11/10/2023 por Ultatek La medición y análisis de armónicos en plantas industriales desempeñan un papel crucial en la calidad de energía en la red de distribución eléctrica. La medición de calidad de energía es fundamental en la actualidad, ya que desempeña un papel crucial en la detección de diversos problemas en la red de distribución eléctrica. Estos problemas pueden tener un impacto negativo tanto en el rendimiento de la red como en la integridad de los equipos eléctricos conectados a ella. En este contexto, uno de los aspectos críticos es la presencia de armónicos en la red eléctrica industrial. Los armónicos son componentes de frecuencia múltiple de la frecuencia fundamental de la red eléctrica, y su medición y análisis son esenciales. Estos armónicos pueden ser generados por cargas no lineales, como convertidores de frecuencia, fuentes de alimentación conmutadas y variadores de velocidad, que son comunes en entornos industriales. La medición de los armónicos es esencial para evaluar su impacto en los equipos y sistemas industriales. La presencia de armónicos puede provocar problemas como el sobrecalentamiento de equipos, fallas en equipos sensibles, resonancia en circuitos eléctricos y un aumento de las pérdidas en los sistemas de distribución. Además, los armónicos pueden causar distorsiones en la forma de onda de la tensión y la corriente, lo que afecta la calidad de energía en la planta industrial. La comprensión de los armónicos y su impacto nos permite identificar las causas subyacentes de los problemas actuales en la planta industrial. A partir de estas mediciones, se pueden implementar soluciones, tanto preventivas como correctivas, para abordar las fallas relacionadas con los armónicos. Esto puede incluir la instalación de filtros de armónicos, el diseño adecuado de sistemas de distribución y la selección de equipos con bajo contenido armónico. CONTENIDO ÚTIL – Monitoreo y Análisis de la Calidad de la Energía en la Manufactura Mexicana El análisis de armónicos es una parte fundamental de la medición de calidad de energía en plantas industriales. Comprender y gestionar adecuadamente los armónicos es esencial para garantizar un suministro eléctrico confiable y eficiente en un entorno industrial, lo que contribuye a la productividad y evita costosos problemas en equipos y sistemas eléctricos. Para llevar a cabo este análisis, los analizadores de calidad de energía son herramientas ideales que permiten una medición precisa y la captura de eventos eléctricos simultáneamente. Análisis de armónicos en plantas industriales El análisis de armónicos es un tema fundamental en la calidad de energía en plantas industriales debido a su potencial impacto en la operación eficiente y la integridad de los equipos y sistemas eléctricos. Ampliemos este tema: Definición de armónicos: Los armónicos son componentes de frecuencia múltiple de la frecuencia fundamental de la red eléctrica (generalmente 50 o 60 Hz). Estos armónicos pueden ser generados por cargas no lineales como convertidores de frecuencia, fuentes de alimentación conmutadas, variadores de velocidad, y otros equipos electrónicos presentes en la planta industrial. Cuando los armónicos están presentes en la red eléctrica, pueden causar distorsiones en la forma de onda de la tensión y la corriente. Impacto de los armónicos en equipos y sistemas Los armónicos pueden tener varios impactos negativos en una planta industrial: Sobrecalentamiento de equipos: Los armónicos aumentan la pérdida de energía en equipos como transformadores, motores y cables, lo que puede provocar sobrecalentamiento y reducir la vida útil de estos componentes. Fallas en equipos sensibles: Equipos electrónicos sensibles, como sistemas de control y PLCs, pueden funcionar de manera incorrecta o sufrir daños debido a la presencia de armónicos. Resonancia: Los armónicos pueden inducir resonancia en circuitos eléctricos, lo que puede llevar a aumentos peligrosos de voltaje y corriente en sistemas de distribución. Aumento de pérdidas en sistemas de distribución: Los armónicos pueden causar pérdidas adicionales en los conductores y transformadores, lo que resulta en un consumo ineficiente de energía. Impacto de las cargas No lineales y armónicas en las instalaciones industriales La mayoría de las instalaciones industriales en el mercado actual cuentan con un alto porcentaje de cargas no lineales. Como resultado, estas cargas introducen corrientes armónicas en el sistema eléctrico, lo que provoca distorsiones armónicas en la tensión. Entonces, ¿qué significa esto? ¿Cómo afectan las cargas no lineales a su instalación? En resumen, surgen problemas a medida que los componentes se calientan, lo que finalmente causa mal funcionamiento. Pero analicemos esto en detalle. Cargas Lineales vs. Cargas No Lineales Una carga lineal es una carga eléctrica en la que existe una relación sinusoidal entre las formas de onda de corriente y tensión. En cualquier momento, la corriente es proporcional a la tensión (como ocurre en un estado de operación estable). Ejemplos de cargas lineales: Motores Condensadores Transformadores Una carga se vuelve no lineal cuando su impedancia varía con la tensión aplicada a lo largo de la forma de onda del ciclo. Además, la impedancia cambiante significa que la corriente de la carga no lineal