Hoy es imposible entender la vida cotidiana sin las decenas de diferentes tipos de aparatos eléctricos que facilitan nuestras actividades, ya sea en nuestros hogares, en comercios, o en el entorno industrial. Todos estos aparatos, consumen energía y, para funcionar, necesitan de un motor eléctrico que se alimenta de la red de forma habitual.
Independientemente de cuál sea su función, es decir, si se destinan al ocio o al trabajo, estos motores eléctricos utilizan la electricidad para poder generar par y velocidad, siendo el objetivo último hacer funcionar el aparato al que estén conectados.
Básicamente, los motores eléctricos no siempre generan la velocidad o frecuencia necesitada por el aparato en cuestión al que sirven. Es aquí donde entra en juego el variador de frecuencia, que actúa como un intermediario para que se utilice únicamente la energía necesaria.
Además, tal y como explicaremos más adelante, los variadores o convertidores de frecuencia no solo sirven para mejorar la eficiencia energética de los aparatos conectados a la red, sino que colaborará a la reducción de costes de mantenimiento y de emisiones contaminantes (entre otras ventajas).
¿Qué es exactamente un variador de frecuencia?
Los variadores o convertidores de frecuencia son sistemas que se encuentran entre la fuente de alimentación eléctrica y los motores eléctricos. Sirven para regular la velocidad de giro de los motores de corriente alterna (AC).
Por sus siglas en inglés, solemos referirnos al variador de frecuencia como VFD, que viene de variable frequency drive, que se traduciría literalmente como “regulador/variador de frecuencia variable”. A pesar de ello, también están presentes en el mercado otras acepciones como puede ser VSD (variable speed drive o regulador de velocidad variable) o ASD (adjustable speed drive, conocido en castellano como “accionamiento de velocidad variable).
Regulando la frecuencia de la electricidad que recibe el motor, el variador de frecuencia consigue ofrecer a este motor la electricidad demandada, evitando así la pérdida de energía, o lo que es lo mismo, optimizando el consumo.
En lo referido a los ventiladores, lo que hace un variador de frecuencia es regular la velocidad rotacional de un motor, variando con el ello el caudal de aire, la presión y la potencia eléctricas. Debido a las llamadas “Leyes de la proporcionalidad”, variando las rpm (revoluciones por minuto) de un motor, cambiamos el caudal: lo más interesante de todo es que, reduciendo un 20% esa velocidad, el caudal se reducirá otro 20%, sin embargo, el consumo eléctrico caerá hasta un 50%.
Funcionamiento: ¿Cuáles son los principios básicos por los que se rige un variador de frecuencia?
Tal y como mencionamos arriba, un motor conectado a la red eléctrica cuenta con un par y una velocidad determinados. En el supuesto caso de que no se ajusten a lo requerido por un sistema concreto, podemos contar con un variador de frecuencia para ajustarlo a nuestras necesidades.
En definitiva, se trata de controlar la velocidad del motor. Los variadores o convertidores de frecuencia “convierten” (de ahí su nombre) la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua. Este es el primer paso del proceso y se lleva a cabo por una parte esencial del variador, llamada rectificador.
De aquí pasamos a la siguiente fase, de la que se encargan los condensadores del variador. Estos se cargan con la corriente continua transformada por el rectificador y suavizan la forma de onda de la corriente eléctrica resultante.
Finalmente, la última etapa es la del inversor, que convierte la corriente continua en corriente alterna, de nuevo. Así es como realmente el motor recibe el suministro ajustado a las necesidades de frecuencia y voltaje adecuados.
Diferentes tipos de variadores de frecuencia y usos
Para saber cuál es el variador de frecuencia que más se ajusta a los fines deseados, tendremos que conocer de antemano dos factores: cuál es el voltaje con el que estamos trabajando y cuál es el tipo de motor al que conectaremos el variador.
A grandes rasgos, estas serían las diferentes tipologías:
- Variadores de frecuencia de corriente alterna: generalmente, son los aquí explicados en este artículo.
- Variadores de frecuencia de corriente directa: destinados a motores alimentados por corriente continua.
- Variadores de frecuencia de voltaje de entrada: se encargan de generar una nueva onda sinusoidal de tensión, introduciendo una serie de onda cuadrada y mediante la variación del voltaje.
- Variadores de frecuencia de fuentes de entrada: en este caso es el caudal de onda cuadrada el que se recibe de entrada. Requieren grandes invesores para mantener una corriente constante.
- Variadores de frecuencia de ancho pulso modulado: llamado PWM (por sus siglas en inglés pulse-width modulation), mantiene el par motor constante por medio de una serie de pulsos de voltaje constantes realizados por unos transistores.
