En el panorama tecnológico actual, que avanza rápidamente, la eficiencia y el control de los equipos industriales son primordiales. Una tecnología a la vanguardia en la mejora del rendimiento del motor y la conservación de la energía es el variador de frecuencia (VFD). En esta publicación, analizaremos más a fondo estos controladores de motor comunes.
Comprensión de los variadores de frecuencia
vfd_dreamstime_m_88280340Un variador de frecuencia es un sistema electrónico que controla la velocidad de un motor de CA al variar la frecuencia de la electricidad que se le suministra. Los VFD permiten un control preciso de la velocidad y el par del motor, lo que tiene dos grandes ventajas. Por un lado, se necesita un control preciso de la velocidad o el par para muchos procesos industriales. Y hacer funcionar los motores a velocidad reducida ahorra grandes cantidades de energía.
¿Cómo funciona un VFD?
Los VFD tienen tres componentes principales:
Rectificador: la primera etapa implica la conversión de energía de CA en energía de CC mediante diodos.
Bus de CC: luego, la energía de CC se suaviza para crear un voltaje estable mediante capacitores.
Inversor: Finalmente, esta CC se convierte nuevamente en energía CA de frecuencia variable mediante interruptores como los IGBT (transistores bipolares de puerta aislada).
La mayoría de los VFD modernos utilizan modulación de ancho de pulso para controlar su frecuencia de salida. Su salida es una serie de pulsos en cada fase. Los VFD pueden gestionar de manera eficiente la velocidad y el par del motor al variar el ancho de pulso (duración) y la sincronización.
Ventajas del uso de VFD
El uso de VFD ofrece varias ventajas técnicas que mejoran el rendimiento general del sistema y la rentabilidad:
Ahorro de energía: Se logran ahorros de energía significativos al operar los motores a las velocidades necesarias en lugar de a la velocidad máxima constante.
Vida útil más prolongada del motor: En aplicaciones con muchos ciclos de arranque y parada, aumentar y reducir gradualmente la velocidad reduce la tensión mecánica en los componentes del motor.
Control de proceso mejorado: Con un control de velocidad preciso, los procesos se pueden optimizar para una mejor calidad y rendimiento.
Costos de mantenimiento reducidos: Las velocidades más bajas y que varían suavemente significan menos desgaste en engranajes, correas y cojinetes.
Estos beneficios subrayan por qué los VFD son un componente común de los sistemas de motores eléctricos industriales modernos.
El impacto de los VFD en los cojinetes de los motores
Si bien los VFD ofrecen numerosos beneficios, también presentan sus propios desafíos. Uno de esos problemas es el daño eléctrico de los cojinetes. La naturaleza pulsada de la salida de los variadores induce un voltaje no deseado en los ejes de los motores en los VFD. Si no se gestiona adecuadamente, este voltaje se descargará a través de los cojinetes, lo que provocará daños eléctricos. Algunos de los problemas causados por el voltaje del eje son:
Picaduras en los cojinetes: cuando el voltaje del eje se descarga mediante un arco a través del cojinete, forma picaduras microscópicas y cráteres de fusión en las superficies del cojinete.
Degradación de la grasa: este arco degrada químicamente la grasa, lo que reduce sus propiedades lubricantes. También conduce a la contaminación con partículas metálicas “desprendidas” de las picaduras descritas anteriormente.
Daño acumulativo: con el tiempo, la erosión eléctrica continua puede provocar estrías en los cojinetes, lo que da como resultado un aumento del ruido y una falla prematura de los cojinetes.
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