Controlar la distorsió harmònica en els sistemes elèctrics és molt important per mantenir el funcionament eficient i assegurar una major durada dels equips. Quan analitzem una instal·lació elèctrica mitjançant una auditoria completa, això ens ajuda a detectar aquelles distorsions de corrent i tensió que ens indiquen quin tipus de problemes harmònics té el nostre sistema. Eines tradicionals com els analitzadors de qualitat d'energia resulten molt útils en aquest sentit, ja que ens permeten obtenir mesures precises de totes aquestes variables. Els resultats dels assaig mostren quines gammes de freqüència presenten una activitat harmònica excessiva, donant pistes sobre com aquestes afecten el rendiment i el desgast dels equips al llarg del temps. Revisar també els registres d'operació anteriors permet entendre com han evolucionat els problemes harmònics durant mesos o anys, orientant cap a solucions reals en lloc de simples solucions temporals.
L'avaluació del perfil harmònic d'un sistema elèctric requereix una auditoria completa que mesuri tant les distorsions de corrent com de tensió en diferents punts de la xarxa. Els analitzadors de qualitat d'energia proporcionen mesures precises que creen mapes detallats de l'activitat harmònica dins del sistema. Aquests instruments capturen les característiques de les formes d'ona a diverses freqüències, ajudant a identificar àrees problemàtiques on la distorsió harmònica esdevé prou significativa per requerir atenció. Resulta essencial comprendre els efectes d'aquests harmònics en el rendiment general del sistema i en la durada dels equips per a la planificació del manteniment. L'anàlisi dels registres històrics dels paràmetres operatius i de les demandes de càrrega ofereix una perspectiva valuosa sobre com evolucionen amb el temps els patrons de distorsió harmònica, fet que permet anticipar possibles problemes abans que esdevinguin qüestions greus que afectin la producció o la seguretat.
Identificar l'origen de les harmòniques continua sent una part important del procés de diagnòstic. Elements com ara variadors de freqüència (VFD), rectificadors i sistemes d'alimentació ininterrompuda (UPS) solen ser els principals responsables de la generació d'harmòniques. En analitzar aquests components diferents, els enginyers han de determinar exactament en quina mesura cada un contribueix al contingut harmònic total del sistema. L'enfocament habitual en aquest cas és algun tipus d'anàlisi espectral de corrent harmònic, que bàsicament ens indica quin tipus de problemes podria causar cada component. L'estudi dels perfils de càrrega proporciona informació addicional no només sobre la gravetat actual de les harmòniques, sinó també sobre el que podria passar amb el temps si no es fa cap canvi. Un cop recollides i compreses totes aquestes dades, els tècnics poden desenvolupar tècniques adequades de mitigació que realment ajudin a mantenir els sistemes elèctrics en funcionament sense causar aturades innecessàries.
El compliment de l'estàndard IEEE 519 és molt important per mantenir la distorsió de tensió en nivells acceptables a les instal·lacions. Aquests estàndards defineixen realment què es considera una distorsió excessiva tant per a la tensió com per al corrent en llocs com fàbriques i edificis d'oficines. Quan el nostre equip analitza el grau de compliment d'aquests requisits, podem identificar els punts on podrien sorgir problemes. Solucionar aquests problemes no només és una bona pràctica, sinó que les empreses que ignoren aquestes normes sovint s'enfronten a multes elevades en el futur. Normalment utilitzem programari especialitzat que verifica tots els paràmetres respecte als estàndards i genera informes detallats que mostren exactament què cal corregir. Aquesta estratègia no només permet que les operacions transcorrin sense problemes, sinó que també protegeix les empreses de costos imprevistos relacionats amb incumpliments normatius.
