Distorsión armónica (THD)

Las cargas no lineales, como variadores de frecuencia, rectificadores, hornos de inducción, UPS, cargadores y fuentes conmutadas, toman corriente en pulsos en lugar de seguir la forma senoidal del voltaje. Esa corriente se descompone en la fundamental (60 Hz) y en componentes de frecuencias múltiplos, llamadas armónicas: 5.ª, 7.ª, 11.ª y así sucesivamente. La THD resume todas ellas en un porcentaje.

Se distinguen dos indicadores. La THD de corriente describe lo que inyecta la carga. La THD de voltaje es la deformación que esas corrientes provocan en el voltaje al circular por las impedancias de la red y del transformador; afecta a todas las cargas conectadas al mismo punto. La referencia más usada para límites en el punto de acoplamiento es IEEE 519, que fija valores según el nivel de tensión y la relación entre la corriente de cortocircuito y la de carga, y los requisitos de calidad de la energía del Código de Red aplican a los centros de carga obligados.

Sus efectos son calentamiento adicional de transformadores, motores y neutros, disparos de protecciones, falla de bancos de capacitores por resonancia, errores en equipos electrónicos y lecturas incorrectas de factor de potencia. Se mitigan con reactores de línea, filtros pasivos o activos, variadores con rectificador de bajo contenido armónico o transformadores con desfase.

Ejemplo ilustrativo: una fundición con hornos de inducción instala un banco de capacitores para mejorar su factor de potencia y, a las pocas semanas, los capacitores fallan. Un análisis de calidad de energía muestra una resonancia cercana a la 5.ª armónica. La solución es sustituir el banco por un filtro sintonizado que corrige el factor de potencia y absorbe esa armónica.