Los Armónicos y sus Efectos.
Hace tiempo que se conoce la existencia teórica de
los armónicos, pero no sus efectos. Es ahora con el uso masivo de la electrónica
moderna cuando se están dejando sentir sus efectos e inconvenientes.
Antaño el fenómeno no se daba porque que los equipos
eléctricos habituales eran de consumos lineales, dicho de otra forma,
absorbían la energía que proporcionaba la corriente alterna en todo el
espectro de su onda sinusoidal de igual forma, sin desequilibrios.
Sin
embargo, numerosos equipos electrónicos actuales consumen la energía
alterna en impulsos bruscos y potentes, o sea, de forma no lineal,
aprovechando sólo la energía que se encuentra en la cresta de la onda
sinusoidal, donde el impulso eléctrico es mas potente, despreciando el
resto de la onda que se convierte en múltiples ondas de corrientes armónicas
(distorsiones).
Estas ondas o distorsiones armónicas no son sino
corrientes que se suman en el conductor a la onda fundamental en número
infinito, con frecuencias que son múltiplos enteros de ésta. O sea, que si
la onda fundamental tiene una frecuencia de 50 hercios, el segundo armónico
tendrá 100 Hz, el tercero 150 Hz, el cuarto 200 Hz, y así sucesivamente.
Cada equipo electrónico tiene su peculiar forma de consumir la energía y
de producir corrientes armónicas que varían en el tiempo y en la magnitud,
propiciando infinitas combinaciones entre ellos que hacen cada situación
distinta a cualquier otra, por lo que ocasionan problemas de distinta índole,
que aparentemente no parecen tener relación entre si.
Tabla Nº 6. Frecuencia y secuencia de armónicos de distinto orden.
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Nº armónico
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Fund.
1º
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2º
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3º
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4º
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5º
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6º
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7º
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8º
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9º
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Frecuencia
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50
Hz
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100
Hz
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150
Hz
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200
Hz
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250
Hz
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300
Hz
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350
Hz
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400
Hz
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450
Hz
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Secuencia
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+
|
-
|
0
|
+
|
-
|
0
|
+
|
-
|
0
|
Así pues, la carga que soporta una línea con armónicos
es la de la fundamental más la suma de todas las demás corrientes, cada
una con su intensidad a la frecuencia que corresponda en cada caso. La
cuestión se agrava porque los armónicos de altas frecuencias circulan por
el exterior del cable quemando fácilmente el aislante que lo preserva.
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No
todos los armónicos son de la misma naturaleza.
Según su secuencia de giro de fasor, los armónicos se dividen en
tres grupos con comportamientos y efectos distintos.
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Tabla Nº 7. Efectos de los armónicos según su secuencia.
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Efectos según la secuencia
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Secuencia
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Rotación
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Corrientes
parásitas, efecto Skin
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Positiva
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Directa
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Sobrecalentamiento
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Negativa
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Inversa
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Sobrecalentamiento,
menor rendimiento y factor de potencia
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Cero
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Nula
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En
sistemas trifásicos se suman algebraicamente en el neutro
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SINTOMAS:
Si al medir el voltaje entre el neutro y el cable de tierra hay
más de 2 voltios es síntoma de la presencia de armónicos.
También suelen haber zumbidos y vibraciones en cuadros eléctricos
(ver efectos).
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Efectos de los armonicos
Debido a sus altas frecuencias y sentido distinto de
avance refluyen a cualquier parte de la instalación e incluso al exterior.
- Sobrecalentamientos aunque el consumo
suministrado sea muy inferior al máximo admisible por la instalación.
- Sobrecalentamiento y averías en transformadores,
enormes inducciones y parásitos.
- Sobrecalentamiento en conductores neutros. En las
instalaciones trifásicas muchos armónicos se suman en el neutro con la
intensidad de las tres fases.
- Fallos en ordenadores y equipos electrónico.
- Interferencias y problemas técnicos de diversa
índole sin causa aparente.
- Problemas en condensadores de corrección de
factor de potencia pudiendo estos mismos entrar en resonancia,disminuyendo
la impedancia equivalente del circuito provocando golpes altos de
corriente y tensión,que pueden quemar los equipos o los fusibles.
- Problemas e incluso quemado de los bobbinados de
los motores de inducción
al aumentar los parásitos y el calentamiento del rotor y devanados.
- Fusibles y magnetotérmicos quemados sin que
lleguen al consumo máximo nominal.
- Vibraciones, zumbidos, ruidos, resonancias en
paneles y cuadros eléctricos y de control.
- Sobrecargas en barras colectoras, empalmes,
conexiones, etc.
- Inducción en cables y sistemas de
telecomunicaciones por los armónicos de alta frecuencia.
- Los grupos electrógenos de emergencia son
especialmente vulnerables a los armónicos: por efectos eléctricos
perturban e inestabilizan los controles del mismo, llegando a quemarse
el alternador fácilmente.
- Los convertidores de D/C a A/C también son
victimas fáciles de los armónicos que produzcan los equipos electrónicos
conectados a ellos.
- Inutilidad de automáticos electrónicos
detectores de picos.
Ref.[10]
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