Els filtres harmònics passius funcionen segons principis força clars. Bàsicament utilitzen inductors, condensadors i ocasionalment resistències per eliminar aquelles freqüències de distorsió que afecten els sistemes elèctrics. Aquests tipus de filtres solen funcionar millor en situacions on la càrrega es manté relativament constant i previsible, ja que estan dissenyats per a aquelles distorsions de freqüència fixa que sovint es veuen en entorns industrials. Un gran avantatge dels filtres passius? El seu preu. Per a molts fabricants que treballen amb pressupostos ajustats, això els converteix en una opció evident malgrat les seves limitacions comparades amb alternatives actives. Diverses plantes de fabricació han obtingut resultats reals després de la instal·lació d'aquests filtres. Penseu, per exemple, en les fàbriques d'acer: després de la seva implementació, moltes instal·lacions han assenyalat no només una millor eficiència energètica sinó també una major durada de les seves maquinàries costoses. Les economies augmenten amb el temps, fet que explica per què moltes fàbriques continuen confiant en solucions de filtratge passiu malgrat l'aparició de tecnologies més modernes.
Els filtres actius funcionen compensant les distorsions harmòniques irritants en el moment que es produeixen, ajustant-se sobre la marxa quan canvia la càrrega i reduint els problemes harmònics abans que es descontrolin. Els filtres passius solen funcionar millor quan les condicions es mantenen bastant estables, mentre que els actius destaquen especialment en entorns on les operacions fluctuen constantment. Penseu en llocs com edificis d'oficines o granges de servidors on les necessitats d'energia canvien durant tot el dia. La tecnologia actual de filtres actius incorpora circuits més intel·ligents que permeten ajustos en temps real, fent-los destacar en situacions complexes. El que fa especials aquests filtres és la seva fàcil integració en les instal·lacions elèctriques existents sense necessitat de reestructurar majoritàriament, cosa que implica una qualitat d'energia general millor. Més enllà de reaccionar ràpidament, aquests sistemes també tenen una vida útil més llarga i generen estalvis econòmics a llarg termini. Ja hem vist instal·lacions on empreses han evitat aturades costoses i fallades d'equipament simplement instal·lant filtres actius en comptes d'esperar a solucionar els problemes harmònics més endavant.
Els sistemes de filtratge híbrids combinen el millor de les tecnologies de filtratge passiu i actiu per abordar problemes harmònics en sistemes elèctrics. El que els fa destacar és la seva capacitat per treballar amb eficiència en diferents freqüències, reduint les harmoniques mentre que, al mateix temps, milloren el factor de potència. Moltes plantes de fabricació i instal·lacions industrials han obtingut resultats reals després de la instal·lació d'aquests sistemes híbrids, amb una reducció notable de la distorsió harmònica i millors lectures del factor de potència. A l'hora de muntar una solució híbrida, els enginyers han de considerar primer diversos aspectes importants. El sistema ha de ser compatible amb la infraestructura existent, i també cal incloure correctament dispositius de correcció del factor de potència. Per a aquelles instal·lacions on les demandes elèctriques són complexes i és important controlar tant les harmoniques com mantenir un bon factor de potència, aquestes aproximacions híbrides solen ser la solució més pràctica disponible.
Determinar la tensió i el corrent adequats per als filtres harmònics requereix analitzar detalladament les necessitats reals de l'aplicació i comprendre tots els paràmetres del sistema. Primer de tot, cal realitzar càlculs precisos basats en les condicions de càrrega més elevades possibles, així com en el comportament de la tensió del sistema en diverses situacions. Aconseguir que aquests valors estiguin ben alineats amb el sistema elèctric principal no és només una bona pràctica, sinó una necessitat absoluta per evitar fallades d'equip en el futur. Quan els filtres són massa petits o simplement no s'adapten bé a la configuració existent, problemes com sobrecalfament es tornen inevitables i l'operació esdevé ineficient. Exemples reals mostren exactament què passa quan els valors no són suficients: les fàbriques experimenten avaries més freqüents, els equips de manteniment són requerits constantment i els costos globals augmenten considerablement. Aquestes experiències mostren la gran importància que té ajustar correctament les especificacions en aplicacions pràctiques.