- Variadores de frecuencia de vector de flujo de ancho de pulso modulado: cuentan con un microprocesador que gestiona el proceso de la regulación o variación de la corriente al motor.
Existen otras formas de categorizar los variadores de frecuencia, pero están lejos de la temática que tratamos aquí hoy. Por ejemplo, están los variadores mecánicos, que como su nombre indica, utilizan poleas o rodillos metálicos. También el caso de los variadores hidráulicos, que para regular la velocidad del motor utilizan algún tipo de fluido.
Estas son las ventajas de contar con un variador de frecuencia
Si bien el ahorro energético es el mayor y más destacado atributo que supone la instalación de los variadores de frecuencia, este está lejos de ser el único.
Un variador de frecuencia es habitualmente fácil de instalar y no requiere ningún tipo de mantenimiento o éste muy reducido, lo que añade, además, una prolongación de la vida útil de los equipos a los que va destinado, que ya de por sí ganan longevidad por recibir la electricidad que demandan y no más (ni menos).
Obviamente, estos beneficios – ligados a que el variador ofrece la energía necesaria – también pueden extenderse a otros campos como los medioambientales (no hay exceso de esfuerzo en los equipos), financieros (no hay gastos extraordinarios de consumo), u operativos (por ejemplo, por sobrecalentamiento de los dispositivos).
En último lugar, la menor exigencia para los motores industriales, regulados por un variador de frecuencia, ayudará a reducir ostensiblemente el ruido generado.
Variadores de frecuencia en sistemas de ventilación
Un variador de frecuencia se puede poner al servicio de motores eléctricos que formen parte de diferentes tipos de aparatos o sistemas. Por ejemplo, bombas, compresores, ventiladores, elevadores de vehículos, etcétera.
En general, son aquellos entornos en los que el variador se encuentra directamente conectados al motor. Así es el caso de los sistemas de ventilación, para los que es especialmente interesante contar con un variador o convertidor de frecuencia.
Entre algunas de las ventajas de utilizar un variador de frecuencia destinado a un sistema de ventilación, encontramos las siguientes:
- Evitamos complicar la instalación: el variador de frecuencia sustituye otros métodos tradicionales.
- Desaparece la necesidad de utilizar las correas trapeciales de los reguladores mecánicos. El convertidor o variador de frecuencia puede ir conectado a varios motores directamente. Como hemos mencionado ya en varias ocasiones, la velocidad requerida será la recibida.
- Al eliminar estos factores mecánicos, eliminamos también residuos generados y mantenimiento extraordinario. A la vez, este nuevo sistema ocupará menos espacio y será menos ruidoso.
- Debido a que el caudal y/o presión se regulan mediante el variador o convertidor de frecuencia, ya no es necesaria la instalación de válvulas o reguladores de compuertas.
- Reducción de costes: los variadores de frecuencia pueden tener fama de ser unos dispositivos poco económicos, pero ayudan en primer lugar a evitar una instalación de un sistema más grande y costos, aparte de garantizar ahorro energético y menor mantenimiento. En definitiva, la reducción de costes puede estar tanto al principio del proceso como en el largo plazo.
Los sistemas de ventilación en los que aparece un variador de frecuencia pueden adecuar el caudal del aire a las necesidades del habitáculo al que están destinadas. Mayor o menor ventilación colaborará a la renovación ambiental, crucial en el entorno comercial, así como en el industrial, donde las exigencias pueden llegar a ser máximas.
FAQs
¿Qué es y para qué sirve un variador de frecuencia? | S&P? ›
Los variadores o convertidores de frecuencia son sistemas que se encuentran entre la fuente de alimentación eléctrica y los motores eléctricos. Sirven para regular la velocidad de giro de los motores de corriente alterna (AC).
¿Qué es un variador de frecuencia y para qué se utiliza? ›Un variador de frecuencia es un dispositivo utilizado para controlar la velocidad de un motor eléctrico a fin de: mejorar el control de procesos. reducir el consumo de energía y generarla de forma eficiente. disminuir el estrés mecánico en las aplicaciones de control de motores.
¿Que se puede controlar con un variador de frecuencia? ›Un variador de frecuencia es un dispositivo electrónico de precisión, específicamente diseñado y utilizado para controlar la velocidad de los motores de inducción monofásicos y trifásicos de Corriente Alterna (CA) sin afectar el consumo eléctrico, par motor, impedancia, flujo magnético, etc. del motor.
