El variador de frecuencia es una de las mejores inversiones en una planta: regula la velocidad del motor según lo que realmente se necesita, elimina el pico de arranque y reduce el consumo en cargas de caudal variable. También es una de las principales fuentes de problemas eléctricos raros dentro de la misma planta.
Qué hace un variador
Toma la red, la rectifica a continua y la reconstruye como alterna de frecuencia y tensión variables. Como la velocidad de un motor asincrónico depende de la frecuencia, variando esa frecuencia se regula la velocidad sin perder par. En bombas y ventiladores el beneficio es grande porque la potencia demandada cae mucho más rápido que la velocidad.
Dónde se justifica
- Bombas y ventiladores con caudal variable, que hoy se regulan estrangulando una válvula o un registro.
- Cintas transportadoras y máquinas que necesitan arranques y paradas suaves.
- Motores grandes donde el pico de arranque afecta la red o hace actuar protecciones.
- Procesos donde la velocidad es una variable de calidad del producto.
El problema: los armónicos
La etapa de rectificación no toma corriente de forma senoidal: la toma en pulsos. Esa corriente distorsionada se descompone en frecuencias múltiplos de la fundamental, que son los armónicos, y circula por toda la instalación aguas arriba del variador afectando a equipos que no tienen nada que ver con él.
- Calentamiento del neutro: ciertos armónicos no se cancelan entre fases, se suman en el neutro y lo hacen conducir más de lo previsto.
- Transformadores y motores que trabajan más calientes con la misma carga aparente.
- Disparos de diferenciales sin falla real, por las corrientes de fuga de alta frecuencia hacia tierra.
- Medición errónea con instrumentos que no son de valor eficaz verdadero.
- Interferencia en señales de control, datos y balanzas que comparten recorrido.
Cómo se atenúan
Con reactancias de línea o filtros en la entrada del variador, que suavizan la forma de onda de la corriente. Con neutro dimensionado sin reducción en tableros con mucha electrónica. Con separación física entre la canalización de potencia del variador y la de señales. Y en instalaciones grandes, con un estudio de calidad de energía que mida la distorsión real en lugar de estimarla.
El variador disipa calor y suele instalarse dentro de un tablero cerrado, muchas veces en el peor lugar de la planta en cuanto a temperatura y polvo. Un equipo que trabaja caliente reduce su vida útil de forma directa, y el polvo acumulado en el disipador acelera ese proceso en pocos meses. Por eso el tablero que aloja variadores necesita ventilación forzada con filtros, espacio libre alrededor de cada equipo según lo que indique el fabricante, y limpieza de filtros incluida en la rutina de mantenimiento.
El cable del motor y el apantallado
El cable entre variador y motor es un emisor de interferencia por la forma de onda conmutada que transporta. En tiradas largas conviene cable apantallado con la pantalla conectada en ambos extremos, y respetar la longitud máxima que indica el fabricante: superada esa distancia aparecen sobretensiones en bornes del motor que castigan el aislante del bobinado.
El diferencial adecuado
Un diferencial común puede quedar ciego ante componentes continuas y de alta frecuencia. En circuitos con variadores corresponde un tipo capaz de detectarlas, porque de lo contrario existe protección aparente sin protección real. Ver diferenciales de 30 y 300 mA.
Antes de instalar uno
Verificamos la red, la alimentación del motor y el tablero, para que el variador resuelva el problema sin generar tres nuevos. Ver variadores y arranque de motores y alimentación de motores.
