👨🔧 💡 ¿Qué son los ARMÓNICOS ELÉCTRICOS y cómo MITIGARLOS?
Introducción y avances tecnológicos
Resumen de la sección: En esta sección, Juan Ramón Camarillo, ingeniero electricista y doctor en ingeniería, introduce el tema de los armónicos y destaca cómo los avances tecnológicos han mejorado tanto a nivel doméstico como industrial. Menciona que dispositivos electrónicos como computadoras, celulares y lámparas LED han impactado positivamente en la iluminación y el consumo de energía.
Avances tecnológicos
- Los avances tecnológicos han permitido que equipos como computadoras y celulares sean más accesibles para hogares de ingresos medios.
- La introducción de tecnología LED ha mejorado la iluminación de casas y comercios, al tiempo que reduce el consumo de energía.
- Estos cambios tecnológicos tienen en común el uso de dispositivos electrónicos en su funcionamiento.
Concepto de armónicos
Resumen de la sección: En esta sección, Juan Ramón Camarillo explica qué son los armónicos. Define los armónicos como componentes sinusoidales con frecuencias múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Muestra ejemplos visuales para ilustrar cómo se ven las señales con sus respectivos armónicos.
Definición y características
- Los armónicos son componentes sinusoidales con frecuencias múltiplos enteros de la frecuencia fundamental.
- En un sistema con una frecuencia nominal de 60Hz, por ejemplo, el segundo armónico tendría una frecuencia de 120Hz.
- Los armónicos pueden ser caracterizados por su amplitud (valor eficaz), orden (frecuencia) y ángulo.
Causas de los armónicos
Resumen de la sección: En esta sección, Juan Ramón Camarillo menciona las principales fuentes de armónicos. Destaca que las cargas no lineales, especialmente las cargas electrónicas y dispositivos en condición de saturación, son las principales causas de los armónicos. Menciona ejemplos como transformadores de distribución, hornos de arco y variadores de velocidad.
Fuentes de armónicos
- Las cargas no lineales, como las cargas electrónicas y dispositivos en condición de saturación, son las principales fuentes de armónicos.
- Ejemplos incluyen transformadores de distribución funcionando cerca del codo de saturación, hornos de arco utilizados en la industria metalúrgica y variadores de velocidad comunes en diversas industrias.
- Dispositivos domésticos como lámparas fluorescentes compactas, bombillos LED, computadoras personales y monitores también generan armónicos.
Consecuencias de los armónicos
Resumen de la sección: En esta sección, Juan Ramón Camarillo explica las consecuencias adversas que pueden tener los armónicos en diversos equipos eléctricos. Menciona efectos generales como disparos en protecciones, interferencia electromagnética y vibraciones anormales. También menciona efectos específicos en equipos como condensadores para corrección del factor de potencia, motores y transformadores.
Efectos generales
- Los armónicos pueden causar disparos en protecciones de equipos, interferencia electromagnética, vibraciones y ruidos anormales, así como un funcionamiento no óptimo de cargas no lineales.
Efectos en equipos específicos
- En condensadores para corrección del factor de potencia, los armónicos pueden causar pérdidas, reducción de vida útil y vibraciones.
- En motores, los armónicos pueden generar pérdidas adicionales, calentamiento excesivo y reducción de la capacidad nominal de potencia.
- En transformadores, los armónicos pueden causar pérdidas adicionales, calentamiento excesivo y reducción de la capacidad nominal a plena carga.
Otros efectos adversos
Resumen de la sección: En esta sección final, Juan Ramón Camarillo menciona otros efectos adversos que pueden ser causados por los armónicos. Destaca el fenómeno de resonancia cuando las impedancias capacitivas e inductivas se igualan a frecuencias altas. También menciona posibles mal funcionamientos en dispositivos electrónicos debido a la interacción con otros equipos conectados al mismo sistema.
Otros efectos adversos
- Los armónicos pueden provocar resonancia cuando las impedancias capacitivas e inductivas se igualan a frecuencias altas.
- También pueden causar mal funcionamiento en dispositivos electrónicos debido a su interacción con otros equipos conectados al mismo sistema.
Dimensionamiento de equipos de mitigación de armónicos
Resumen de la sección: En esta sección se discute la importancia del dimensionamiento adecuado de los equipos de mitigación de armónicos en las industrias. Se menciona que un equipo mal dimensionado puede generar reducciones en la rentabilidad y aumentar los costos de inversión inicial, así como los costos de operación y mantenimiento. Se explican las dos tecnologías existentes para la mitigación de armónicos en sistemas industriales: filtros pasivos y filtros activos.
Filtros Pasivos
- Los filtros pasivos son sistemas compuestos por combinaciones de capacitancias, inductancias y resistencias.
- Su respuesta en frecuencia atenúa las componentes indeseadas y deja pasar las componentes deseadas.
- Pueden conectarse en serie o en paralelo al sistema bajo estudio.
- La inclusión de un filtro pasivo debe ser estudiada cuidadosamente debido a posibles problemas de resonancia.
- Son más baratos que los filtros activos.
Filtros Activos
- Los filtros activos están compuestos por un sofisticado sistema de electrónica de potencia y procesamiento de señales.
- Miden y compensan los armónicos generados en una instalación.
- Eliminan los armónicos inyectando una corriente con magnitud y ángulo opuesto a las componentes armónicas medidas.
- No necesitan ser sintonizados para frecuencias específicas, lo que les permite adaptarse a cambios en el espectro armónico sin necesidad de modificaciones.
- Son especialmente útiles para mitigar frecuencias altas, sin presentar problemas de resonancia como los filtros pasivos.
- Son más costosos que los filtros pasivos.