¿Cuáles son las ventajas de un variador de frecuencia? ›En resumen, utilizar un variador de frecuencia te va a brindar ventajas financieras, operativas y medioambientales debido a que existe una mejora de productividad, incrementa la eficiencia energética y alarga la vida útil de los equipos, previniendo el deterioro y evitando paradas inesperadas que provocan tiempos ...
¿Cómo afecta la frecuencia A.</b> un motor? ›Por tanto, en teoría, con una mayor frecuencia, el motor será más pequeño y más liviano para obtener la misma potencia de salida. Si se duplica la velocidad de rotación de un motor y el par se mantiene constante, la potencia de salida del motor se duplica.
¿Dónde se aplica un variador de frecuencia? ›Un variador de frecuencia se puede poner al servicio de motores eléctricos que formen parte de diferentes tipos de aparatos o sistemas. Por ejemplo, bombas, compresores, ventiladores, elevadores de vehículos, etcétera.
¿Cómo influye la frecuencia en el voltaje? ›Cuando la frecuencia eléctrica aplicada al motor excede su frecuencia nominal, el voltaje del estator es mantenido constante en el valor nominal. Cuanto mayor sea la frecuencia eléctrica sobre la velocidad base, mayor es el denominador de la ecuación 2.3.
¿Cuánto se ahorra con un variador de frecuencia? ›Los variadores de frecuencia ajustan la velocidad de los motores eléctricos para igualarla a la demanda de la aplicación, lo que reduce el consumo energético de los motores entre un 20 y un 70%.
¿Cómo afecta un variador a la red eléctrica de alimentación? ›El variador es capaz de detectar tanto sobretensiones como subtensiones y pérdida de fase de red en caso de desequilibrios en la red de alimentación. Para evitar el fallo por subtensión se puede ajustar el parámetro "StP" (Undervoltage prevention), que puede resultar útil.
¿Cuántos motores se pueden conectar a un variador de frecuencia? ›¿Es Posible Controlar 2 Motores con un Variador ? La respuesta directa a la pregunta es sí; si es posible controlar dos motores conectados en paralelo a un variador de frecuencia.
¿Qué beneficios trae instalar un variador de velocidad en un sistema? ›
- Claros ahorros en el consumo de energía.
- Extensión en la vida útil de los motores eléctricos.
- Reducción en las alteraciones en las líneas de energía.
- Evitar daños a motores durante cortes súbitos de energía.
El equipo se alimenta con un voltaje de corriente alterna (CA) que puede ser monofásico (fase y neutro) o trifásico (tres fases) en función del tipo de alimentación disponible. En esta primera fase, el convertidor de velocidad convierte esta CA en corriente continua (DC) gracias a un grupo de diodos.
¿Qué mantenimiento se le hace a un variador de frecuencia? ›Realizar una inspección visual de las tarjetas, ya que con el tiempo, las vibraciones mecánicas van quebrando algunas soldaduras. No utilizar productos de limpieza aceitosos. Si el equipo tiene suciedad en extremo, lo mejor es utilizar un barniz aislante.
¿Cuál es la diferencia entre el motor normal y el motor VFD? ›Los motores de frecuencia variable son superiores a los motores ordinarios para ocasiones que requieren arranque frecuente, regulación de velocidad frecuente y frenado frecuente. La estabilidad y la vida útil de los dos son diferentes, y el motor de frecuencia variable es más eficiente energéticamente, y su rango de uso es más amplio .
¿Por qué se daña un variador? ›Las aplicaciones del motor y el variador pueden enfrentarse a problemas como fusibles fundidos o disyuntores disparados; el equipo se puede dañar como resultado de la humedad, suciedad, aceite o grasa, corrosión, rayos, mal manejo y cualquier otra condición que para la que fue diseñado el equipo.
¿Aumentar la frecuencia aumenta la velocidad del motor? ›Una frecuencia más alta que la frecuencia nominal generalmente mejora el factor de potencia pero disminuye el par de rotor bloqueado y aumenta la velocidad y la pérdida por fricción y viento. A una frecuencia inferior a la frecuencia nominal, la velocidad disminuye, el par de rotor bloqueado aumenta y el factor de potencia disminuye.
¿Cuándo se necesita utilizar un variador de velocidad? ›Los variadores de velocidad son mejor usados cuando el proceso requiere velocidades variables, velocidades ajustables que puedan optimizar un proceso para ahorrar energía y obtener descuentos en las utilidades de la compañía, por ejemplo: Aplicaciones de ventiladores y bombas.