no será sinusoidal. Estas corrientes no sinusoidales contienen armónicos que interactúan y distorsionan la tensión de los equipos y cargas del sistema de distribución de energía conectados a ellos. Ejemplos de cargas no lineales: Computadoras Iluminación Variadores de Velocidad Ajustables Rectificadores Efectos Armónicos Una distorsión en las formas de onda sinusoidales de corriente y tensión se conoce como armónicos. La distorsión puede afectar negativamente a motores, computadoras, transformadores y conductores. Debido a este bajo factor de potencia, la contribución armónica de las cargas no lineales resulta en caídas de tensión en el sistema de energía. Además, un aumento en los armónicos provoca pérdida de factor de potencia, voltajes más bajos en sistemas de energía, efectos adversos en el rendimiento de maquinaria y costos operativos más altos. Efectos Armónicos en Instalaciones Industriales Para contrarrestar el aumento de costos provocado por un bajo factor de potencia, las instalaciones industriales utilizan bancos de condensadores para la corrección del factor de potencia. Sin embargo, esta aplicación no está exenta de desventajas. El aumento de armónicos genera múltiplos de ondas sinusoidales de 60 Hz. Estos múltiplos se suman a la onda base y forman armónicos de segundo (120 Hz), tercero (180 Hz), y así sucesivamente. Muchos equipos son susceptibles a interferencias armónicas, lo que resulta en fallos prematuros y un rendimiento reducido. Varios tipos de cargas no lineales pueden generar armónicos, como hornos de inducción, variadores de velocidad de motores de CA y CC, iluminación electrónica, fuentes de alimentación conmutadas y fuentes de energía renovable. Sin embargo, algunas instalaciones pueden no experimentar efectos adversos. Aun así, a medida que aumentan los armónicos, comenzarán a surgir problemas en los equipos. Ejemplos de posibles efectos perjudiciales de los armónicos en plantas industriales Aquí tienes algunos ejemplos de posibles efectos perjudiciales de los armónicos: Sobrecalentamiento de transformadores. Corriente de neutro en motores de inducción. Mal funcionamiento de equipos electrónicos con microprocesadores. Fallo de condensadores de corrección del factor de potencia. Problemas en el funcionamiento de interruptores. Fusibles y relés que dejan de funcionar. Aumento de campos magnéticos alrededor de transformadores y equipos de conmutación. Los armónicos pueden interferir con equipos de comunicación, medidores y generadores. Además, los armónicos pueden ingresar o salir de una instalación desde la red eléctrica de la compañía eléctrica. CONTENIDO ÚTIL – Problemas de calidad de energía en plantas industriales mexicanas: cómo proteger tus equipos eléctricos Varias técnicas (o combinaciones de técnicas) pueden minimizar los efectos de los armónicos. Por ejemplo, los transformadores con factor K son más capaces de resistir los efectos perjudiciales de los armónicos sin reducirlos. Del mismo modo, los transformadores de mitigación armónica (HMTs) y los transformadores de desplazamiento de fase reducen los armónicos. Otra opción es utilizar filtros armónicos activos o pasivos con condensadores para desviar o bloquear los armónicos que ingresan al sistema. Sin embargo, diseñar sistemas eléctricos de manera que no produzcan armónicos sigue siendo la solución más eficiente. Medición y análisis de armónicos en entornos industriales Para abordar estos problemas, se deben llevar a cabo mediciones y análisis de armónicos. Esto implica el uso de analizadores de calidad de energía para registrar y analizar las formas de onda de tensión y corriente en diferentes puntos de la planta. Estos datos se pueden utilizar para identificar la magnitud y la frecuencia de los armónicos presentes, así como para evaluar su distorsión armónica total (THD, por sus siglas en inglés). Mitigación de armónicos en sistemas eléctricos Una vez que se ha realizado un análisis detallado, es posible implementar medidas para mitigar los armónicos. Esto puede incluir la instalación de filtros de armónicos, el diseño adecuado de sistemas de distribución, la selección de equipos con bajo contenido armónico y la implementación de prácticas de mantenimiento preventivo. El análisis de armónicos en plantas industriales es esencial para comprender y mitigar los problemas de calidad de energía relacionados con estos componentes no deseados en la red eléctrica. Una gestión eficaz de los armónicos puede mejorar la eficiencia, la confiabilidad y la vida útil de los equipos eléctricos en una planta industrial, lo que se traduce en ahorros de costos y una operación más segura y eficiente. Te podemos ayudar en la medición y análisis de armónicos para una mejor calidad de la energía eléctrica Toma medidas para identificar y gestionar los armónicos en tu instalación. Monitorizar la calidad de tu energía en la manufactura industrial, medir las cargas eléctricas y el suministro te permite identificar los problemas en tiempo real. También es posible identificar los armónicos mediante el uso de equipos de medición de armónicos. Cuando sabes dónde existen armónicos, puedes mitigar su origen. Previene problemas antes de que surjan. Deja que ULTATEK personalice la solución adecuada para satisfacer las necesidades de tus instalaciones industriales.
