ADMINISTRACIÓN DE POTENCIA
Consejos para elegir y usar variadores de frecuencia (convertidores de control de fase, convertidor de velocidad variable, variador de velocidad, VSD, VFC o VFD por sus siglas en inglés o simplemente variador o convertidor )
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Seleccionar el variador de frecuencia (o del Inglés, VFD - Variable Frequency Drives; AFD - Adjustable Frequency Drive; drivers de CA o microdrivers) correcto puede mejorar la eficiencia energética y aumentar las ganancias. Sin embargo, los encargados en la toma de decisiones en la industria tienen la tarea de llevar a cabo un exhaustivo análisis sobre estas unidades.
Al seleccionar el variador de frecuencia más eficiente y rentable, es esencial comprender las consideraciones específicas involucradas en su empresa comercial. No hay dos usos industriales que sean exactamente iguales, e incluso los términos utilizados sobre los VFD varían.
En algunas industrias, estos convertidores de potencia se denominan unidades de velocidad variable, unidades de velocidad ajustable, unidades de CA o microcontrolador e inversor. A los fines de esta descripción general, nos referiremos a los mismos simplemente como un VFD.
Dicho esto, la función primaria de VFD es tomar energía de corriente alterna y convertirla en voltaje de corriente continua. El concepto de velocidad variable del variador es que éste convierte el voltaje transformadolo en pulsos de CC para alimentar un motor fuera de las velocidades estándar, como 3.600 rpm o 1.800 rpm.
Pero antes de introducirnos en consejos sobre cómo seleccionar un VFD, veamos más de cerca cómo funcionan estas unidades.
Funcionamiento de los variadores de frecuencia
Un convertidor VFD generalmente está compuesto por seis diodos que facilitan el desplazamiento de la corriente eléctrica en una sola dirección. Funcionan de manera similar a las válvulas de retención de una estación de bombeo de muchas maneras. A medida que el flujo de corriente se mueve a través del convertidor, los diodos se abren y cierran automáticamente y mantienen la corriente eléctrica fluyendo hacia adelante.
Un VFD generalmente tiene tres diodos polarizados en forma positiva y tres en forma negativa. Un VFD que usa un convertidor cambia energía de CA a CC, y las unidades que cambian de CC a CA generalmente se llaman inversores.
Cómo seleccionar y usar un variador de frecuencia
La utilización de un VFD de última generación en operaciones con motores altamente especializados sigue siendo una necesidad. Esto se debe en gran parte a que la maquinaria de producción específica se adapta a una necesidad comercial, no al revés. Convertir energía para alimentar equipos generalmente tiene sentido comercial siempre que se seleccione la mejor unidad para sus necesidades. Tenga en cuenta estos consejos cuando realice la debida elección en un VFD.
1. Maximice la eficiencia energética
En operaciones que no requieren necesariamente que una operación se ejecute a velocidades máximas todo el tiempo, un VFD puede proporcionar la carga de energía mínima según sea necesario. Esto proporciona sustanciales ahorros de costos de energía para la manufactura y otros sectores. Es importante tener en cuenta que los motores de corriente alterna generalmente no permiten que los equipos reduzcan la energía variando la corriente. En muchos casos, los motores requieren más del 65% de la electricidad utilizada en la producción.
Un buen ejemplo sería un soplador que se puede utilizar de manera efectiva al 50% de su capacidad en lugar de al 100%. Con un VFD, el uso de energía puede reducirse no en un 50%, sino en un 87%.
Al incorporar maquinaria alimentada por corriente continua y un VFD, una empresa puede reducir sus gastos generales de energía y mejorar las ganancias. Las empresas que pasen a usar motores de corriente continua y VFDs a menudo aseguran su retorno de la inversión entre seis meses y un año. El primer consejo de ahorro de costos es cambiar a CC y VFD si aún no lo ha hecho.
2. Seleccione un VFD que coincida con la carga
No es raro que los encargados de tomar decisiones simplemente combinen el VFD con la potencia nominal de un motor. Ese método simplista a menudo está muy lejos de la mejor selección posible. El dimensionamiento del VFD también incluye la consideración de elementos como la cantidad de veces que un motor se detiene y reinicia, las necesidades de carga variable o si el VFD admite operaciones continuas.
