Com prevenir i corregir la distorsió d'harmònics elèctrics

Degut a la distorsió d'harmònics sorgeixen diverses problemàtiques arran de les distorsions d'ona que afecten la tensió i el corrent, com el sobreescalfament de conductors (sobretot el neutre) i l’augment de la potència que es transporta, cosa que podria empitjorar el factor de potència de la xarxa; inestabilitat en el sistema elèctric amb el tret de diferencials sense motiu aparent, fallades en equips de consum, i fins i tot, la destrucció de les bateries de condensadors.

Què és la Taxa de Distorsió Harmònica (THD, per les sigles en anglès) i com es mesura?

Per descobrir i quantificar la quantitat de distorsió harmònica present en un senyal elèctric o d'àudio, cal analitzar la Taxa de Distorsió Harmònica (THD, per les sigles en anglès). La distorsió harmònica es produeix quan es generen components de freqüència addicionals que no eren presents al senyal original. Aquests poden ser causats per la no linealitat als circuits electrònics, la saturació dels amplificadors o les interferències electromagnètiques, entre altres factors.

La THD s'expressa originalment com a percentatge i representa l'enllaç entre l'energia dels components harmònics del senyal i l'energia del senyal fonamental. Una THD baixa reflecteix que el senyal està lliure de distorsió harmònica, mentre que una THD alta representa una quantitat més gran de distorsió.

Com realitzar un estudi d'harmònics de manera efectiva?

El més important és no esperar que hi hagi una fallada per dur a terme l'anàlisi de distorsió harmònica, per la qual cosa cal anar al gra i revisar els equips o dispositius en què podria haver-hi més risc per pertorbacions de la xarxa, així com abordar primer tots aquells avisos de distorsió que s'hagin pogut percebre:

• Si s'instal·la una nova bateria de condensadors és important conèixer la Taxa de Distorsió Harmònica per garantir que les pertorbacions de la xarxa no malmetin l'equip.
• En cas que els condensadors de les bateries fallessin amb més freqüència del que és habitual, també convindria fer un estudi d'harmònics per analitzar si aquestes fallades són provocades per les distorsions.
• A qualsevol instal·lació que pateixi disparaments dels diferencials sense motiu aparent i en qualsevol moment, també cal conèixer la distorsió per aplicar les mesures necessàries i resoldre el problema.
• Les empreses amb gran parc informàtic requereixen dur a terme un mesurament d'harmònics com a mètode preventiu per avançar-se a les avaries en equips, protegint-los de les pertorbacions de la xarxa. També ho necessitaran les empreses amb electrònica de potència, que és la generadora principal d'harmònics.
• Les naus industrials amb lluminàries de descàrrega han de complir una anàlisi de la taxa de distorsió harmònica. Tot i no tenir un procés productiu pròpiament dit, en existir càrregues no lineals hi podria haver problemàtica amb les distorsions harmòniques.
• A les instal·lacions de fred, el control electrònic dels grups de fred i equips de climatització les deixa exposades a problemes amb els corrents harmònics, per la qual cosa necessitarien un mesurament.
• Un estudi d'harmònics a les instal·lacions agrícoles és important, ja que s'hi implementen arrencadors electrònics i controls automàtics. Això evitaria avaries a les bombes de reg.

Quins són els beneficis de l’anàlisi d’harmònics?

• Reduirà els efectes negatius que tenen els harmònics sobre la instal·lació.
• Ajudarà a disminuir els costos d’operació i els consums energètics.
• Permetrà incrementar la vida útil dels equips. Fins a un 32 % per a les màquines monofàsiques, 18 % per a les trifàsiques i 5 % per a transformadors.
• Reduirà les pèrdues per sobrecàrregues i escalfament de cables.
• Permetrà atenuar les fonts de distorsió del sistema.
• Facilitarà l'estabilitat de les càrregues al sistema.
• Augmentarà la fiabilitat de la xarxa.

Efectes de la distorsió harmònica en els sistemes de so

Les pertorbacions de la xarxa no només causen estralls a les instal·lacions elèctriques, també poden afectar els sistemes de so.

Un dels efectes més habituals de la distorsió harmònica és la degradació de la qualitat del so, introduint sorolls no desitjats que poden “deformar” el timbre original del senyal.

La fatiga auditiva és un altre dels danys que generen aquestes pertorbacions. Escoltar música o sons amb nivells de distorsió harmònica molt alts pot afectar l'oïda causant-li cert estrès, ja que exigeix al cervell en intentar processar aquest senyal distorsionat.

La precisió i la fidelitat en la reproducció de so d'equips que s'utilitzen en estudis d'enregistrament, o de sistemes d'àudio d'alta qualitat, es pot veure compromesa per aquestes pertorbacions de la xarxa. La presència de distorsió harmònica podria desencadenar problemes d'interferència electromagnètica, afectant així el rendiment d’equips o sistemes electrònics.

El problema dels corrents harmònics en la distribució i el consum d'energia elèctrica cada vegada és més present a les nostres llars i a l'entorn empresarial. L'auge de dispositius amb electrònica de potència al nostre dia a dia ens exposa més al risc de veure'ns afectats pels harmònics, sobretot en l'àmbit econòmic. Per això, prevenir i corregir la distorsió d'harmònics a través de l'anàlisi de la Taxa de Distorsió Harmònica és una mesura o un recurs important per vetllar pel bon funcionament i per la qualitat del senyal elèctric, cosa que ajudarà a disminuir els costos d'operació i els consums d'energia.