A l'hora d'escollir filtres, la cobertura de les harmoniques més comunes ha de ser prioritària, especialment aquelles irritants de 5a, 7a i 11a ordre que apareixen sovint en entorns industrials. Fer-ho bé vol dir abordar directament la distorsió harmònica, una qüestió important, ja que la potència distorsionada pot endarrerir l'equipament i generar tot tipus de problemes de qualitat. Per seleccionar el filtre adequat, cal fixar-se en com funciona en diferents rangs de freqüència. Revisa aspectes com la reducció de la THD i si és capaç de gestionar càrregues variables sense fallar. Una bona cobertura al llarg de l'espectre de freqüències també marca una gran diferència pel que fa als equips de correcció del factor de potència, la qual cosa acaba traduint-se en sistemes que funcionen millor dia a dia, sense imprevistos.
És molt important ajustar correctament la impedància perquè els filtres harmònics funcionin bé amb altres equips de correcció del factor de potència ja existents. Quan els nivells de impedància coincideixen correctament, els diferents components comencen a funcionar millor junts, la qual cosa significa menys distorsió harmònica i una qualitat de potència general millorada. Actualment, hi ha diverses maneres en què els enginyers verifiquen i ajusten els paràmetres de la impedància. Sovint utilitzen instruments especialitzats anomenats analitzadors d'impedància o fan servir simulacions en programari informàtic per determinar quina opció funciona millor. Per exemple, en les instal·lacions industrials, moltes vegades es troben problemes en què les impedàncies desajustades causen un desaprofitament innecessari d'energia i una eficiència reduïda. Aquests problemes solen solucionar-se ajustant amb cura els valors de la impedància perquè tots els dispositius de filtrat harmònic s'adaptin correctament als paràmetres del sistema elèctric sense causar cap conflicte posterior.
A l'hora d'escollir filtres harmònics per a ús industrial, la tolerància a la temperatura hauria d'estar a la part superior de la llista, especialment en aquells llocs on la temperatura arriba a ser molt elevada, com ara a les plantes de fàbrica. Aquests filtres han de ser capaços de suportar calor extrema si es vol que durin i funcionin correctament al llarg del temps. Cal fixar-se en certificacions segons normes com ara IEC 61000 o IEEE 519 com a bon indicador de la capacitat del filtre per resistir condicions difícils. Els professionals del sector han vist nombrosos casos en què filtres que no tenen una classificació adequada de temperatura comencen a fallar abans del previst perquè la calor els va deteriorant. Per això, els enginyers experimentats sempre revisen primer les especificacions de temperatura quan seleccionen filtres per a plantes industrials, magatzems o qualsevol altre lloc on la temperatura pugui variar considerablement dia a dia.
Aconseguir que els filtres harmònics funcionin correctament amb sistemes de correcció del factor de potència (PFC) fa tota la diferència en les instal·lacions elèctriques. Quan aquests components interactuen bé entre si, milloren tant l'eficiència energètica com la fiabilitat del sistema en conjunt. El veritable repte consisteix a configurar els filtres harmònics de manera que siguin compatibles amb els sistemes PFC ja existents. Molts tècnics troben problemes quan les configuracions no són correctes: penseu en paràmetres inadequats o components que no encaixen bé; això sovint condueix a un desaprofitament d'energia o fins i tot a avaries en l'equip. Agafeu com a exemple algunes plantes de fabricació. Després de la instal·lació de sistemes integrats que equilibren el filtrat harmònic amb una correcta correcció del factor de potència, diverses instal·lacions van assenyalar una reducció de les seves factures d'electricitat mensuals d'aproximadament un 15-20%. Aquest tipus d'estalvi es va acumulant ràpidament amb el temps.
Combinar filtres harmònics amb equips de correcció del factor de potència requereix una atenció especial als problemes de ressonància si volem que aquests sistemes funcionin correctament al llarg del temps. La ressonància es produeix bàsicament quan la freqüència natural d'un sistema coincideix amb forces externes, la qual cosa pot causar tot tipus de problemes, des de la reducció d'eficiència fins a dany físic real. Els bons enginyers ho saben des del principi i incorporen diversos mètodes per detectar i gestionar possibles problemes de ressonància des de l'inici de qualsevol projecte d'instal·lació. La majoria dels professionals compten amb eines de modelització informàtica i programari de simulació per identificar aquestes coincidències de freqüències difícils abans que es converteixin en problemes reals en sistemes on no s'ha planificat correctament. L'experiència ens mostra que molts sistemes elèctrics acaben patint problemes greus relacionats amb freqüències precisament perquè ningú no va considerar els factors de ressonància durant les fases inicials de planificació, per tant, val la pena dedicar temps extra a avaluar aquests aspectes durant el procés de disseny.
