¿Qué es un variador de frecuencia?

Un accionamiento inversor, también conocido como accionamiento AV o accionamiento de frecuencia variable (VFD), es un tipo de controlador de motor que se utiliza para controlar la velocidad y el par de un motor eléctrico. Generalmente se sitúa entre el suministro eléctrico y el motor. [1]

Un variador consta de varios componentes clave que funcionan conjuntamente. Estos componentes incluyen semiconductores de potencia, una unidad de control, un rectificador, un bus de CC y un inversor de salida.

Los semiconductores de potencia desempeñan un papel crucial en la conversión de la corriente alterna entrante en corriente continua, que se almacena en el bus de CC. La unidad de control gestiona el funcionamiento del accionamiento del inversor y supervisa diversos parámetros, como la velocidad, la corriente y la tensión. También ajusta la frecuencia y la tensión de salida para alcanzar la velocidad y el par deseados del motor.

El rectificador se encarga de convertir la corriente alterna entrante en corriente continua, que se almacena en el bus de CC. Esta energía almacenada se utiliza para alimentar el inversor de salida, que convierte la corriente continua en corriente alterna a la frecuencia y tensión deseadas para controlar la velocidad del motor.

Además de estos componentes principales, un variador también puede incluir características adicionales como resistencias de frenado, filtros e interfaces de comunicación para conectarse a dispositivos externos.

Los accionamientos con inversor se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones en diferentes industrias. El uso de un variador para ajustar la velocidad y la aceleración de un motor aumenta su gama de aplicaciones en comparación con un motor que funciona a velocidad constante [2]. [Son habituales en el sector manufacturero, donde se utilizan en sistemas transportadores, bombas, ventiladores y compresores para controlar la velocidad y el par de los motores eléctricos. En la industria del automóvil, los variadores se utilizan en líneas de montaje y sistemas robóticos para proporcionar un control preciso de la velocidad y la posición del motor. También se utilizan en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado para regular la velocidad de climatizadores y enfriadoras, mejorando la eficiencia energética y reduciendo los costes de funcionamiento.

En el sector de las energías renovables, los variadores desempeñan un papel fundamental en la conversión de la electricidad de corriente continua (CC) procedente de paneles solares o turbinas eólicas en corriente alterna (CA) para su uso en hogares y empresas. También se utilizan en sistemas conectados y no conectados a la red para gestionar el flujo de electricidad y garantizar un suministro estable.

Además, los variadores se emplean en la industria naval y aeroespacial para controlar los sistemas de propulsión de barcos y aviones, así como en aplicaciones de tracción como trenes y tranvías eléctricos. En los sectores comercial y residencial, se utilizan en ascensores, escaleras mecánicas y sistemas de apertura de puertas de garaje para proporcionar un control de movimiento suave y fiable.

La principal diferencia entre un accionamiento directo y un variador radica en la forma en que controlan la velocidad de un motor eléctrico.

Un sistema de accionamiento directo es una configuración sencilla en la que el motor está conectado directamente a la carga sin ninguna transmisión intermedia. Esto significa que la velocidad del motor es directamente proporcional a la velocidad de la carga. En un sistema de accionamiento directo, el motor funciona a una velocidad constante y la carga se ajusta para adaptarse a esta velocidad. Los sistemas de accionamiento directo suelen utilizarse en aplicaciones en las que no es necesario un control preciso de la velocidad, como ventiladores y bombas.

En términos de rendimiento, un variador ofrece una serie de ventajas sobre un sistema de accionamiento directo. Por un lado, permite una mayor eficiencia energética al ajustar la velocidad del motor a las necesidades de la carga, en lugar de funcionar a una velocidad constante independientemente de la carga. Esto puede suponer un importante ahorro de energía, especialmente en aplicaciones en las que la carga varía con el tiempo.

Además, un variador permite un control de velocidad más suave y preciso, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren altos niveles de precisión, como máquinas CNC y sistemas transportadores. La capacidad de aumentar o reducir gradualmente la velocidad del motor también reduce el desgaste del motor y otros componentes mecánicos, prolongando su vida útil.

Los variadores de frecuencia son cada vez más populares en diversos sectores debido a las numerosas ventajas que ofrecen. Entre ellas se incluyen:

1. Ahorro de energía: los variadores pueden ayudar a ahorrar energía controlando la velocidad del motor en función de los requisitos de carga, lo que se traduce en un menor consumo de energía
2. Reducción del esfuerzo mecánico - Al controlar la velocidad y el par, los variadores pueden ayudar a reducir el esfuerzo mecánico de los equipos, lo que se traduce en una mayor vida útil y menores costes de mantenimiento
3. Control mejorado: los variadores ofrecen un control preciso de la velocidad y el par del motor, lo que permite un mejor control del proceso y una mayor calidad del producto
4. Arranque y parada suaves: los variadores permiten arrancar y parar suavemente el motor, lo que reduce el desgaste del equipo y minimiza las sobretensiones
5. Flexibilidad - Los variadores pueden ajustarse para adaptarse a diferentes condiciones de carga, lo que proporciona flexibilidad en diversas aplicaciones y procesos
6. Ahorro de espacio - Los variadores son compactos y requieren menos espacio en comparación con los dispositivos tradicionales de control de motores, por lo que son adecuados para instalaciones con espacio limitado

1. Sistemas de accionamiento Inverter. (sin fecha). ¿Qué es un inversor? Consultado el 30 de julio de 2024 . https://www.inverterdrivesystems.com/abb-products/abb-drives/what-is-an-inverter
2. OMRON Automatización Industrial. (s.f.). Inverters. Consultado el 30 de julio de 2024, de: https://www.ia.omron.com/support/guide/9/introduction.html#:~:text=An%20inverter%20controls%20the%20frequency,applications%20for%20the%20motor%20limited.