Alcanza la eficiencia energética con variadores de velocidad en tu motor eléctrico

Acá te contamos cómo implementar variadores de velocidad y con ello eficientar el rendimiento de tus motores eléctricos.

Una de las formas más eficaces de lograr la eficiencia energética es por medio de la incorporación de variadores de frecuencia (VFD), que permiten regular la velocidad de los motores eléctricos de acuerdo con la demanda real de cada aplicación. Pero, ¿cómo se implementan en la práctica?

1. Analiza tus necesidades y tu instalación actual

Antes de pensar en un variador de frecuencia, lo primero es evaluar la situación de los motores y el tipo de carga que manejan. Hay que preguntarse:

¿La aplicación requiere arranques frecuentes o arranques suaves?

¿Existen variaciones en la demanda de velocidad o torque durante el ciclo de operación?

¿Cuáles son los tiempos de funcionamiento y los picos de carga más comunes?

Con esta información, se pueden definir los requerimientos de potencia, torque y rango de velocidad. Además, es vital verificar el estado de la infraestructura eléctrica (capacidad de alimentación, protecciones, cableado, etc.) para asegurar que pueda manejar las características de un VFD, como picos de corriente al arrancar o potenciales armónicos.

2. Selecciona el tipo de motor más adecuado

Un variador de frecuencia puede trabajar con distintos tipos de motores, siempre y cuando sean compatibles. Lo más común es combinarlo con motores de inducción convencionales diseñados para servicio con VFD (“inverter duty”). 

En Power Depot, por ejemplo, contamos con motores ABB Baldor-Reliance que han sido diseñados específicamente para operar con variadores de frecuencia y ofrecen un rendimiento sobresaliente en distintas aplicaciones industriales.

3. Elige el variador de frecuencia correcto

La selección del VFD no se limita a la potencia. Hay otras características relevantes:

1. Corriente nominal: debe ser adecuada para la potencia del motor y los picos de arranque.
2. Tipo de control: los variadores pueden ofrecer control de lazo abierto (V/Hz, sensorless vector) o lazo cerrado (vector control con encoder). Mientras más preciso se  necesite el control de torque y velocidad, más te convendrá un VFD con lazo cerrado.
3. Protección y compatibilidad ambiental: se debe revisar si se requiere un gabinete especial (NEMA, IP, etc.), disipación térmica, resistencia al polvo o humedad, y demás protecciones según el lugar de instalación.
4. Funciones adicionales: Algunos variadores ofrecen integración con sistemas de automatización, comunicación por redes industriales (Ethernet IP, Profibus, Modbus), frenado regenerativo, entre otras.

4. Planifica la instalación y la puesta en marcha

Una vez que tienes claro el motor y el variador, llega el momento de la implementación física:

1. Ubicación y montaje: el VFD suele ir en un panel de control o gabinete con ventilación adecuada. 
2. Cableado y protecciones: se recomienda utilizar cables “VFD rated” para evitar interferencias electromagnéticas y problemas de aislamiento. También es conveniente instalar filtros de línea o reactores para reducir armónicos que puedan afectar otros equipos.
3. Programación inicial: el variador necesita configurarse con los datos básicos del motor (corriente nominal, voltaje, frecuencia, etc.) y del proceso (rampa de aceleración, límites de velocidad, torque mínimo, etc.). 
4. Pruebas de funcionamiento: antes de operar a plena carga, conviene realizar pruebas de arranque en vacío o con carga baja para verificar que todos los valores de corriente, velocidad y torque sean los correctos.

5. Últimos ajustes

Con el sistema en marcha, llega la parte más interesante: afinar parámetros para exprimir cada gota de eficiencia. Esto incluye:

• Si tu proceso tiene distintos niveles de demanda, programa varias velocidades predefinidas o utiliza un control PID si necesitas mantener una presión o caudal específico (caso típico en bombas y ventiladores).
• Ajusta la ganancia y el modo de control para mejorar la respuesta dinámica si el proceso requiere cambios de velocidad rápidos.
• Registra el consumo energético para compararlo con la situación previa y detectar puntos de mejora o correcciones necesarias en la configuración.
• Aunque los motores y variadores requieren menos mantenimiento que las soluciones mecánicas de control de velocidad (bandas, poleas, reductores), es importante revisar filtros y conexiones periódicamente, así como realizar actualizaciones de firmware en el variador si están disponibles.

6. Ventajas inmediatas

La incorporación de variadores de frecuencia a los motores, hace que el sistema mantenga una alta eficiencia incluso en cargas parciales y a bajas velocidades, un factor vital en la mayoría de las operaciones de hoy en día.

Además, en sistemas de bombeo y ventilación, reducir la velocidad en momentos de baja demanda puede resultar en ahorros de energía que van del 20% al 50%.

Por otro lado, en escenarios donde los cambios de velocidad son continuos (por ejemplo, mezcladoras, compresores o elevadores), el variador reduce picos de arranque, suaviza la operación y disminuye el desgaste mecánico de embragues y correas.

¿Quieres conocer más sobre cómo los motores eléctricos ABB Baldor pueden mejorar el rendimiento de tus instalaciones? ¡Contáctanos, con gusto uno de nuestros ingenieros expertos te ayudará a encontrar el modelo ideal para tu proyecto!