Los armónicos eléctricos son componentes senoidales cuya frecuencia es un múltiplo entero de la fundamental de una señal periódica.
Hasta ahora hemos asumido que la corriente alterna es una onda senoidal pura y perfecta de 50Hz (o 60Hz). Eso era verdad hace 50 años, cuando solo usábamos bombillas de filamento y estufas.
Pero hoy vivimos en la era de la electrónica. Y a la electrónica no le gusta absorber la corriente de forma suave; le gusta absorberla a mordiscos.
Eso crea ruido. Y ese ruido en la onda de electricidad se les llama Armónicos.
Los Armónicos son el “colesterol” de las redes eléctricas modernas. Antes no existían apenas, pero hoy, con tanta electrónica, son una plaga: cables que se queman “sin razón”, ordenadores que se reinician solos y motores que silban.
Qué son los armónicos
El nombre es un concepto matemático en el análisis de señales, que a su vez toma el nombre de la música.
- Si tocas un LA en un piano (440Hz), esa es la Frecuencia Fundamental.
- Pero no suena igual que un violín tocando la misma nota. ¿Por qué?
- Porque el piano emite también frecuencias “hijas” a 880Hz, 1320Hz, etc., mezcladas con la principal. Esos son los armónicos, y le dan el “timbre” al sonido.
En electricidad pasa lo mismo, solo que aqui no queremos timbre. Queremos un sonido puro.
Un armónico es una onda parásita cuya frecuencia es un múltiplo exacto de la fundamental.
- Fundamental (Orden 1): 50 Hz (La energía útil).
- 3º Armónico (Orden 3): 50 x 3 = 150Hz .
- 5º armónico (orden 5):
. - 7º Armónico (Orden 7): 50 x 7 = 350Hz.
Cuando sumas la onda fundamental con estas ondas rápidas parásitas, el resultado ya no es una senoide suave. Es una onda deformada, picuda o achatada.
Cargas lineales y no lineales
Las cargas no lineales son una fuente habitual de armónicos de corriente. La impedancia de la red y otras fuentes también influyen en la distorsión de tensión resultante.
Son aquellas donde la corriente sigue la forma del voltaje. Si sube voltaje, sube corriente. Resultado, onda limpia. Cero armónicos.
Ejemplos: Resistencias (estufas, bombillas viejas), Motores de inducción directos a red.
Son aparatos que tienen electrónica en la entrada (rectificadores, diodos, transistores).
Estos aparatos esperan a que la onda de voltaje suba y, de repente, abren la compuerta, pegan un “bocado” de corriente para cargar sus condensadores y cierran de golpe. No absorben corriente todo el rato, solo en pulsos abruptos.
Ejemplos Típicos:
- Fuentes de Alimentación (PC, TV, Cargadores): Toman corriente solo en la cima de la onda.
- Iluminación LED: Los drivers electrónicos conmutan a alta velocidad.
- Variadores de Frecuencia (VFD): Controlan motores industriales troceando la onda. Son las mayores fábricas de armónicos del mundo.
- Soldadoras de arco.
Efectos de los armónicos
Podrías pensar: “Bueno, la onda está un poco fea. ¿Y qué?”. El problema es físico y económico.
La corriente de alta frecuencia (ej: 350Hz del 7º armónico) no viaja por todo el cable. Tiende a viajar solo por la superficie exterior (Efecto Skin). Esto reduce la sección útil del cable. Un cable que debería aguantar 100A se pone al rojo vivo con solo 80A si está lleno de armónicos.
Los diferenciales y magnetotérmicos pueden confundirse. A veces saltan sin razón aparente porque los picos de los armónicos engañan al mecanismo de disparo.
Las baterías de condensadores (que pusimos para corregir el Factor de Potencia en el Módulo 6) son víctimas mortales.
Los condensadores ofrecen menos resistencia cuanto mayor es la frecuencia (
Armónicos triples y corriente de neutro
Este es el caso más curioso y peligroso en sistemas trifásicos (oficinas llenas de ordenadores).
En un sistema trifásico equilibrado, dijimos que la corriente del Neutro es CERO, porque las tres fases se anulan entre sí (suman cero).
Pero… los terceros armónicos (150Hz) NO se anulan. Por una carambola matemática, los terceros armónicos de la fase L1, L2 y L3 están en fase. En lugar de cancelarse, se suman en el Neutro.
En una instalación trifásica de cuatro conductores, los armónicos triples de las cargas monofásicas pueden sumarse en el neutro. Por eso, su corriente puede ser elevada incluso con las fases equilibradas y debe incluirse en el dimensionado.
En instalaciones con mucha electrónica (Data Centers, oficinas), se instalan cables de Neutro de doble sección (el doble de gordos que las fases) para soportar este retorno de armónicos.
Órdenes frecuentes
Los armónicos son la “polución” eléctrica generada por convertir AC en DC de forma brusca.
| Orden | Frecuencia | Causa Típica | Efecto |
|---|---|---|---|
| Fundamental | 50 Hz | Generador | Energía útil. |
| 3º | 150 Hz | PCs, Luces LED (Monofásicos) | Sobrecarga del Neutro. |
| 5º y 7º | 250/350 Hz | Variadores, Motores 6 pulsos | Frenado de motores (par inverso). |
¿Cómo se limpian?
Usando Filtros de Armónicos (activos o pasivos) que inyectan una “onda inversa” para cancelar el ruido, igual que hacen los auriculares de cancelación de ruido.
