armónicos

Los armónicos son componentes de una señal periódica cuya frecuencia es un múltiplo entero de la frecuencia fundamental f0. Los armónicos presentan frecuencias nf0 con n = 2, 3, 4, … y la suma de estos componentes determina la forma de la onda. En general, la amplitud de los armónicos decae con el orden.

En música, la serie armónica describe los armónicos de un instrumento. El segundo armónico (n=2) equivale a la octava superior, el tercero a la octave de la nota fundamental, y así sucesivamente. La distribución de amplitudes de estos armónicos contribuye al timbre característico de cada instrumento y a la riqueza de la sonoridad.

En sistemas de potencia, la distorsión armónica total (THD) surge por cargas no lineales como rectificadores, inversores y fuentes de poder conmutadas. Sus efectos incluyen calentamiento, pérdidas en conductores y transformadores, interferencias y disparos de protecciones. Los límites de armónicos se describen en normas como IEC 61000-3-2 e IEEE 519; la mitigación puede lograrse con filtros pasivos o activos, reactancias y transformadores de desfase, o reducción de fuentes no lineales.

Desde el punto de vista matemático, cualquier onda periódica puede descomponerse en una suma de la componente fundamental y armónicos mediante la serie de Fourier. f(t) = f0 + sum_{n≥2} A_n cos(n ω0 t + φ_n). Los coeficientes A_n y φ_n definen la amplitud y la fase de cada armónico, respectivamente.

En procesamiento de señales, el análisis de armónicos es clave para entender la densidad espectral, evitar aliasing y diseñar filtros que controlen la distorsión en ámbitos como la acústica, la música y la electrónica de potencia.