¿Cómo afecta la frecuencia a la potencia? ›Si el par de un motor se mantiene constante, la potencia se vera incrementada proporcionalmente al incremento de la frecuencia. Si doblamos la frecuencia, la velocidad del motor se vera aumentada al doble y con un par constante, la potencia se vera incrementada al doble.
¿Qué tipos de variadores de frecuencia hay? ›Los variadores de velocidad pueden ser: eléctricos, hidráulicos, mecánicos o incluso electrónicos. Gracias a ellos puede controlarse la velocidad a la que opera un motor de una forma precisa y constante.
¿Aumentar la frecuencia aumenta la corriente? ›A medida que aumenta la frecuencia de un circuito ca, la corriente primero aumenta y luego disminuye .
¿Qué pasa si aumenta la frecuencia? ›
A mayor frecuencia, menor es la longitud de onda y cuando la frecuencia es menor, mayor es la longitud de onda. La velocidad de propagación de una onda, se puede medir como el tiempo que transcurre desde que es emitida hasta que se recibe.
¿Cuántos caballos son 50 Hz? ›Un ejemplo que muestra claramente esta diferencia es un sistema de refrigeración que en 60 Hz utiliza 1¼ HP y necesitará, en 50 Hz, de un compresor de 1½ HP.
¿El inversor realmente ahorra electricidad? ›Los aires acondicionados inverter ahorran hasta un 30 % de electricidad en comparación con los no inverter . Los acondicionadores de aire inverter son mucho más eficientes energéticamente que sus contrapartes no inverter: pueden ahorrar hasta un 30% en electricidad en comparación con los no inverter.
¿Cómo ahorran energía los variadores de velocidad? ›¿Cómo funciona un variador de velocidad con un motor? Los variadores de velocidad proporcionan un control efectivo de la velocidad de los motores de CA al manipular el voltaje y la frecuencia . El control de la velocidad de un motor proporciona a los usuarios un mejor control del proceso, menor desgaste de las máquinas, mayor factor de potencia y grandes ahorros de energía.
¿Cómo reducir el consumo de energía de un motor eléctrico? ›- Medir. ...
- Entender el uso de la energía. ...
- Velocidad fija o velocidad variable. ...
- Apagar. ...
- Diseño eficiente. ...
- Reducir la velocidad. ...
- Utilice controladores inteligentes de motor. ...
- Utilice el tamaño correcto de motor.
La realidad subyacente es que la infraestructura de la red eléctrica de EE. UU. es extremadamente vulnerable a incidentes físicos, cibernéticos y de fuerzas de la naturaleza . Ayudar a reducir la vulnerabilidad y fortalecer la Red Energética de EE. UU. se ha convertido en una necesidad urgente y el tiempo corre.
¿Qué hace un variador por un motor? ›Los variadores aseguran que los motores usen la electricidad de manera eficiente .
Esto permite controlar la velocidad, la dirección, la aceleración, la desaceleración, el par y, en algunas aplicaciones, la posición del eje del motor.
Las redes de transmisión son operadas por operadores de sistemas de transmisión (TSO) , empresas sin fines de lucro que generalmente son propiedad de las empresas de servicios públicos en sus respectivas áreas de servicio, donde coordinan, controlan y monitorean la operación del sistema de energía eléctrica.
¿Puede hacer funcionar 2 motores con 1 inversor? ›La respuesta simple es sí. Puede hacer funcionar varios motores con un solo VSD, siempre que todos necesiten funcionar a la misma velocidad . Hay muchas ventajas en este arreglo como una forma de reducir el costo y la complejidad del sistema. Algunos factores deben tenerse en cuenta al diseñar el sistema.
¿Es lo mismo un convertidor de frecuencia que un inversor? ›La principal diferencia entre las dos tecnologías es que la sección del inversor en un convertidor intenta mantener un voltaje y una salida de frecuencia constantes, independientemente de la salida de corriente .
¿Podemos hacer funcionar 2 motores en un solo VFD? ›
Se puede usar un variador de frecuencia (VFD) para controlar varios motores en algunas aplicaciones, siempre que se tomen las consideraciones de diseño correctas y se brinde la protección adecuada para cada motor. Esto ofrece varias ventajas, como menor costo, reducción del espacio del panel y menor complejidad de control.
¿Qué requerimientos eléctricos se necesitan para la instalación de un variador de velocidad? ›Para elegirlo adecuadamente debemos conocer: La tensión de alimentación disponible (monofásica o trifásica, y su valor). Los motores, siempre trifásicos (conectados en estrella o triángulo según placa). La corriente del motor (o la potencia y su velocidad nominal).
