, que consumen habitualmente una forma de onda en corriente que no es senoidal, sino que está distorsionada y deformada.

forma de onda ideal y distorsionada

Podemos decir entonces que estos equipos han mejorado nuestra calidad de vida, pero a cambio contaminan más nuestros sistemas eléctricos, haciendo que el comportamiento de estos deje de ser habitual.

Toda  forma  de  onda  periódica  no-sinusoidal  puede  ser  representada  como  la  suma  de  ondas sinusoidales cuyas frecuencias son enteros múltiples de la frecuencia fundamental, que denominamos armónicos.

Estos armónicos afectan principalmente a la calidad de onda en tensión, y pueden perturbar de forma negativa a numerosas máquinas y equipos, además de a la propia instalación.

Los armónicos son producidos por cargas no-lineales que absorben corriente no-sinusoidal. Las cargas más comunes que generan armónicos, tanto en entornos industriales como domésticos, son las siguientes:

• Variadores de velocidad/frecuencia

• Lámparas de descarga (Vapor de mercurio, de sodio, bajo consumo, fluorescentes, etc.)

• Rectificadores

• Convertidores C.A./C.C.

• Soldadura por arco

• Hornos de inducción

• SAI

• Ordenadores

• etc.

A su vez, las corrientes armónicas generadas cuándo pasan por cargas lineales generan distorsión de la onda de tensión, que dependerá tanto de la naturaleza de las corrientes armónicas como de la propia red y cargas.

A veces la distorsión armónica no tiene un origen interno de nuestra instalación, sino que notamos sus consecuencias debido a una fuente externa, por ejemplo una instalación vecina que los genera. En el siguiente capítulo veremos cómo medir y conocer el origen de estas perturbaciones, para posteriormente tratarlas adecuadamente.