Quan es parla de compensació paral·lela, ens referim a filtres harmònics combinats amb dispositius de correcció del factor de potència que treballen conjuntament per millorar l'eficiència del sistema. El que fa tan efectiu aquest enfocament és que aborda simultàniament tant els problemes harmònics com la millora del factor de potència, creant un entorn elèctric més net. Les indústries que han de gestionar necessitats energètiques en constant canvi són les que més benefici en treuen, ja que les solucions separades ja no són suficients. Des del punt de vista econòmic, també hi ha estalvis reals. Les investigacions indiquen que les instal·lacions que utilitzen aquest enfocament dual solen estalviar més en la factura d'energia en comparació amb aquelles que continuen utilitzant solucions individuals. Una millor eficiència implica despeses operatives més baixes, a la vegada que assegura una qualitat d'energia consistent al llarg del temps, un aspecte que resulta clau en operacions de fabricació on les aturades poden resultar costoses.
Analitzar els filtres harmònics requereix equilibrar el cost inicial amb els possibles estalvis en la factura d'energia a llarg termini. Els costos d'instal·lació i el manteniment continu varien força segons es tracti de filtres passius, actius o aquells models híbrids que combinen ambdós enfocaments. Les empreses intel·ligents fan servir també càlculs matemàtics per analitzar els estalvis futurs, i sovint descobreixen que aquests compensen la major part, si no tot, del desemborsament inicial. Per exemple, molts fabricants indiquen haver reduït les seves factures mensuals d'electricitat en un 15% aproximadament després d'instal·lar sistemes adequats de filtratge harmònic. Tanmateix, són les xifres les que millor expliquen la situació. La majoria d'enginyers amb experiència recomanen crear gràfics senzills que mostrin el punt de retorn entre la inversió realitzada i el moment en què comencen a produir-se estalvis reals mes a mes.
Analitzar el cost total al llarg del temps permet a les empreses comprendre millor què representen realment els diferents tipus de filtres a llarg termini. Ens referim a tot, des de la compra inicial dels filtres, la seva instal·lació, el manteniment perquè funcionin bé, fins a la seva retirada final. En comparar directament els filtres passius, actius i híbrids, les empreses obtenen una visió més clara sobre quin tipus és més adequat per a la seva situació concreta. Per exemple, els filtres harmònics passius solen ser més econòmics inicialment i requereixen menys atenció contínua en comparació amb els actius, que necessiten revisions i ajustos constants. Els estudis de casos reals mostren sovint com no tenir en compte aquests costos al llarg del cicle de vida pot portar a despeses imprevistes en el futur. Moltes empreses han après a la força que triar el tipus de filtre incorrecte pot causar problemes operatius i despeses innecessàries, un aspecte que tothom hauria de considerar en planificar el pressupost per a la compra d’equipament.
Els filtres harmònics del tipus actiu requereixen molt més manteniment manual en comparació amb els passius, cosa que afecta realment el cost de propietat a llarg termini i el seu rendiment. Qualsevol persona que analitzi el cost total dels components actius ha d'incloure aquest factor en la planificació des del primer dia. Les instal·lacions que utilitzen filtres actius farien bé d'establir programes regulars de manteniment abans que es presentin problemes. Hem vist massa casos en què la negligència ha portat a aturades costoses o despeses de reparació elevades. Prenem com a exemple la instal·lació X, que va ignorar el manteniment fins que el seu sistema va fallar completament durant les hores de màxima producció. El servei regular manté aquests filtres treballant al màxim i evita les molèsties causades per fallades sobtades. I diguem-ho clar, un manteniment adequat no es tracta només de prevenir desastres, sinó que també ajuda a estalviar diners a llarg termini gràcies a una millor eficiència energètica.
Notícies calentes 
EN
