Cómo prevenir y corregir la distorsión de armónicos eléctricos

Por la distorsión de armónicos surgen diversas problemáticas a raíz de las distorsiones de onda que afectan a la tensión y a la corriente, como el sobrecalentamiento de conductores (sobre todo el neutro) y el aumento de la potencia que se transporta, lo que podría empeorar el factor de potencia de la red; inestabilidad en el sistema eléctrico con el disparo de diferenciales sin motivo aparente, fallos en equipos de consumo, e incluso, la destrucción de las baterías de condensadores.

¿Qué es la Tasa de Distorsión Armónica (THD, por sus siglas en inglés) y cómo se mide?

Para descubrir y cuantificar la cantidad de distorsión armónica presente en una señal eléctrica o de audio, es necesario analizar la Tasa de Distorsión Armónica (THD, por sus siglas en inglés). La distorsión armónica ocurre cuando se generan componentes de frecuencia adicionales que no estaban presentes en la señal original. Estos pueden ser causados por la no linealidad en los circuitos electrónicos, la saturación de amplificadores, interferencias electromagnéticas, entre otros factores.

La THD se expresa originalmente como un porcentaje y representa el vínculo entre la energía de las componentes armónicas de la señal y la energía de la señal fundamental. Una THD baja refleja que la señal está libre de distorsión armónica, mientras que una THD alta representa una mayor cantidad de distorsión.

¿Cómo realizar un estudio de armónicos de manera efectiva?

Lo primordial es no esperar a que ocurra el fallo para llevar a cabo el análisis de distorsión armónica, por lo que es necesario ir al grano y chequear los equipos o dispositivos en los que podría haber mayor riesgo por perturbaciones de la red, así como atacar primero todos aquellos avisos de distorsión que se hayan podido percibir:

• Si se instalará una nueva batería de condensadores es importante conocer la Tasa de Distorsión Armónica para garantizar que las perturbaciones de la red no dañarán el equipo.
• En el caso de que los condensadores de las baterías fallaran con mayor frecuencia de lo habitual, también convendría realizar un estudio de armónicos para analizar si estos son provocados por las distorsiones.
• En cualquier instalación que sufra disparos de los diferenciales sin motivo aparente, y en cualquier momento, también se necesita conocer la distorsión para aplicar las medidas necesarias y resolver el problema.
• Las empresas con gran parque informático requieren llevar a cabo una medición de armónicos como método preventivo para adelantarse a averías en equipos, protegiéndolos de las perturbaciones de la red. También lo necesitarán las empresas con electrónica de potencia, que es la principal generadora de armónicos.
• Las naves industriales con luminarias de descarga deben cumplir con un análisis de la tasa de distorsión armónica. Aún sin tener un proceso productivo propiamente dicho, al existir cargas no lineales podría haber problemática con las distorsiones armónicas.
• En las instalaciones de frío, el control electrónico de los grupos de frío y equipos de climatización las deja expuestas a problemas con las corrientes armónicas, por lo que precisarían de una medición.
• Un estudio de armónicos en las instalaciones agrícolas es importante, ya que en estas se implementan arrancadores electrónicos y controles automáticos. Evitaría averías en las bombas de riego.

¿Cuáles son los beneficios del análisis de armónicos?

• Reducirá los efectos negativos que tienen los armónicos sobre la instalación.
• Ayudará a disminuir costes de operación y consumos energéticos.
• Permitirá incrementar la vida útil de los equipos. Hasta un 32% para las máquinas monofásicas, 18% para las trifásicas y 5% para transformadores.
• Reducirá las pérdidas por sobrecargas y calentamiento de cables.
• Permitirá atenuar las fuentes de distorsión del sistema.
• Facilitará la estabilidad de las cargas en el sistema.
• Incrementará la fiabilidad de la red.

Efectos de la distorsión armónica en los sistemas de sonido

Las perturbaciones de la red no solo causan estragos en las instalaciones eléctricas, también pueden afectar sistemas de sonido. 

Uno de los efectos más habituales de la distorsión armónica es la degradación de la calidad del sonido, introduciendo ruidos no deseados que pueden “deformar” el timbre original de la señal.

La fatiga auditiva es otro de los daños que generan estas perturbaciones. Escuchar música o sonidos con niveles de distorsión armónica muy altos puede afectar el oído causándole cierto estrés, ya que el exige al cerebro al intentar procesar esa señal distorsionada.

La precisión y fidelidad en la reproducción de sonido de equipos que se utilizan en estudios de grabación, o de sistemas de audio de alta calidad, puede verse comprometida por estas perturbaciones de la red. La presencia de distorsión armónica podría desencadenar problemas de interferencia electromagnética, afectando así el rendimiento de equipos o sistemas electrónicos.

El problema de las corrientes armónicas en la distribución y consumo de energía eléctrica está cada vez más presente en nuestros hogares y en el entorno empresarial. El auge de dispositivos con electrónica de potencia en nuestro día a día nos expone más al riesgo de vernos afectados por los armónicos, sobre todo en lo económico. Por eso, prevenir y corregir la distorsión de armónicos a través del análisis de la Tasa de Distorsión Armónica es una medida o recurso importante para velar por el buen funcionamiento y por la calidad de la señal eléctrica, lo que ayudará a disminuir costes de operación y consumos de energía.