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Si bien es cierto que las necesidades actuales y futuras en relación a la energía se encuentran enfocadas en base a dos lineamientos muy importantes como lo son el uso racional y consciente de la energía (Eficiencia Energética) y el implementar energías renovables, con el fin de obtener una instalación eléctrica eficiente (industriales, residenciales, comerciales, etc.). Donde el primero de estos lineamientos (la eficiencia energética), desde un punto de vista técnico plantea dentro de su ciclo de vida la mejora de la productividad o la optimización del consumo mediante la incorporación del control y automatización. También es una realidad que el uso creciente de las nuevas tecnologías electrónicas de control y automatización aplicada para conseguir este tipo de instalaciones ha ocasionado la agudización de una anomalía eléctrica en las redes eléctricas, siendo ésta: la generación de armónicos.

Conociendo los armónicos

Todos los dispositivos de control y automatización reciben una onda o señal del tipo senoidal para su alimentación (como entrada) pero tienen la característica de que la onda o señal de salida (utilizada para las acciones de control) suele ser distorsionada (cuadrada o de cualquier otra forma), diferente de la onda senoidal. Esta distorsión produce corrientes armónicos que se superponen a la onda senoidal fundamental (60 Hz) y la deforman, por lo que la corriente nominal se incrementa.

Los armónicos provocan múltiples problemas que dependerán del tipo de dispositivo que los genera. Entre las principales consecuencias se tiene problemas en la operación de dispositivos electrónicos de medición y protección, sobrecalentamiento de los equipos eléctricos (motores, transformadores, etc.), existencia de corrientes que se suman al neutro (llegando a representar un riesgos eléctricos a usuarios y originar diferencias de potencial entre neutro y tierra), aumento en la temperatura de conductores (disminución del aislamiento), etc. Los dispositivos o cargas no lineales que los generan presentan diferencias y suelen ser distintos en una u otra instalación.

El control, la automatización y los armónicos

El control y la automatización han hecho más amigable y elevado la estancia del hombre dentro de las instalaciones y su vida cotidiana. También ha contribuido con el ahorro energético pero esto ha ocasionado que el efecto de la distorsión armónica (Total Harmonic Distortion: THD) tenga un crecimiento exponencial. Los múltiples dispositivos de control usados para facilitar las actividades suelen ser muy variados y existen prácticamente en cualquier instalación, se pueden tener equipos para soluciones puntuales como la regulación de la iluminación (reguladores de intensidad lumínica) artificial en base a la iluminación natural que se detecta dentro de un espacio, el encendido de la iluminación (con balastros electrónicos) en áreas comunes según la detección de presencia, el control de la temperatura de una estancia o toda una edificación gestionando las unidades de climatización y ventilación (aires acondicionados, fancoil, Chiller, etc.), entre otras, hasta soluciones más complejas que involucran el funcionamiento de una red integral de automatización y control (red que integra múltiples sistemas dentro de una instalación industrial, comercial, residencial etc.). Todas estas soluciones involucran fuentes productoras de armónicos, con la diferencia de que en mayor o menor medida, independientemente de la instalación que se tenga. Por ejemplo para que se tenga una idea, los controladores (de iluminación, aires acondicionados, etc.) pueden arrojar índices de THD de corriente hasta del 58%, superando los límites expuestos por referencias como el estándar 519 de la IEEE.

Armónicos en las instalaciones

Según el tipo de instalación que se tenga se puede identificar un perfil de automatización y control diferente, lo que se traduce, en identificar las cargas no lineales generadoras de armónicos más usuales en cada una de ellas:

En primer lugar, en las instalaciones industriales los armónicos son generados o provocados por dispositivos que involucran electrónica de potencia, como lo son los convertidores de frecuencia, hornos de arco eléctrico, variadores de velocidad, luminarias con balastros electrónicos, equipos de soldadura, motores, computadoras, dispositivos con operación automatizada (bandas trasportadoras, impresoras, aires acondicionados, etc.), dispositivos ferro-magnéticos, entre otros.

En segundo lugar, en las instalaciones comerciales y de oficinas, los originan dispositivos como computadoras, balastros electrónicos, equipos electrónicos de telecomunicaciones, de seguridad, hornos microondas, alarmas automatizadas y cualquier dispositivos para el control y automatización del confort (como aires acondicionados e iluminación), entre otros.

Cómo encontrar una verdadera eficiencia

Lo anterior nos demuestra que la lista de dispositivos generadores de armónicos es grande y que estamos lejos de detener su presencia en cualquier instalación, más aún con el desarrollo de la tecnología “inteligente” que estamos viviendo actualmente. Entonces ¿qué nos queda por hacer?, una respuesta a esto debería empezar con buscar construir una instalación verdaderamente eficiente e integral, que además de la reducción de consumo eléctrico, incluya también equipos (incorporación de filtros) que contrarresten el efecto de los armónicos generados por los dispositivos de control y automatización empleados. Ligado a esto se debe proponer o trabajar por la necesidad de contar con fuertes políticas y normas nacionales que sancionen aquellos que no aportan a la mitigación de los llamados armónicos en sus instalaciones.