En el sector eléctrico gran parte de los avances tecnológicos están enfocados al ámbito de la seguridad y eficiencia, es por eso que existen dispositivos que se convierten en elementos fundamentales, tal es el caso del variador de frecuencia. Debido a esta razón, en MEISA, explicaremos qué es un variador de frecuencia, también conocido como VFD, su funcionamiento, los tipos que existen y sus diversos usos tanto en la industria como en el hogar.
¿Qué es y para qué sirve un variador de frecuencia?
- Un variador de frecuencia (VDF) es un dispositivo electrónico que permite controlar la velocidad de los motores eléctricos de corriente alterna (CA), modificando la frecuencia y el voltaje de la electricidad que alimenta el motor.
- La optimización del consumo de energía en un motor eléctrico es el principal objetivo de un variador de frecuencia, lo cual a la vez protege los motores prolongando su vida útil, aprovechando al máximo los recursos, reduciendo costos de mantenimiento.
¿Cómo funciona un variador de frecuencia?
La función de un variador de frecuencia es ajustar la velocidad de un motor para adaptarlo a las necesidades específicas de un proceso, lo cual es especialmente útil en sistemas de bombeo, ventilación, compresores, climatización y otras aplicaciones donde se requiere un control preciso y eficiente de la potencia.
Más allá de regular la velocidad del motor, el variador de frecuencia nos brinda la capacidad de mejorar la eficiencia de la operación, ayudándonos a optimizar el rendimiento y reducir el consumo energético, lo cual como todos sabemos resulta muy satisfactorio en lo económico, pues nos da la oportunidad de ahorrar una buena cantidad de dinero a mediano plazo.
El variador de frecuencia lleva a cabo un proceso de conversión de la corriente alterna (CA) a corriente continua (CC) y luego de nuevo a corriente alterna, pero con una frecuencia variable. Por eso también se les conoce como variador de velocidad, variador de velocidad ajustable o variador de frecuencia ajustable.
Dentro del proceso de funcionamiento el variador se ubica entre la fuente de abastecimiento de corriente y los motores eléctricos, este proceso por lo regular se divide en tres etapas perfectamente identificadas:
- El ingreso de la corriente alterna procedente de la red de suministro es convertida en corriente continua mediante un rectificador se le conoce como rectificación.
- La siguiente etapa se le denomina filtrado y consiste en suavizar la corriente continua para reducir las fluctuaciones, asegurando así una alimentación estable al motor.
- La última etapa se le llama inversión pues la corriente continua filtrada se vuelve a convertir en corriente alterna, pero con una frecuencia ajustable, aquí se encuentra la clave del proceso, ya que es lo que permite controlar la velocidad del motor.
El variador ajusta la frecuencia de salida, lo que determina la velocidad de rotación del motor, al tener un control preciso de la frecuencia permite un funcionamiento más eficiente y adaptado a las necesidades específicas de cada proceso.
Tipos de variadores de frecuencia
Los variadores de frecuencia son dispositivos esenciales en la automatización industrial, utilizados para controlar la velocidad y el par motor en diferentes aplicaciones. A continuación, se detallan los principales tipos, sus características más relevantes y las áreas en las que suelen emplearse:
1. Variadores de Frecuencia de Corriente Alterna (AC)
Características:
- Diseñados para controlar motores eléctricos que funcionan con corriente alterna.
- Modulan la frecuencia y el voltaje de salida para ajustar la velocidad del motor.
- Incorporan sistemas de protección contra sobrecargas y picos de tensión.
Aplicaciones:
- Sistemas de ventilación (HVAC).
- Bombas centrífugas en plantas de tratamiento de agua.
- Transportadores en líneas de producción.
2. Variadores de Frecuencia de Corriente Continua (DC)
Características:
- Especializados en motores que operan con corriente continua.
- Ofrecen un control preciso del par y la velocidad.
- Son menos comunes debido al predominio de motores AC, pero útiles en aplicaciones específicas.
Aplicaciones:
- Grúas y elevadores que requieren un control exacto de movimiento.
- Vehículos eléctricos e híbridos industriales.
- Sistemas de tracción ferroviaria.
3. Variadores de Voltaje-Frecuencia (V/f)
Características:
- Ajustan el voltaje y la frecuencia de forma proporcional para mantener un funcionamiento estable del motor.
- Son económicos y fáciles de implementar, pero menos precisos que otras tecnologías más avanzadas.
Aplicaciones:
- Cintas transportadoras en procesos de manufactura.
- Agitadores en la industria alimentaria.
- Ventiladores y extractores industriales de uso general.
4. Variadores de Vector de Flujo
Características:
- Utilizan algoritmos avanzados para gestionar el flujo magnético dentro del motor, mejorando la precisión del control de velocidad y par.
- Incorporan microprocesadores para un control dinámico y eficiente.
- Ideales para aplicaciones que requieren una respuesta rápida a cambios en la carga.
Aplicaciones:
- Máquinas CNC en talleres mecánicos.
- Robots industriales con alta exigencia de precisión.
- Prensas hidráulicas en procesos de estampado.
5. Variadores de Modulación de Ancho de Pulso (PWM)
Características:
- Generan ondas sinusoidales simuladas mediante pulsos de alta frecuencia, lo que resulta en un control más eficiente del motor.
- Son altamente eficientes y reducen el desgaste de componentes mecánicos.
Aplicaciones:
- Sistemas de energía renovable como turbinas eólicas.
- Equipos de minería que operan en condiciones extremas.
- Procesos de extrusión en la industria plástica.
Ventajas de los variadores de frecuencia
Los variadores de frecuencia nos han ayudado en procesos industriales y comerciales ofreciendo múltiples ventajas que impactan directamente en la eficiencia operativa y la reducción de costos. A manera general te enlistamos las ventajas que nos ofrecen:
- Ahorro energético
- Reducción de costos operativos
- Mejora del control del proceso
- Reducción de ruido y vibraciones
- Menor mantenimiento
Ahora ya no hay dudas de lo innovadores y trascendentes que son los variadores de frecuencia, son pieza clave para el control eficiente de los motores eléctricos, proporcionan sustanciales beneficios en términos de ahorro energético, reducción de costos operativos, mejora en el control de procesos, disminución del mantenimiento y prevención de problemas.
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