Cuando los equipos eléctricos están sufriendo sobretemperatura o hay pérdida de eficiencia energética, puede ser por causa de los armónicos, es decir, perturbaciones en la red eléctrica. Imaginemos que la red eléctrica de su empresa es una autopista y los armónicos son los baches sobre la vía que dificultan el flujo de los vehículos y, por lo tanto, ocasionan tráfico.
Para evitar esos baches en la red eléctrica y mantener un sistema funcionando de manera óptima se pueden usar filtros de armónicos activos y pasivos. Ambos se encargan de mejorar la calidad de potencia, pero para saber cuándo usar alguno de los dos y/o en qué momento hacer un mantenimiento a los filtros de armónicos, es importante entender las principales diferencias:
- Los filtros activos de armónicos se usan cuando los niveles de distorsión armónicos de corriente varían en el tiempo de forma significativa, este tipo de comportamiento ocurre cuando existen múltiples cargas monofásicas y trifásicas conectándose y desconectándose de la red eléctrica, esto origina un perfil de distorsión armónica variable con la mayoría de los armónicos presentes en diferentes momentos en el tiempo.
- En cuanto al diseño de cada uno, los filtros pasivos se componen exclusivamente de resistencias, condensadores e inductores. En cambio, los filtros activos de armónicos utilizan amplificadores operacionales además de los componentes pasivos.
¿Qué es y cómo funciona un filtro activo de armónicos?
Un filtro activo de armónico es un dispositivo que ayuda a mejorar la calidad de la energía en un sistema cuando hay ‘ruidos’ o distorsiones en la corriente eléctrica. Este dispositivo funciona cuando se conecta directamente al sistema para detectar los armónicos y al mismo tiempo mide la corriente que pasa a través de la carga.
Luego, calcula la cantidad exacta de esta distorsión y crea una corriente ‘de corrección’ que es exactamente opuesta a la distorsión detectada. Cuando esta corriente opuesta se introduce en el sistema, neutraliza la distorsión, logrando así una corriente suave y sin interrupciones.
Una de las grandes ventajas de los filtros activos para armónicos es que no generan problemas de resonancia, lo cual es una preocupación común con los filtros pasivos. Esto los hace especialmente útiles en sistemas eléctricos donde la flexibilidad y la adaptabilidad son clave para mantener la calidad de la energía.
Aplicaciones de filtro activo de armónicos
Los filtros activos de armónicos tienen aplicaciones donde la calidad de energía es crítica como por ejemplo en entornos industriales. Lugares como plantas de manufactura con equipos sensibles, centros de datos y hospitales, son espacios donde las distorsiones armónicas pueden causar problemas graves en las instalaciones de red.
Por su eficacia en reducir armónicos y mejorar la calidad de la energía, los filtros activos son ideales para instalaciones con alta carga electrónica como variadores de velocidad, sistemas HVAC, centros comerciales y también en generación distribuida como energía solar y eólica.
¿Qué es y cómo funciona un filtro pasivo de armónicos?
Los filtros pasivos de armónicos son dispositivos que, a diferencia de los filtros activos, no usan electrónica de potencia activa. En su lugar, tienen elementos pasivos como reactores y capacitores que están ajustados a una frecuencia particular para eliminar un armónico específico y disminuir de forma selectiva otras frecuencias no deseadas.
Entonces, la función esencial de un filtro pasivo es permitir que ciertas frecuencias pasen a través de él, mientras bloquea o reduce otras. Esto se logra utilizando las propiedades de impedancia de los condensadores e inductores, que varían según la frecuencia, permitiendo filtrar de manera efectiva los componentes no deseados.
Es importante tener en cuenta que, la efectividad de un filtro pasivo de armónicos depende de su diseño y de la ubicación en el sistema eléctrico, pues debe estar muy cerca a la fuente de los armónicos que ocasionan la falla en el rendimiento de red para que los pueda eliminar correctamente.
Aplicaciones de filtro pasivo de armónicos
Los filtros pasivos para armónicos tienen aplicaciones en instalaciones donde las cargas son relativamente constantes como plantas industriales que operan con motores grandes. También se utilizan en sistemas de distribución eléctrica donde se requiere una solución simple y económica para reducir los armónicos en redes eléctricas o conectividad entre equipos de electrónica automotriz, dispositivos médicos y sistemas de energía renovable.
Al ser relativamente sencillo en su composición, un filtro pasivo de armónicos también se puede aplicar para mejorar la precisión de señales de sensores al filtrar el ruido de alta frecuencia. Con este dispositivo se logra eliminar interferencias antes de su procesamiento aumentando la confiabilidad en entornos industriales o científicos.
En conclusión, usar filtros de armónicos activos y pasivos, según las necesidades de calidad de red eléctrica que requiera su empresa, va a impactar positivamente en la vida útil de los demás equipos electrónicos. Además, garantizará una eficiencia constante en las operaciones corporativas y evitará penalizaciones de CFE si se mantiene en los límites establecidos en el código de red.
