¿QUÉ ES UN ARMÓNICO?

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Son oscilaciones de corriente o voltaje, múltiplos de la frecuencia fundamental que aparecen espontáneamente en presencia de cargas de comportamiento “no lineal”. Estas oscilaciones, al combinarse con las ondas sinusoidales fundamentales, las deforman. Se han establecido límites en la distorsión de las ondas de voltaje y corriente en la norma ANSI-IEEE 519-2014. Según esta regla, se deben aplicar en el punto de acoplamiento común (PCC) si la instalación tiene recursos de base invertida (IBR) o recursos de energía distribuida (DER), además de las cargas, y la generación nominal combinada en el sitio es menor del 10% de la demanda media anual de carga.

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PROBLEMAS OCASIONADOS POR LOS ARMÓNICOS

• Operación errática de equipo computarizado
• Sobrecalentamiento de equipos y conductores
• Falla prematura de equipos
• Falso disparo de interruptores
• Incendio debido al excesivo calentamiento de conductores
• Transformadores quemados
• Quema prematura de motores
• Bajo factor de potencia (elevado consumo de energía reactiva)
• Daño de bancos de condensadores

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¿Qué es un factor de cresta?

El factor de cresta es la relación entre el valor pico de la onda de corriente o voltaje, y el valor eficaz o RMS de la misma onda. Aquel factor de cresta de una onda senoidal, es siempre 1,414. El factor de cresta de una onda no lineal, es generalmente mayor a 1,414. La distorsión armónica, indica el grado de deformación de la onda de voltaje o corriente, debido a la presencia de los componentes armónicos.

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DEFINICIÓN DE ARMÓNICOS

Los armónicos, son corrientes o tensiones cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental de la alimentación. Por ende, la distorsión armónica, indica el grado de deformación de la onda de voltaje o corriente, debido a la presencia de los componentes armónicos.

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CONSECUENCIAS DE LOS ARMÓNICOS

PROBLEMAS PRINCIPALES DEBIDO A LOS ARMÓNICOS

• Interferencia en las telecomunicaciones
• Distorsión en la tensión y corriente de red.
• Perturbaciones en los sistemas electrónicos informáticos.
• Funcionamiento defectuoso de relés
• Fallas en transformadores y motores.
• Interrupción en la alimentación debidas al disparo de las protecciones.
• Incendio debido al excesivo calentamiento de conductores.
• Bajo factor de potencia (elevado consumo de energía reactiva).
• Daño de bancos de condensadores.

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¿Cuáles son los impactos adicionales de los armónicos?

• Las secuencias + y -, afectan el sentido de giro de los motores.
• La secuencia 0 es aditiva y se evidencia en los conductores de neutro.
• Si las cargas están balanceadas y el factor de potencia es 1, no se presentará corriente en el neutro.
• A mayor frecuencia, se incrementa el efecto piel.

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POSIBLES SOLUCIONES DE LOS PROBLEMAS DE ARMÓNICOS

• Suprimir o aislar las fuentes de armónicos.
• Asegurar que la instalación cumpla con el nivel máximo permitido de acuerdo a las normas del IEEE Std 519-2014.
• Uso de sistemas de conversión AC-DC con tecnología de IGBT´s.
• El uso de Control variable de motores sin Armónicos.
• El uso de transformadores tipo K de MGM.
• Reactores en línea.
• Instalación de filtros pasivos para carga constante.
• Instalación de filtros activos para carga variable.

TRANSFORMADORES TIPO K

• En transformadores secos, el factor K indica su capacidad para manejar corrientes de carga no sinusoidal.
• Este factor K, relaciona la capacidad del transformador para servir diferentes grados de carga no-lineal sin exceder los límites de temperatura especificados.
• Este factor K, se basa en predecir las pérdidas.
• Los estándares son de 4, 13, 20, 30, 40 y 50, y no se deben exceder en el caso de MGM.
• En este orden de ideas, para esta especificación de factor K, MGM Transformer Company ha diseñado transformadores de distribución Tipo-Seco para cargas no lineales monofásicas y trifásicas, sobre voltaje primario y secundario de 600Vand menos y niveles de capacidad de alrededor de 1500kVA.

También conocidos como “Blackouts”, se generan por fallas en el sistema público de suministro de energía, haciendo que los equipos se apaguen inesperadamente, provocando daños irreversibles como pérdida de información y parada repentina de procesos industriales.

Causas

• Externas al edificio:

Daños en la red de distribución debido a descargas atmosféricas, sabotajes, etc. Sobrecarga de circuitos de distribución.

• Internas al edificio:

Apertura del interruptor general

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Utilizar un sistema de suministro ininterrumpido de potencia- UPS

Por lo que existen varias tecnologías para esta finalidad:

• Standby (off line) sin regulación
• Standby (off line) con regulación
• Conversión sencilla: línea interactiva
• Conversión sencilla: tecnología ferrorresonante
• Doble Conversión

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IMPACTOS DE LAS DISTORSIONES ARMÓNICAS EN SUS EQUIPOS

Los data centers o equipos de cómputo, son grandes fuentes de armónicos debido a sus componentes electrónicos.

Los equipos de manufactura o controladores, generan distorsión armónica que puede afectar la red central de su fábrica.

De esta manera (línea azul), es como se ve la energía eléctrica afectada por armónicos. Lo ideal es que la energía tenga solo la frecuencia fundamental (línea roja).

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Definición según el sector que se puede ver afectado

Son defectos en la energía eléctrica ocasionados por equipos de cómputo, equipos industriales y equipos de control que pueden generar calor excesivo en las máquinas, el mal funcionamiento de estas y grandes pero también graves pérdidas económicas.

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