Variadores De Velocidad

Uso y aplicación de variadores de velocidad en sistemas de bombeo y ascensor.

Descripción

Un variador de velocidad (VSD, por sus siglas en inglés Variable Speed Drive) es un dispositivo o conjunto de dispositivos mecánicos, hidráulicos, eléctricos o electrónicos empleados para controlar la velocidad giratoria de maquinaria, especialmente de motores. La maquinaria industrial generalmente es accionada a través de motores eléctricos, a velocidades constantes o variables, pero con valores precisos. No obstante, los motores eléctricos generalmente operan a velocidad constante o cuasi-constante, y con valores que dependen de la alimentación y de las características propias del motor, los cuales no se pueden modificar fácilmente. Para lograr regular la velocidad de los motores, se emplea un controlador especial que recibe el nombre de variador de velocidad.

Los variadores de velocidad se emplean en una amplia gama de aplicaciones industriales, como en ventiladores y equipo de aire acondicionado, equipo de bombeo, bandas y transportadores industriales, elevadores, llenadoras, tornos y fresadoras, etc.

Principio de funcionamiento

Estos dispositivos entregan voltaje y frecuencia variable conforme a la necesidad del motor y la carga que está conectada a él. Para tal efecto, toma la alimentación eléctrica de la red, la cual tiene voltaje y frecuencia fija, la transforma en un voltaje continuo (rectificador más filtro) y luego lo transforma en voltaje alterno trifásico de magnitud y frecuencia variable por medio de un inversor.

Esquema de principio de un variador de velocidad

Ventajas

Reducción en el consumo de energía eléctrica por efectos de reducción del pico del par de arranque.

Mejoramiento de la rentabilidad y la productividad de los procesos productivos, debido a la posibilidad de aumentar la capacidad de producción incrementando la velocidad del proceso.

Protección del motor por contar internamente con sistemas de protección, además de permitirle mayor vida útil al motor por reducción de impactos mecánicos a través de la asignación de rampas de aceleración y desaceleración para eventos de arranque y parada.

Ahorro en mantenimiento, por no contar con piezas mecánicas que puedan sufrir envejecimiento por desgaste mecánico.

Posibilidad de realizar lazos de control y de interactuar con el proceso gracias a que actualmente muchos variadores de velocidad cuenta con funciones de control PID, además de activar señales de alarmas en casos de falla del proceso entre otras muchas posibilidades.

Contar con la posibilidad de funciones de PLC básico, y de frenado dinámico.

Desventajas

Es un sistema caro, pero rentable a largo plazo.

Requiere estudio de las especificaciones del fabricante.

Requiere un tiempo para realizar la programación.

Aplicaciones

Control de presión constante en sistemas de bombeo.

Posicionamiento de productos sobre faja transportadora.

Homogenización de líquidos en tanques a velocidad controlada.

Control de velocidad de tracción en máquinas envasadoras.

Sistemas de ventilación y/o extracción de gases.

Posicionamiento de un ascensor.

Sistemas de bombeo alternado.

Principales funciones de un variador de velocidad

Aceleración controlada: La aceleración del motor se controla mediante una rampa de aceleración lineal o en “S”. Generalmente, esta rampa es controlable y permite por tanto elegir el tiempo de aceleración adecuado para la aplicación.

Variación de velocidad: Un variador de velocidad no puede ser al mismo tiempo un regulador. En este caso, es un sistema rudimentario que posee un mando controlado mediante las magnitudes eléctricas del motor con amplificación de potencia pero sin bucle de realimentación, es lo que se llama “en bucle abierto”. La velocidad del motor se define mediante un valor de entrada (tensión o corriente) llamado consigna o referencia. Para un valor dado de la consigna, esta velocidad puede variar en función de las perturbaciones (variaciones de la tensión de alimentación, de la carga, de la temperatura).

Regulación de velocidad: Un regulador de velocidad es un dispositivo controlado. Posee un sistema de mando con amplificación de potencia y un bucle de alimentación.

La velocidad del motor se define mediante una consigna o referencia. El valor de la consigna se compara permanentemente con la señal de alimentación, imagen de la velocidad del motor. Esta señal le suministra un generador tacométrico o un generador de impulsos colocado en un extremo del eje del motor.

Si se detecta una desviación como consecuencia de una variación de velocidad, las magnitudes aplicadas al motor (tensión y/o frecuencia) se corrigen automáticamente para volver a llevar la velocidad a su valor inicial.

Gracias a la regulación, la velocidad es prácticamente insensible a las perturbaciones.

Desaceleración controlada: Cuando se desconecta un motor, su desaceleración se debe únicamente al par resistente de la máquina. Los arrancadores y variadores electrónicos permiten controlar la desaceleración mediante una rampa lineal o en “S”, generalmente independiente de la rampa de aceleración. Esta rampa puede ajustarse de manera que se consiga un tiempo para pasar de la velocidad de régimen fijada a una velocidad intermediaria o nula.

Inversión del sentido de marcha: La mayoría de los variadores actuales tienen implementada esta función. La inversión de la secuencia de fases de alimentación del motor se realiza automáticamente o por inversión de la consigna de entrada, o por una orden lógica en un borne, o por la información transmitida mediante una red.

Frenado: Consiste en parar un motor pero sin controlar la rampa de desaceleración. Con los arrancadores y variadores de velocidad para motores asíncronos, esta función se realiza de forma económica inyectando una corriente continua en el motor, haciendo funcionar

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