Filtros Pasivos de Armónicos
Mitigación robusta y eficiente de armónicos 5º, 7º y 11º
Diseño, suministro e instalación de filtros pasivos sintonizados para eliminar armónicos característicos generados por variadores de velocidad, rectificadores, UPS y cargas no lineales. Incluyen capacitor, reactor desintonizado y protecciones coordinadas, calculados para cumplir IEEE 519 sin sobrecompensar. El dimensionamiento correcto exige conocer la impedancia de cortocircuito en el punto de conexión común (PCC), la curva de carga real y el crecimiento previsto de la instalación, ya que un filtro subdimensionado deja armónicos residuales y uno sobredimensionado genera sobrecompensación de reactivos, adelantando el factor de potencia fuera de rango en horas de baja carga. Por ello, además del cálculo del reactor y capacitor por rama, realizamos un barrido de impedancia contra frecuencia para verificar que no exista coincidencia con puntos de resonancia paralela originados por otros bancos, cableado o el transformador de servicio. También evaluamos el efecto de la adición de nuevas cargas no lineales a futuro, dejando margen de diseño documentado. El resultado es un sistema pasivo robusto, de bajo costo de mantenimiento y con vida útil superior a 15 años cuando se opera dentro de sus parámetros térmicos y eléctricos de diseño, evitando el retrabajo típico de instalaciones donde el filtro se seleccionó solo por tabla comercial sin estudio previo de red.
Problemas que resolvemos
- THD-V y THD-I por encima de límites normativos
- Sobrecalentamiento de transformadores y cables neutros
- Capacitores de banco dañados por armónicos
- Disparos falsos en variadores y PLC
- Bancos de capacitores convencionales que fallan repetidamente por resonancia con la red
- Corriente de neutro elevada por triplen armónicos en sistemas trifásicos con carga monofásica
- Falta de margen de diseño ante ampliaciones futuras de variadores o rectificadores
- Desconocimiento de la impedancia real del PCC al momento de seleccionar el filtro
Beneficios
- Cumplimiento con IEEE 519 e IEC 61000
- Reducción de pérdidas por efecto Joule
- Protección de capacitores y transformadores
- Bajo costo de adquisición vs. filtro activo
- Liberación de capacidad instalada
- Vida útil superior a 15 años con mantenimiento mínimo
- Reducción de corriente de neutro en sistemas con carga monofásica no lineal
- Menor costo de operación frente a soluciones activas equivalentes
- Compatibilidad con ampliaciones futuras cuando se diseña con margen documentado
Nuestro proceso
- 01
Medición del espectro armónico
Registro de THD-V, THD-I y potencia por orden armónica.
- 02
Diseño sintonizado
Cálculo de capacitor, reactor, factor de calidad y punto de resonancia.
- 03
Ingeniería de protecciones
Fusibles, sobrecarga térmica y desconexión por falla de reactor.
- 04
Instalación y puesta en marcha
Montaje, conexión, sintonización y validación con analizador.
- 05
Barrido de impedancia
Verificación de la impedancia de red contra frecuencia para descartar resonancias con el filtro propuesto.
- 06
Pruebas de aceptación en fábrica
Verificación de valores de capacitancia, inductancia y factor de calidad antes del envío a sitio.
Normatividad aplicable
- IEEE 519-2022
- IEC 61000-3-6
- NOM-001-SEDE
- IEEE 18
- NOM-001-SEDE-2012
Equipamiento
- Reactores desintonizados 7% / 14%
- Capacitores autorregenerativos
- Analizador de calidad de energía clase A
- Software de cálculo armónico
- Puente RLC de precisión
- Medidor de impedancia de red
- Cámara termográfica para validación en operación
Preguntas frecuentes
¿Para qué ordenes armónicas sirven?
Los filtros pasivos se diseñan típicamente para 5º, 7º y 11º. Cada filtro atenúa principalmente su frecuencia de sintonía.
¿Riesgo de resonancia?
El diseño incluye análisis de impedancia de la red para evitar resonancia paralela en condiciones de operación.
¿Filtro pasivo o activo?
Pasivo es ideal cuando los armónicos son estables y característicos. Activo es mejor para cargas variables o múltiples órdenes.
¿Qué información necesito entregar antes de cotizar un filtro pasivo?
Requerimos diagrama unifilar, capacidad del transformador, listado de cargas no lineales con potencia y tipo, y de preferencia un registro de THD-I y THD-V de al menos una semana. Con esta información dimensionamos el filtro sin sobreestimar ni subestimar la capacidad, evitando resonancias y garantizando cumplimiento con IEEE 519 desde el primer arranque.
¿Qué entregables incluye el proyecto?
Memoria de cálculo del filtro, planos eléctricos de conexión, especificación de protecciones, reporte de pruebas de fábrica, protocolo de puesta en marcha con mediciones de THD antes y después, y manual de operación y mantenimiento del equipo instalado.
¿En qué sectores industriales se aplican más los filtros pasivos?
Son comunes en cementeras, mineras, plantas automotrices y manufactura pesada con grandes variadores de velocidad y rectificadores de corriente continua, donde el espectro armónico es estable y predecible, condición ideal para la sintonización fija de un filtro pasivo.
¿Qué pasa si cambia el perfil de carga después de instalado?
Si se agregan cargas no lineales adicionales sin considerar el margen original, el filtro puede saturarse térmicamente o dejar de cumplir el THD objetivo. Recomendamos revisar el diseño cada vez que se planee una ampliación significativa de carga electrónica.
¿Cuánto tiempo toma la implementación completa?
Entre 6 y 10 semanas desde la aprobación del diseño, incluyendo fabricación del reactor y capacitor, pruebas de fábrica, logística e instalación en sitio, dependiendo de la disponibilidad de componentes importados.
¿Requieren obra civil adicional?
En la mayoría de los casos no, ya que se instalan en tablero o gabinete dedicado; solo se requiere obra civil cuando el espacio disponible obliga a construir un cuarto eléctrico nuevo o ampliar el existente.
¿Cómo se valida que el filtro cumple con IEEE 519 tras la instalación?
Se realiza una medición con analizador de calidad de energía clase A antes y después de energizar el filtro, comparando THD-V y THD-I por orden armónica contra los límites de la tabla de la norma según el nivel de tensión y la relación de cortocircuito Isc/IL.
¿Qué mantenimiento requiere un filtro pasivo?
Inspección visual y termográfica semestral, verificación de fusibles y protecciones, medición de capacitancia residual anual y limpieza de gabinete. La vida útil de los capacitores suele ser de 8 a 10 años bajo condiciones normales de operación.