DISTORSION ARMONICA.

  16:20      IA

Técnicas de compensación y filtrado de perturbaciones armónicas

Fecha: 05/11/2025
Tema: Distorsión Armónica – Calidad de Energía

✅ Introducción a la compensación y el filtrado de perturbaciones

Las perturbaciones armónicas son distorsiones presentes en la forma de onda eléctrica, producto principalmente de cargas no lineales. Estas variaciones generan ruidos eléctricos, pérdidas, calentamientos y fallas tanto en la instalación como en los equipos industriales.

La compensación y el filtrado buscan:

  • Reducir la distorsión total armónica (THD)

  • Proteger transformadores, motores, variadores, UPS, PLC y equipos electrónicos

  • Mejorar la eficiencia energética

  • Cumplir con normas internacionales (IEEE-519, IEC 61000)

Las soluciones típicas son:

  • Filtros pasivos

  • Filtros activos

  • Bancos de capacitores con reactores

  • Sistemas híbridos

✅ Los armónicos eléctricos y sus costes

Los armónicos producen efectos directos e indirectos que generan costos visibles e invisibles para una empresa.

Costos directos:

  • Incremento de consumo energético

  • Penalizaciones por mala calidad de potencia

  • Daño prematuro en variadores, UPS, fuentes y electrónica

  • Calentamiento de transformadores y cables

  • Paros de producción por fallas electrónicas

Costos ocultos:

  • Parpadeo en iluminación LED

  • Vibración y ruido en motores

  • Caídas de tensión intermitentes

  • Disparo de protecciones sin causa aparente

  • Error en instrumentos de medición

📌 En instalaciones industriales con gran presencia de variadores y electrónica, los armónicos pueden representar hasta 5–12 % de energía adicional desperdiciada.

✅ Efecto de los armónicos en el sistema de potencia

Aparecen cuando la carga no absorbe corriente de forma sinusoidal, por ejemplo:

  • Variadores de frecuencia

  • UPS

  • Fuentes conmutadas

  • Iluminación LED

  • Hornos de inducción

  • Equipos de soldadura

  • Cargadores electrónicos

Efectos más comunes:

EfectoConsecuencia
Calentamiento excesivoTransformadores y motores pierden vida útil
Disparo de proteccionesParos inesperados de producción
Resonancia con capacitoresDaños y explosiones
Vibración mecánicaDesgaste de motores
Ruido y parpadeoMala calidad de energía visible
Degradación del aislamientoFallas a tierra y cortocircuitos

✅ ¿Cómo analizar un problema de armónicos?

El diagnóstico profesional se realiza con medición y análisis:

1. Mediciones en sitio

Con un analizador de calidad de energía se registra:

  • Corrientes y voltajes

  • THD-I y THD-V

  • Factor de cresta

  • Secuencia de armónicos individuales

  • Perfil de carga por horas o días

2. Identificación de la fuente

Generalmente provienen de:

  • Variadores

  • UPS

  • Electrónica de potencia

  • Iluminación masiva

3. Comparación con normas

  • IEEE-519

  • IEC 61000-3-4

  • Valores recomendados por la distribuidora

4. Cálculo de distorsión

Si el THD-V supera el 5 % o THD-I supera el 8 %, la instalación requiere corrección inmediata.

✅ Cómo dimensionar un filtro activo

Un filtro activo inyecta corriente en fase opuesta para cancelar los armónicos.

Datos necesarios para dimensionar:

  1. Corriente total del sistema

  2. Nivel de THD actual

  3. Nivel de THD objetivo (normalmente <5 %)

  4. Porcentaje de carga no lineal

  5. Voltaje del sistema

Ejemplo práctico:

  • Corriente total: 300 A

  • THD-I actual: 18 %

  • Objetivo: 5 %

  • Carga no lineal: 55 %

Se selecciona un filtro activo de 100–150 A para compensar armónicos dominantes (3°, 5°, 7°, 11°, 13°).

✅ Filtros Activos: la solución más versátil

Ventajas claras:

✔ Funciona sin riesgo de resonancia
✔ Se adapta automáticamente según la carga
✔ Compensa varios armónicos al mismo tiempo
✔ No requiere ajuste manual
✔ Trabaja en sistemas con variadores, UPS, hornos y electrónica crítica

Son ideales para:

  • Industrias con variadores grandes

  • Hospitales (equipos sensibles)

  • Centros de datos

  • Laboratorios

  • Edificios inteligentes y centros comerciales

✅ ¿Qué son los armónicos? (explicación clara y técnica)

Los armónicos son frecuencias múltiples de la frecuencia fundamental, producto de equipos que consumen corriente en forma no sinusoidal.

📌 En 60 Hz:

  • 3er armónico = 180 Hz

  • 5to armónico = 300 Hz

  • 7mo armónico = 420 Hz

Estos componentes distorsionan la forma de onda y generan todos los problemas mencionados.

Se expresan como:

  • THD-V → Distorsión armónica en voltaje

  • THD-I → Distorsión armónica en corriente

✅ Conclusión práctica

  • Los armónicos son un problema silencioso pero costoso.

  • La mejor solución moderna son los filtros activos, seguidos por filtros pasivos y sistemas híbridos.