Puede ser de su interés conocer el valor de torque y la corriente máxima requerida durante la operación. Esta información generalmente aparece como el consumo en amperios a plena carga en la placa de características del motor. Una consideración a tener en cuenta es que los motores rebobinados a menudo tienen el consumo en amperios a plena carga significativamente más altos que los enumerados inicialmente en la placa de características del motor. Obtener un valor de referencia preciso es importante.
Según los especialistas en VFD, es mejor seleccionar su VFD en función del régimen de par motor y la potencia máxima del motor. Es probable que esto sea de ayuda cuando las cargas dinámicas crean condiciones de energía transitorias, incluso si son solo por períodos cortos.
Al seleccionar un VFD basado en los caballos de fuerza y la demanda máxima de par, es más probable que disfrute del rendimiento continuo del motor. Esa unidad puede parecer sobredimensionada a primera vista, pero elegir un VFD para todas las ocasiones puede resultar crucial para cuando la producción está en en su mayor demanda. Lo peor que puede ocurrir en cualquier instalación industrial es que un transportador se detenga porque está sobrecargado con un producto valioso.
3. Comprender las capacidades de frenado del VFD
Si bien quienes toman las decisiones a menudo están preocupados por un VFD que entregue suficiente potencia para acelerar los motores, de modo que puedan operar a su máximo potencial, la desaceleración es otro cálculo que no debe pasarse por alto. Cuando las cargas de gran peso se deben frenar rápidamente, el VFD puede necesitar un poco de ayuda. En instalaciones de producción donde grandes cargas puedan requerir reducciones rápidas de velocidad o paradas completas, puede valer la pena considerar agregar una resistencia de frenado dinámico externo.
Una resistencia proporciona al VFD soporte para aumentar el par de frenado al reducir el voltaje rápidamente durante el proceso de desaceleración. Este escenario es frecuente en industrias en las que los motores tienen la tarea de mover cargas pesadas junto con paradas frecuentes. Una resistencia de frenado adecuada puede mejorar la longevidad del equipo al reducir los cambios de calor creados por paradas repetidas y reinicios, durante el frenado dinámico los motores de tracción están funcionando como generadores y conectados al banco de resistencias de frenado, las cuales imponen una gran carga en el circuito eléctrico, causando que disminuya la rotación de los mismos.
4. Considere las posibilidades de comunicación digital.
La tecnología avanzada incorporada en los VFD permite la comunicación automática con el controlador lógico programable (PLC). Cuando se conecta mediante un solo cable, esta interfaz puede eliminar la necesidad de una compleja configuración cableada.
Muchos VFD pueden disfrutar de conectividad con cables Ethernet estándar que brindan un monitoreo continuo y una operación eficiente. Al seleccionar el mejor VFD para su empresa, la tecnología y la comunicación deben jugar un papel importante en la configuración y la facilidad operativa.
5. Conozca los requisitos de instalación
Es importante tener en cuenta que los VFD pueden generar un calor sustancial durante el funcionamiento. Al seleccionar el VFD más adecuado para un su instalación industrial, el entorno físico alrededor de la unidad debe cumplir con los estándares de seguridad. No se pueden almacenar materiales inflamables cerca de una unidad que pueda experimentar picos de calor de forma rutinaria.
También es importante tener en cuenta que las condiciones de trabajo deben mantenerse adecuadamente de acuerdo con las pautas de la OSHA (Administración de Seguridad y Salud Ocupacional). El tiro de calor de los VFD y otros equipos requieren una buena ventilación y una circulación de aire fresco. Aunque los VFD cumplen con los estándares de seguridad de la industria, las consideraciones ambientales deben ser incluidas al tomar una decisión informada sobre qué VFD satisface mejor sus necesidades.
6. Ruido del VFD en el lugar de trabajo.
Al igual que otras maquinarias industriales, los VFD generarán ruido incluso si no se instalan y aíslan adecuadamente de los movimientos armónicos. Muchas de las especificaciones de VFD actuales recomiendan el uso de filtros armónicos para minimizar el ruido en el lugar de trabajo. Estos filtros también tienden a proteger las unidades de posibles daños. Esto es un tema a ser tenido en cuenta al considerar los requerimientos acústicos del espacio de trabajo y minimizar el ruido potencial.
La puesta en funcionamiento de un VFD puede resultar rentable al reducir el uso de energía y mejorar la eficiencia operativa. La tecnología de punta utilizada en las unidades actuales permite a los líderes industriales recuperar la inversión en un solo ciclo presupuestario. La clave es seleccionar el VFD correcto para que coincida con sus motores, condiciones de trabajo y objetivos operativos. |
