¿Que son las distorsiones armónicas?
Se conoce como distorsión armónica total (THD por sus siglas en inglés) a la suma de las deformaciones en la onda de corriente y/o voltaje de un sistema eléctrico, estas deformaciones suelen ser ocasionadas principalmente por la conexión a la red eléctrica de máquinas con núcleo magnético, rectificadores etc. Aunque también se tiene que tener en consideración que la conexión de muchos dispositivos electrónicos, tales como computadoras, convertidores de corriente, e incluso los balastros electrónicos de las luminarias y los nuevos sistemas de iluminación led producen cantidades considerables de distorsión armónica. Principalmente este tipo de deformaciones están presentes en industrias grandes en mayor medida, aunque también tienen bastante relevancia en sitios de oficinas, laboratorios y otros sitios.
¿Cuáles son los efectos de las distorsiones armónicas en una red eléctrica?
Las distorsiones armónicas tienen fenómenos físicos visibles en las instalaciones eléctricas, si no se toman medidas para la corrección de esto pueden llegar a producir fallos y posibles incendios dentro de las instalaciones, de acuerdo con la magnitud de este fenómeno, se pueden presentar efectos nocivos e ineficiencia en el sistema eléctrico de la instalación, lo que puede ocasionar desde fallos en la operación de los equipos conectados, hasta fallas severas en una planta. A continuación, se enlistan algunos de los efectos más importantes que se presentan en sistemas con distorsión armónica constante:
- Incremento del valor de corriente Irms, lo que genera sobrecargas, calentamiento y pérdidas suplementarias que aceleran el envejecimiento en cables de potencia, transformadores, bancos de capacitores, etc. (Todos los aparatos y componentes eléctricos deben dimensionarse para la corriente Irms anteriormente mencionada).
- Torques oscilatorios en motores y generadores.
- Distorsión de la tensión de alimentación, causando perturbaciones y posibles fallos en los equipos más sensibles.
- Riesgos de resonancia con los bancos de capacitores para compensación del factor de potencia (lo que puede representar su pérdida o destrucción debido al aumento repentino de voltaje).
Soluciones:
Existen diversas opciones para la mitigación armónica. Su selección apropiada radica en una variedad de factores:
- Variadores con tecnología C-less: En combinación con un algoritmo avanzado, reducen el THD de corriente hasta en 35 por ciento. Son apropiados para aplicaciones HVAC.
- Reactores de línea o en el bus de C: Solución eficaz para el diseño estándar o de manera opcional en los variadores de manera estándar, con potencias de hasta 500 kW.
- Multi-pulsos: Comunes para variadores con potencias mayores a 75 kW. La condición previa es la integración de un transformador con características específicas de construcción y diseño.
- Filtros pasivos: Consisten de reactores y capacitores sintonizados para mitigar determinadas frecuencias de resonancia con los armónicos que se desean abatir.
- Variadores de frente activo (AFE): Una de las mejores opciones concernientes a la mitigación armónica, limitando el THD (i) por niveles menores al cinco por ciento; adicionalmente, ofrecen la capacidad de regeneración de la energía para las cargas con torque arrastrante considerable. Particularmente, estos diseños están disponibles para potencias medianas y altas
- Filtros activos: Es un método altamente eficiente de mitigación. Aporta beneficios importantes para evitar resonancias en equipos y mejora la disponibilidad de un sistema. Generalmente, se aplican para la mitigación de armónicos de manera global en una instalación.
La comprensión de las distorsiones armónicas, así como sus efectos e interpretación apropiada puede ayudar a la disminución de fallos en los sistemas eléctricos, así como evitar posibles accidentes y siniestros tales como incendios, elegir la solución más conveniente depende bastante de la aplicación que el sistema en cuestión estará desarrollando.
by Ing. Jose de Jesús Sandoval
BDE Febrero 2017
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