Variadores de frecuencia 101 – Todo lo que necesitas saber sobre los variadores de frecuencia

La tecnología VFD se desarrolló como respuesta a las limitaciones de la alimentación de CA. Los motores de CA, como los que alimentan bombas industriales, giran a una velocidad establecida por la potencia entrante y el número de polos del motor. Como en EEUU la corriente alterna se suministra a una frecuencia estándar de 60 Hz, esto significa que los motores estándar monofásicos de dos polos giran 60 veces por segundo.

Añadir más juegos de polos reduce la velocidad sin necesidad de alterar la frecuencia eléctrica de entrada. Sin embargo, no puedes cambiar un motor eléctrico con más o menos polos cada vez que necesites modificar la velocidad de funcionamiento de una bomba. Desde hace décadas existen sistemas de transistores que permiten encender y apagar polos concretos del motor, pero estos sistemas son complejos y a menudo carecen del control fino necesario para el bombeo industrial.En cambio, los VFD cambian la frecuencia de la fuente de alimentación, permitiendo ajustes exactos e inmediatos del funcionamiento de la bomba.

El variador de frecuencia funciona tomando la energía de CA a la frecuencia de 60 Hz, la convierte en energía de corriente continua (CC) mediante un circuito rectificador y la envía a través de un bus de CC para filtrar aún más la tensión. Después, la potencia llega al inversor, que crea impulsos de energía de CC que funcionan como corriente alterna. La naturaleza pulsante de la salida imita la corriente alterna lo suficiente como para crear los procesos de inducción correctos necesarios para hacer girar el rotor del motor. La tensión de salida se genera a partir de una forma de onda PWM creada por la conmutación de los IGBT, y consiste en pulsos en lugar de una onda sinusoidal suave. Como la CC es más fácil de controlar en tensión y frecuencia, su uso en lugar de la alimentación de CA real permite al VFD ajustar el suministro eléctrico sobre la marcha. Una serie de transistores, especialmente el transistor bipolar de puerta aislada (IGBT), permiten controlar manual o automáticamente la potencia de salida y el rendimiento resultante de la bomba EDDY. Se puede aumentar fácilmente la potencia de una bomba de lodos sometida a una carga pesada y volver a reducirla después de que pase un atasco o cambie la textura del lodo o fango bombeado.

Un accionamiento de frecuencia variable (VFD) funciona convirtiendo la corriente alterna entrante en una señal de corriente continua, que luego se transforma de nuevo en una señal de corriente alterna con frecuencia y tensión variables mediante un inversor de fuente de tensión. Este proceso de conversión permite al VFD controlar con precisión la velocidad del motor ajustando la frecuencia y la tensión de la señal de salida.

El corazón de esta operación reside en el uso de transistores bipolares de puerta aislada (IGBT). Estos transistores activan y desactivan rápidamente la señal de salida, creando una señal de modulación de anchura de impulsos (PWM) que simula una onda sinusoidal. Esta señal PWM se envía entonces al motor, permitiéndole ajustar su velocidad en función de las necesidades.

Además, los VFD incorporan un sofisticado sistema de control que regula la señal de salida para garantizar que el motor funcione a la velocidad deseada. Este sistema de control puede programarse para responder a diversos cambios en el sistema, como la carga, la temperatura, la presión o el caudal, lo que lo hace muy adaptable a distintas condiciones de funcionamiento.

Hay varios tipos de variadores de frecuencia (VFD), cada uno diseñado para aplicaciones y niveles de tensión específicos:

• Aumenta o disminuye el caudal para satisfacer los requisitos específicos de caudal de la aplicación.
• Reduce el mantenimiento de la bomba manteniendo el equipo funcionando en su punto de máxima eficiencia y reduciendo la presión total del sistema.
• Una mayor eficiencia energética para alimentar la bomba disminuye el coste de cada galón bombeado.
• Permite añadir controladores de bombas programables como Tecnología de Bomba Inteligente EDDY que pueden utilizarse para ampliar el uso de la bomba.
• Elimina o reduce el número de válvulas de control que requieren la instalación y el mantenimiento de sensores individuales y que a menudo no son adecuados para el tratamiento de lodos o fangos.
• Controla la velocidad del motor sin cambiar a costosos motores de corriente continua.

Bombear lodos duros y abrasivos, como la pasta de papel o las aguas residuales, es un proceso difícil debido a su alta viscosidad, la presencia de sólidos grandes y los cambios de viscosidad. Todos estos problemas pueden dañar las bombas que sólo están diseñadas para funcionar a una velocidad y carga fijas. Los lodos u otros materiales pesados que hay que bombear al dragar o explotar minas también causan problemas similares. Los VFD permiten bombas de lodo y sus motores se ajusten sobre la marcha a los cambios del material bombeado, evitando daños y garantizando que el sistema funcione siempre con la máxima eficiencia energética. Conseguir un control de velocidad variable sin costosos controladores lógicos programables es especialmente útil durante procesos de deshidratación que requieren velocidades de procesamiento muy lentas.

Al utilizar latecnología de bomba inteligente EDDY de , el variador de frecuencia puede controlarse sobre la marcha mediante chips y ordenadores inteligentes incorporados, sin apenas intervención de los operarios de la bomba, con lo que ésta funciona de forma óptima, con el máximo tiempo de actividad y más beneficios.

• Ahorro de energía: Al ajustar la velocidad del motor a las necesidades de carga, los VFD reducen significativamente el consumo de energía.

• Ahorra energía: Los variadores de frecuencia eliminan la necesidad de dispositivos que derrochan energía, como las válvulas de estrangulación, lo que supone un ahorro sustancial de energía.

• Eficiencia mejorada del sistema de potencia: Los VFD mejoran la eficiencia global del sistema de alimentación minimizando la pérdida de energía en forma de calor.

• Aumento de la vida útil de los bobinados del motor: Al reducir la tensión causada por los cambios bruscos de velocidad, los VFD prolongan la vida útil de los bobinados del motor.

• Controladores de motor mejorados: Los VFD ofrecen capacidades avanzadas de control del motor, incluido el control preciso de la velocidad y el par.

• Eficiencia de los motores de inducción: Los VFD optimizan la eficiencia de los motores de inducción ajustando su velocidad a las necesidades de la carga.

• Modulación por ancho de pulsos: Los VFD utilizan señales PWM para simular una onda sinusoidal, reduciendo la tensión sobre el motor y otros componentes.

• Control del Par de Carga: Los VFD mantienen el par constante aunque cambie la carga, garantizando un funcionamiento estable.

• Inversor de Fuente de Tensión: Los VFD proporcionan una señal de salida VSI, permitiendo que los motores funcionen a velocidades variables.

• Eficiencia de los motores eléctricos: Al adaptar la velocidad del motor a los requisitos de la carga, los VFD mejoran la eficiencia de los motores eléctricos.

• Controlador del motor: Los VFD ofrecen sofisticadas funciones de control del motor, que mejoran el rendimiento general del sistema.

• Control de velocidad síncrono: Los VFD permiten que los motores mantengan una velocidad constante independientemente de los cambios de carga, garantizando un rendimiento constante.

Estas ventajas ponen de relieve la versatilidad y eficacia de los VFD, que los convierten en un componente inestimable en las aplicaciones industriales y comerciales modernas.

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