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Introducción

El crecimiento exponencial en el uso de equipos con electrónica de potencia en sectores industriales, comerciales y residenciales ha incrementado significativamente la problemática asociada a las corrientes armónicas en la distribución y consumo de energía eléctrica. Estas distorsiones pueden generar sobrecargas en conductores, deterioro de equipos y una disminución del factor de potencia de la red. Para mitigar estos efectos, es fundamental realizar un estudio de armónicos que permita identificar la presencia de distorsiones y aplicar soluciones adecuadas.

Impacto de la Distorsión Armónica

La distorsión de armónicos puede inducir diversos problemas en los sistemas eléctricos, entre ellos:

• Sobrecalentamiento de conductores, especialmente del neutro, debido al incremento de la corriente circulante.

• Incremento de la potencia reactiva, lo que afecta negativamente el factor de potencia.

• Disparos intempestivos de protecciones diferenciales, generando inestabilidad en el sistema eléctrico.

• Fallas en equipos electrónicos y maquinaria, derivadas de la distorsión de la señal eléctrica.

• Destrucción prematura de baterías de condensadores, impactando la compensación de potencia reactiva.

Tasa de Distorsión Armónica (THD): Definición y Medición

La Tasa de Distorsión Armónica (THD, por sus siglas en inglés) es el parámetro utilizado para cuantificar la presencia de armónicos en una señal eléctrica. Se expresa en porcentaje y representa la relación entre la energía de las componentes armónicas y la energía de la señal fundamental.

Una THD baja indica una señal eléctrica de calidad, mientras que una THD elevada sugiere la presencia de distorsiones perjudiciales. Para su medición, se utilizan analizadores de calidad de energía que permiten identificar la magnitud y origen de los armónicos.

Realización de un Estudio de Armónicos

Para prevenir fallos y optimizar la eficiencia energética, es recomendable realizar un estudio de armónicos en:

• Nuevas instalaciones de baterías de condensadores, garantizando que las perturbaciones de la red no afecten su funcionamiento.

• Sistemas donde los condensadores presentan fallas recurrentes, a fin de determinar si la causa son las distorsiones armónicas.

• Instalaciones con disparos intempestivos de diferenciales, para identificar fuentes de interferencia.

• Empresas con gran carga informática o electrónica de potencia, como medida preventiva para proteger equipos sensibles.

• Naves industriales con luminarias de descarga, debido a la posible generación de armónicos.

• Instalaciones de refrigeración y climatización, donde los variadores de velocidad y controles electrónicos pueden inducir distorsiones.

• Sistemas agrícolas con arrancadores electrónicos y controles automáticos, para prevenir fallas en motores y bombas de riego.

Beneficios del Análisis de Armónicos

La realización de un estudio de armónicos permite:

• Reducir el impacto negativo de los armónicos en la instalación.

• Disminuir costos operativos y consumo energético.

• Incrementar la vida útil de los equipos, con mejoras estimadas de hasta un 32% en máquinas monofásicas, 18% en trifásicas y 5% en transformadores.

• Reducir las pérdidas por sobrecargas y sobrecalentamiento de cables.

• Atenuar las fuentes de distorsión dentro del sistema.

• Mejorar la estabilidad y fiabilidad de la red eléctrica.

Impacto en Sistemas de Sonido y Calidad de Señal

La distorsión armónica no solo afecta la eficiencia energética, sino también la calidad de la señal en sistemas de audio. Entre los efectos más comunes se encuentran:

• Degradación de la calidad del sonido, con introducción de ruidos no deseados.

• Fatiga auditiva, al forzar al cerebro a procesar señales distorsionadas.

• Interferencia electromagnética, que compromete la fidelidad del sonido en estudios de grabación y sistemas de alta calidad.

Normativas Internacionales Aplicables

Para el control y mitigación de armónicos en sistemas eléctricos, existen diversas normativas internacionales que establecen límites permisibles y métodos de medición. Algunas de las más relevantes son:

• IEEE 519-2014 – Establece límites de armónicos en sistemas de distribución eléctrica.

• IEC 61000-3-2 y IEC 61000-3-12 – Regulaciones sobre emisiones armónicas en instalaciones industriales y comerciales.

• EN 50160 – Especificaciones de calidad de la energía eléctrica en redes de baja y media tensión.

• IEC 60076-7 – Impacto de los armónicos en transformadores.

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