La búsqueda de eficiencia en los sistemas eléctricos tanto en baja como media tensión, ha originado el empleo de dispositivos electrónicos de potencia. El objetivo siempre fue reducir la energía consumida mediante el recorte de las formas de onda de tensión y/o corriente. El objetivo se ha cumplido, sin embargo estos recortes en las formas de onda trajo como consecuencia la generación de armónicos. Los armónicos son ondas de tensión y corriente cuya frecuencia es múltiplo de la frecuencia fundamental.
Debido al nivel de potencia que consumen, en la industria y minería se busca optimizar los recursos a través de diferentes sistemas, uno de ellos por ejemplo es el control de la velocidad de los motores, el cual ha permitido tener mayor eficiencia en los procesos. Actualmente, son los variadores de velocidad los equipos que realizan este control pero por estar construidos en base a dispositivos electrónicos de potencia, presentan la desventaja de inyectar armónicos al sistema. Todos los variadores de velocidad producen armónicos sin importar la marca o modelo, ya que los elementos constitutivos son básicamente los mismos. La diferencia en su generación armónica, radica en la disposición de sus componentes, la versatilidad de su instalación y en los requerimientos de la planta (6,12,18 ó 24 pulsos).
Los efectos de las armónicas en el sistema de potencia son variados, podemos dividirlos como efectos instantáneos (sobre los instrumentos de medición y los sistemas de comunicación) y efectos a largo plazo (perdidas adicionales en máquinas y transformadores, bancos de condensadores, etc.). Las consecuencias son múltiples, por ejemplo: daños en los equipos (menor tiempo de vida o su total inoperatividad); actuación inadecuada de los sistemas de protección (que puede ocasionar la desconexión de cargas importantes, lo cual conlleva a penalidades), etc.
Es por ello que se hace necesario contar con equipos que disminuyan el contenido armónico del sistema llevándolo a límites permitidos por las normas y recomendaciones evitando de esta manera daños a la instalación eléctrica y perdida de la vida útil de los equipos.
Principio de funcionamiento
Un filtro activo toma como referencia la forma de onda de la corriente de la carga, la cual la mide mediante un transformador de intensidad. Esta señal es analizada por el sistema de control del filtro activo para separarla en tres grandes componentes (la corriente activa, la corriente reactiva y la corriente armónica).
Funcionalidades de los filtros activos
- Los filtros activos son equipos que pueden configurarse para filtrar armónicos por orden especifico (5th, 7th, 11th, 13th…).
- Capacidad de corrección por equipo: 50, 100, 200 y 300 amperios.
- Tensión: 208 - 690 Vca alimentación trifásica, otras tensiones mediante transformador.
- Compensación de armónicos: del armónico 2 al armónico 50, cancelación de espectro total; incluye interarmónicos.
- Compensación reactiva: corrección del factor de potencia, cos ϕ próximo a la unidad, umbral seleccionable.
- Normas: Certificación CE, UL, cUL, CSA, ABS, C-Tick.
- Comunicación: Modbus TCP/IP o Ethernet IP.
- Interfaz hombre-máquina: pantalla gráfica con control de pantalla táctil.
- Funcionalidad: reducción de armónicos o corrección del factor de potencia, de forma independiente o combinados.
- Adaptación automática progresiva a los cambios de carga.
- Adecuado para todos los tipos y combinaciones de cargas no lineales.
- Respuesta ultrarrápida a <1 ciclo.
- Reducción de THDi a aproximadamente 1/10 de red THDi.
- Rápida inyección de corriente reactiva en 100 μSeg.
Instalación de los filtros activos
En las redes de BT, depende del objetivo que se persiga en la instalación, puede ser colocado en cada derivación para actuar sobre cargas específicas o de manera global para compensar las corrientes armónicas y el factor de potencia en barra.
Aplicaciones de los filtros activos
- Plataformas petrolíferas.
- Grúas para puertos.
- Acerías.
- Tratamiento de Aguas/ Aguas residuales.
- HVAC.
- Plantas de procesamiento.
- Tratamiento del papel (papeleras).
- Parques eólicos y solares.
- Ascensores y telecabinas.
- Barcos.
- Soldadoras de arco.
- Trituradoras.
- Hornos de arco.