¿Qué características se debe tener en cuenta para un variador de frecuencia? ›La selección del variador de frecuencia debe también considerar los datos de placa del motor que mueve la carga. Para esto, se debe verificar que el variador de frecuencia sea capaz de entregar la corriente, par y potencia máxima que dispone el motor, considerando el tipo de carga que controlará.
¿Puede un VFD dañar un motor? ›Los VFD pueden arruinar los devanados del motor .
El problema es que los voltajes máximos creados por el VFD a menudo pueden ser lo suficientemente altos como para romper el aislamiento del motor y provocar un cortocircuito en los devanados del motor. Lo primero que puede proteger a los motores contra este tipo de fallas es usar motores con "clasificación VFD".
Si tiene que usar un motor sin inversor con un variador de frecuencia (VFD), es aconsejable tener algún tipo de filtro de armónicos, ya sea un reactor pasivo o un filtro activo . Son los armónicos los que pueden causar un calentamiento excesivo y, en algunos casos, voltajes transitorios muy altos que pueden romper el aislamiento.
¿Puedes poner un VFD en cualquier motor? ›¿Se puede instalar un VFD en cualquier motor? El VFD es un variador de velocidad y se puede usar en la mayoría de los motores de CA. Sin embargo, hay ciertos tipos de motores de CA en los que no se pueden usar VFD. Los VFD no se pueden usar en motores que necesitan pares de arranque altos.
¿Qué ventajas tiene un variador de frecuencia? ›Beneficios de los variadores de frecuencia
Ahorrar energía y mejorar la eficiencia del sistema. Convertir la potencia en aplicaciones de hibridación. Adaptar la velocidad de la unidad a los requisitos del proceso. Adaptar el par o la potencia de un accionamiento a los requisitos del proceso.
Por tanto, en teoría, con una mayor frecuencia, el motor será más pequeño y más liviano para obtener la misma potencia de salida. Si se duplica la velocidad de rotación de un motor y el par se mantiene constante, la potencia de salida del motor se duplica.
¿Cómo funciona un variador de frecuencia en un motor eléctrico? ›¿Cómo funciona un variador de frecuencia? Los variadores se encuentran entre la alimentación y el motor. La energía de la red llega al variador, este regula la energía y la envía al motor. Esto permite enviar tan solo la energía necesaria para que el motor funcione como debe, sin desperdiciar nada.
¿Cómo afecta la frecuencia al voltaje? ›El artículo de Inducción electromagnética muestra que cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el voltaje de CA y la señal inducida en el conductor. El artículo Efectos de capacitancia muestra que cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el flujo de corriente de capacitancia y la señal.
¿Cómo controla un variador la velocidad del motor? ›
A 60 Hz, el motor funcionará a 1800 RPM. Un variador de frecuencia controla la velocidad del motor mediante PWM (Modulación de ancho de pulso) para alterar la frecuencia de la fuente de alimentación que alimenta al motor . Por lo general, no hay retroalimentación proveniente del motor; aunque algunas unidades usan EMF de regreso como retroalimentación.
¿Cuál es la diferencia entre el convertidor de frecuencia y el inversor? ›Los convertidores de frecuencia normalmente se clasifican en términos de salida de corriente máxima, mientras que los convertidores de frecuencia se clasifican en términos de potencia de salida .
¿Cómo el inversor convierte 12v a 220v? ›El circuito inversor de 12 V CC a 220 V CA está diseñado con IC CD4047 . El IC CD4047 actúa como un dispositivo oscilante de pulso de conmutación. El MOSFET de potencia de canal n IRFZ44n actúa como un interruptor. El transformador secundario de 12-0-12 V se usa inversamente como transformador elevador para convertir CA baja a CA alta.
¿Qué es mejor un generador o un inversor? ›Los inversores de baja potencia son bastante pequeños, pero los generadores hidráulicos se vuelven más atractivos cuando se busca una solución más potente. Los generadores hidráulicos suelen ser más pequeños que los inversores equivalentes cuando se necesita electricidad trifásica.
¿Necesito un inversor o convertidor? ›Un inversor (a veces llamado inversor de energía) convierte la energía de CC en CA, transformando la energía de CC en energía de CA o 12v a 110v o 220v. Para hacer funcionar los aparatos de CA desde el banco de baterías de la caravana, necesita un inversor . Para cargar las baterías con la energía de la costa, necesita un convertidor.
¿Cuál es la función de un variador de velocidad? ›El variador de velocidad, igualmente conocido como convertidor de velocidad variable, es un dispositivo industrial que controla la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna regulando la frecuencia del voltaje aplicado al motor.