Factores a considerar al incorporar variadores de frecuencia para procesos industriales

Los variadores de frecuencia para procesos industriales, también llamados VFD, son dispositivos electrónicos que permiten controlar la velocidad de un motor de corriente alterna. Su función principal es generar un voltaje de CA que puede ajustarse para cumplir con los requisitos del cliente; es decir, controlar la frecuencia y el voltaje de salida del motor, suministrándole la energía al proceso.

El beneficio más trascendental de utilizar estos dispositivos es que se usan para cambiar sin problemas la velocidad de un motor de prácticamente cero a su velocidad nominal requerida, logrando así tener acceso a un rango de velocidad significativamente mayor. El par del motor se mantiene sin cambios. Por lo tanto, los operadores de planta pueden adaptar su tecnología de accionamiento a las condiciones que requieran en cualquier momento. 

Existen dos tipos diferentes de variadores de frecuencia:

1. Convertidores de frecuencia controlados por corriente: Mantienen la relación de corriente a frecuencia (I / f) en un nivel constante en todo momento y son adecuados para su uso en aplicaciones en el rango de alto megavatio. Son aplicados para accionamientos de bombas, ventiladores, máquinas de procesamiento, cintas transportadoras, líneas de montaje, o grúas y sistemas de manejo: Los convertidores de frecuencia ahora son indispensables en la producción industrial. 
2. Convertidores de frecuencia controlados por voltaje: Representan la última tecnología de punta. Mantienen la relación de voltaje a frecuencia a un nivel constante en todo momento: Si un motor diseñado para un voltaje de 230 V y una frecuencia de 50 Hz funciona con 25 Hz, el voltaje también se reduce a la mitad a 115 V.

Se debe tener claro que, cuando se agrega una unidad de frecuencia variable a un sistema existente, pueden surgir muchos problemas potenciales. En este documento se abordan algunos de los factores a considerar al incorporar variadores de frecuencia para procesos industriales, de forma tal que se pueda garantizar operaciones seguras y eficientes en las fábricas y usted esté informado en cómo seleccionar variadores de frecuencia para mejorar el control y eficiencia de los motores.

5 factores a considerar al incorporar variadores de frecuencia para procesos industriales

1. Refrigeración reducida a velocidad reducida: Este factor tiene mayor incidencia en los motores que funcionan en línea, los cuales dependen de un ventilador interno impulsado por el eje para la refrigeración. Cuando el motor funciona con un VFD, la velocidad del eje del motor (velocidad del motor) disminuye y causará una disminución del enfriamiento del ventilador impulsado por el eje. 

Cuando es el caso en que la carga del motor disminuye exponencialmente con la velocidad, es posible que no se necesite refrigeración adicional. Sin embargo, si el motor existente se instala en una aplicación como un compresor, bomba recíproca, fresadora o extrusora, la misma carga permanecerá en el motor a medida que se reduce la velocidad y el motor se sobrecalentará. 

Para este tipo de aplicación, se recomienda agregar un soplador externo (o ventilador auxiliar) que proporcione suficiente enfriamiento para que el motor funcione por debajo de la velocidad nominal.

2. Aumento del calentamiento debido a los armónicos: La distorsión armónica se puede manifestar cómo un número excesivo de fusibles fundidos en bancos de condensadores, sobrecalentamiento y vibraciones mecánicas en transformadores y motores, disparo inexplicable de interruptores, operación incorrecta de contactores y relés.

Debido a que lodos los variadores de frecuencia para procesos industriales producen un nivel adicional de calor en los motores, es necesario verificar con el proveedor la tensión que experimentan en los terminales del motor, ya que se busca es que no haya reducción de energía del motor y que las ondas de salidas sean armónicamente limpias.

3. Voltaje del motor: Los voltajes de salida están disponibles para que los variadores de frecuencia coincidan con casi cualquier voltaje existente del motor. Sin embargo, muy pocos, o ningún VFD, tienen una salida directa de para motores de muy alto voltaje. 

En estos casos, es un factor a considerar el incorporar variadores de frecuencia para procesos industriales porque a menudo es necesario utilizar un transformador elevador en la salida del VFD que coincida con la tensión del motor. Este transformador representará aproximadamente un 1% más de pérdida en el sistema VFD, y esto debe evaluarse para determinar su rentabilidad.

4. Frecuencia del motor: Como el VFD controla la velocidad y la frecuencia del motor, esto puede permitir que un motor con capacidad para un sistema de energía, 60 hertz (Hz), por ejemplo, sea operado de manera efectiva y con una capacidad máxima en un sistema de energía de 50 Hz.

5. Velocidad del motor: Los cojinetes del motor pueden depender de la velocidad para la lubricación, por tanto, los de tipo antifricción son adecuados para operaciones de velocidad variable, pero aquellos de manga pueden necesitar una atención especial para asegurarse de que estén lubricados correctamente, ya que el motor funciona a velocidades más bajas y es el factor que mayor atención amerita porque afecta directamente la eficiencia y productividad de la planta. 

Esto probablemente sería más crítico para operaciones de muy baja velocidad, tales como arrastramiento, posicionamiento, calentamiento o bajada de la costa. Dado que un variador de frecuencia para procesos industriales puede controlar un motor a cualquier velocidad dentro de su rango de velocidad permitido, se debe tener cuidado para evitar que el motor funcione a una velocidad cercana a su resonancia.

Como hemos visto, son factores a considerar al incorporar variadores de frecuencia para procesos industriales que sugiere formas de mitigarlos. Es extremadamente importante trabajar de la mano con el proveedor de VFD para garantizar que el motor se pueda convertir para operar en un variador de frecuencia y que no se pasen por alto los problemas.

Si, usted desea informarse sobre los variadores de frecuencia para la industria alimentaria que ayudan a mejorar la seguridad de la planta luego de reconocer los factores a considerar al incorporar Variadores de frecuencia para procesos industriales, le invitamos a suscribirse al Newsletter de Tecnología para la Industria.