Estudios y análisis de calidad de la energía (armónicos, inducidas, sobretensiones....)

Los nuevos equipos informáticos y eléctricos en general, proporcionan un mayor rendimiento en los procesos y tareas de hoy en día.

A cambio internamente estos equipos son más complejos e incorporan componentes como fuentes de alimentación conmutadas, rectificadores u otros elementos, que consumen habitualmente una forma de onda en corriente que no es senoidal, sino que está distorsionada y deformada.

Los sistemas eléctricos cuentan actualmente con una gran cantidad de elementos llamados no lineales, los cuales generan a partir de formas de onda sinusoidales y con la frecuencia de la red, otras ondas de diferentes frecuencias ocasionando el fenómeno conocido como armónicos.

Los armónicos son un fenómeno que genera problemas tanto para los usuarios como para la entidad encargada de la prestación del servicio de energía eléctrica ocasionando diversos efectos nocivos en los equipos de la red.

Podemos decir entonces que estos equipos han mejorado nuestra calidad de vida, pero a cambio contaminan más nuestros sistemas eléctricos, haciendo que el comportamiento de éstos deje de ser habitual.

Toda forma de onda periódica no-sinusoidal puede ser representada como la suma de ondas sinusoidales cuyas frecuencias son enteros múltiples de la frecuencia fundamental, que denominamos armónicos.

Estos armónicos afectan principalmente a la calidad de onda en tensión, y pueden perturbar de forma negativa a numerosas máquinas y equipos, además de a la propia instalación.

Los armónicos son producidos por cargas no-lineales que absorben corriente no-sinusoidal. Las cargas más comunes que generan armónicos, tanto en entornos industriales como domésticos, son las siguientes:

• Variadores de velocidad/frecuencia
• Lámparas de descarga (Vapor de mercurio, de sodio, bajo consumo, fluorescentes,etc.)
• Rectificadores
• Convertidores C.A./C.C.
• Soldadura por arco
• Hornos de inducción
• SAI
• Ordenadores

A su vez, las corrientes armónicas generadas cuándo pasan por cargas lineales generan distorsión de la onda de tensión, que dependerá tanto de la naturaleza de las corrientes armónicas como de la propia red y cargas.
Los armónicos son por tanto perturbaciones, y conllevan costes que no siempre son fáciles de apreciar o valorar.

Estos costes se pueden clasificar dentro de dos tipos:
• Costes técnicos
• Costes económicos

Los costes técnicos son aquellos que suponen una pérdida de rendimiento de la instalación, como, por ejemplo:
• Pérdida de capacidad en líneas de distribución de energía
• Sobrecarga de transformadores
• Sobrecarga de conductores
• Descalificación de los transformadores
• Pérdidas por efecto Joule en líneas y máquinas
• Pérdidas magnéticas en máquinas eléctricas
• Aumento de fugas

Habitualmente los costes técnicos implican costes económicos, de ahí la importancia de controlar dichos costes técnicos.

Los costes económicos son aquellos que se pueden cuantificar monetariamente, aunque a veces no sean sencillos de calcular. A su vez pueden ser visibles y ocultos:

Costes visibles:
• Mayor consumo eléctrico
• Puntas de consumo eléctrico
• Recargo o pago de energía reactiva en la factura eléctrica

Costes ocultos:
• Pérdidas de distribución
• Pérdidas de potencia y energía (por efecto Joule y magnéticas)
• Ampliación de instalaciones
• Paradas de procesos productivos

Estos costes dependerán del tipo de instalación y de las cargas conectadas.
¿Cómo podemos conocer si sufrimos de estas perturbaciones armónicas? ¿Cómo podemos evitarlas o limitar su impacto negativo?