Impacto de los Armónicos en Sistemas Eléctricos: Origen y Consecuencias

Introducción a los Armónicos Eléctricos

Los armónicos son distorsiones en la onda senoidal, que se producen debido a que el consumo de tensión no es continuo.

Componentes Armónicas en Corriente Alterna (C.A.)

La tensión senoidal que generan las centrales eléctricas sufre alteraciones en las líneas de alimentación de los usuarios, lo que provoca la aparición de componentes de alta frecuencia. Estas deformaciones de la tensión senoidal han ido aumentando debido al uso de cargas no lineales que, al ser conectadas a la red eléctrica, absorben intensidades de corriente en impulsos bruscos.

Ejemplos de estas cargas incluyen:

• Alumbrado con balastos electrónicos
• Hornos de arco
• Transformadores
• Reguladores electrónicos de tensión
• Reguladores de velocidad para motores trifásicos
• Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI)

La teoría matemática de las series de Fourier establece que una onda distorsionada puede ser descompuesta en la suma de una función senoidal de la frecuencia fundamental y de otras funciones senoidales cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Estas últimas son los armónicos.

Características Clave de los Armónicos

• Amplitud

  Es el valor de la tensión o intensidad del armónico.

• Orden

  Es el valor de su frecuencia referido a la fundamental (las más problemáticas suelen ser las impares).

• Porcentaje de Tasa de Armónico

  Es la relación que existe entre la amplitud del armónico de un determinado orden y la componente fundamental, expresada en porcentaje (%).

• Factor de Distorsión Armónica Total (THD%)

  Indica el porcentaje de todos los armónicos de una onda distorsionada, ofreciendo una medida global de la distorsión.

Efectos Negativos de los Armónicos en la Red Eléctrica

La aparición de los armónicos en la red provoca una gran cantidad de problemas, entre los que se destacan:

• Aunque las corrientes de fase de un sistema trifásico estén equilibradas, aparece una intensidad de corriente por el neutro más elevada que por las fases, lo que puede sobrecargar este conductor.
• Los interruptores automáticos y fusibles cortan el circuito a intensidades de corriente diferentes a los valores nominales, lo que puede llevar a disparos intempestivos o a una protección ineficaz.
• Los interruptores diferenciales saltan sin que existan corrientes reales de defecto, causando interrupciones innecesarias en el suministro.
• Los transformadores de potencia y los motores se sobrecalientan aun trabajando por debajo de la potencia nominal, reduciendo su vida útil y eficiencia.