Calidad de la Energía Eléctrica: Fundamentos, Armónicos y Normativa UNE 50160

Fundamentos de la Calidad de la Onda y Armónicos

1. Según el desarrollo en **serie de Fourier**, una señal periódica no senoidal puede ser representada por la suma de una serie de señales senoidales (*armónicos*) cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia de la señal original (**frecuencia fundamental**).
2. El armónico de orden 0 de una señal se denomina **término de continua**, ya que corresponde al valor medio de esta señal.
3. Los **armónicos pares** solo aparecen cuando hay asimetría entre el semiperiodo positivo y el negativo de la señal.
4. Los armónicos superiores al 25 apenas contribuyen al **valor eficaz total** de la señal, por lo que no suelen considerarse. En cambio, contribuyen al ruido eléctrico, originando **EMI** (*Electromagnetic Interference*).

Normativa y Clasificación de Equipos

Norma UNE-EN 61000-3-2 (Límites de Emisión de Armónicos)

5. Según la norma **UNE-EN 61000-3-2**, los equipos de iluminación pertenecen a la Clase C.
6. Según la norma **UNE-EN 61000-3-2**, ordenadores y televisores pertenecen a la Clase D.

Norma UNE-EN 50160 (Características de la Tensión Suministrada)

9. Según la norma **UNE-EN 50160**, en redes acopladas por conexiones síncronas, los límites para la frecuencia son: 50 Hz ± 1% durante el 99,5% de una semana y 50 Hz +4%/-6% el 100% del tiempo.
10. Según la norma **UNE-EN 50160**, se considera que se ha producido una **variación de tensión de larga duración** cuando se superan los límites de la tensión nominal por un tiempo prolongado (convencionalmente > 1 min.).
11. Según la norma **UNE-EN 50160**, las **sobretensiones temporales** son un aumento del valor eficaz de la tensión por encima del 110% de la tensión nominal, restableciéndose después de un corto periodo de tiempo (convencionalmente de 10 ms a 1 minuto).
12. Según la norma **UNE-EN 50160**, una **interrupción** es una disminución del valor eficaz de la tensión hasta un valor inferior al 1% de la tensión nominal. Si la duración de la interrupción se encuentra entre 10 ms y 3 minutos se denomina *interrupción breve*. Si es superior a 3 minutos, se denomina *interrupción prolongada*.

Tipos de Perturbaciones Eléctricas

14. Un **transitorio impulsivo** es un cambio súbito y unidireccional (positivo o negativo) de la tensión, seguido de un retorno amortiguado y algo más suave.
15. Las **fluctuaciones** son variaciones de la envolvente de la tensión cuya amplitud no supera el ± 10% de la tensión nominal.
16. La configuración del tipo de **red de distribución** influye en la magnitud de los desequilibrios resultantes, siendo las **redes radiales** las más sensibles a los desequilibrios.
17. El **ruido eléctrico** acoplado tanto de forma inductiva como capacitiva, se reduce conforme baja la frecuencia de la fuente.

Soluciones y Equipos de Mitigación de Perturbaciones

Filtros y Compensación de Armónicos

7. Las *trampas* para armónicos son redes **RCL** (Resistencia, Capacitancia, Inductancia), conectadas en paralelo con la carga no lineal. Estas redes están sintonizadas a la frecuencia de los armónicos, de forma que cada una de ellas presenta una **impedancia mínima** a la frecuencia del armónico para la que está diseñada.
8. Los **filtros activos** permiten eliminar los armónicos de baja frecuencia de la red eléctrica.

Regulación de Tensión y Potencia Reactiva

18. Los **reguladores trifásicos** empleados para mantener la tensión de la red dentro de los límites admisibles por normativa, pueden realizarse a partir de un autotransformador trifásico o mediante tres reguladores monofásicos. Los segundos son más económicos y fáciles de transportar.
19. Los **compensadores estáticos** permiten la regulación de la potencia reactiva, pero no de forma continua. Esta compensación se produce *a saltos*, ya que depende de la conexión o desconexión de condensadores.

Protección y Aislamiento

19. Tratándose de corrección de perturbaciones, el *conjunto motor-generador* permite mantener la tensión y frecuencia dentro de límites, aislando a la carga de la mayor parte de perturbaciones de la red. Sus principales inconvenientes son el bajo rendimiento y el elevado coste, peso, volumen y ruido audible generado.
20. Los **varistores** permiten proteger a los equipos de las sobretensiones transitorias presentes en la red eléctrica.
21. Los **filtros EMI/RFI** (*Electromagnetic Interference/Radio Frequency Interference*) permiten atenuar el ruido eléctrico conducido. Por lo general, se obtienen asociando elementos pasivos para obtener un filtro que rechace una determinada banda de frecuencias, típicamente entre 10 kHz y 30 MHz.
22. Un **transformador apantallado** está equipado con una **pantalla electrostática** (de Faraday) entre los devanados primario y secundario. Se trata de una lámina conductora de material no magnético conectada a tierra, cuya finalidad es reducir el efecto del acoplamiento capacitivo entre devanados primario y secundario.

Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI)

24. En un **SAI *On-line***, la carga se alimenta siempre a partir del inversor.
25. Los **SAI *Off-line*** son, por lo general, equipos más sencillos y económicos que los SAI *On-line*.