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Los motores están diseñados para funcionar a una velocidad determinada. Pueden ser muy eficientes operando a esta velocidad; sin embargo, su eficacia se reduce significativamente cuando se utilizan medios mecánicos o resistivos para variar la velocidad del motor.

Con el uso de un variador de frecuencia, las instalaciones industriales pueden controlar la velocidad del motor y el factor de potencia proporcionando un mayor control de sus procesos.

Entendiendo a los variadores

Para hablar de los beneficios que los variadores de frecuencia pueden generar en el consumo de energía es importante entender cómo funcionan.

Estos equipos constan de cuatro secciones principales: un rectificador de corriente directa (CC), un bus de CC, un inversor y un microprocesador.

La energía trifásica o monofásica a partir de una fuente de corriente alterna a 60 Hz (AC) se alimenta a la entrada de la unidad. Un convertidor (o rectificador) de CA a CC convierte la corriente alterna en corriente directa; típicamente, se utiliza un rectificador de seis diodos para hacer esta conversión.

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Después de que esta energía se convierte, se almacena en el bus de CC. El bus de CC consta de condensadores, que mantienen el factor de potencia de la unidad cerca de uno y eliminan la necesidad de condensadores externos en los motores con bajo factor de potencia, según lo especificado por la Compañía de Energía Eléctrica.

Los variadores de frecuencia permiten a los usuarios ajustar la velocidad de los motores sin medios mecánicos adicionales. También proporcionan un par constante, manteniendo una velocidad constante –incluso cuando la carga cambia–. 

Las unidades también ayudan a reducir los esfuerzos mecánicos y eléctricos en la infraestructura de las instalaciones. El arranque a plena carga puede crear gran torsión instantánea, fricción, y esfuerzos de tensión en los ejes del motor, las bandas y los acopladores. El esfuerzo instantáneo y repetitivo puede provocar el fallo prematuro de estos dispositivos. Además, se puede consumir una cantidad excesiva de corriente, hasta 13 veces más amperios del motor a plena carga (FLA), dependiendo del tipo NEMA del motor utilizado.

Cuando se utilizan variadores de frecuencia en sistemas de transportadores, por ejemplo, las unidades evitan la necesidad de engranajes y embragues, que también permiten múltiples velocidades dentro de los sistemas de transporte.

Al eliminar los engranajes y embragues aumenta la eficiencia y disminuye los componentes mecánicos, reduciendo los tiempos de mantenimiento y paro. Además, si se combina con sensores, las unidades son ideales para aplicaciones de espaciamiento en transportadores. Ellos pueden controlar muy rápidamente y con precisión las velocidades de los transportadores.

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La empresa Desarrollos Digitales explica que, generalmente, una planta cuenta con un motor de 100 caballos de fuerza funcionando 15 horas al día con una válvula de estrangulación (de tres horas a 100%, tres horas a 80%, y nueve horas a 50% de la velocidad). Si la unidad de control de la válvula y la válvula se reemplazan con un variador de frecuencia para que coincida con la velocidad requerida, se obtiene en teoría un ahorro de energía significativo.

Más allá del ahorro de energía

Más allá de ahorro de energía, las unidades también ofrecen un control de par / velocidad y control de automatización. Estas capacidades se pueden observar en aplicaciones de bombeo, transporte de personas, sistemas de transporte, y muchos otros.

Las unidades también pueden ser utilizadas como una herramienta de diagnóstico de gran alcance para registrar y analizar los perfiles de carga del motor, los datos de fallos del sistema, y otras características operacionales.

Un variador de frecuencia también tiene muchas características que ayudan a proteger el motor. Con estas características, los fabricantes pueden tomar medidas para prevenir el tiempo de inactividad y proteger la inversión que han hecho en su equipo.