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I n d u s t r i a a l d í a48

¿POR QUÉ UTILIZAR VARIADORES DE FRECUENCIA PARA CONTROLAR VENTILADORES Y BOMBAS?Por: Ing. Waldo MantillaAutomatización y Control de Saeg Controls S.A.C.

Las bombas centrífugas y los ventiladores siguen ciertos principios inherentes a ellos conocidos como “Leyes de proporcionalidad” según las cuales existe una dependencia del caudal, la presión y el consumo de energía de las revoluciones del motor según:

Donde:Q = Caudal P = EnergíaQ = Caudal nominal P = Potencia nominal1 1

Q = Caudal reducido P = Potencia reducida2 2

H = Presión n = Regulación de velocidadH = Presión nominal n = Velocidad nominal1 1

H = Presión reducida n = Velocidad reducida2 2

Gráficamente es:

1. Ahorro de energíaLos variadores de frecuencia sacan partido de las leyes de proporcionalidad para lograr la principal ventaja del uso de variadores que es el ahorro de electricidad. Si se compara con sistemas de control y tecnologías alternativos, un variador de frecuencia es el sistema de control de energía óptimo para controlar sistemas de ventiladores y bombas. Mostraremos esto a través del siguiente ejemplo práctico:

Ejemplo: Como muestra la figura de arriba, el caudal se controla cambiando las rpm, al reducir la velocidad sólo un 20% respecto a la velocidad nominal, el caudal también se reduce en un 20%, esto se debe a que el caudal es directamente proporcional a las rpm, sin embargo el consumo eléctrico se reduce en un 50%. Si el sistema en cuestión sólo tiene que suministrar un caudal correspondiente al 100% durante unos días al año, mientras

que el promedio es inferior al 80% del caudal nominal para el resto del año, el ahorro de energía es incluso superior al 50%.

Si se utiliza un variador de frecuencia para controlar el caudal o la presión de un sistema, se obtiene un control mejorado.Un convertidor de frecuencia puede variar la velocidad de un ventilador o una bomba, lo que permite obtener un control variable de caudal y presión. Además, adapta rápidamente la velocidad de un ventilador o de una bomba a las nuevas condiciones de caudal o presión del sistema. Control simple del proceso (caudal, nivel o presión) utilizando el controlador PID integrado en el variador de frecuencia (Danfoss puede incluir hasta 4 lazos PID independientes).

En general, un variador de frecuencia con un cos ö igual a 1 proporciona una corrección del factor de potencia para el cos ö del motor, lo que significa que no hay necesidad de considerar el cos ö del motor cuando se dimensiona la unidad de corrección del factor de potencia.

Cuando se necesita arrancar motores relativamente grandes es necesario usar equipos que limitan la tensión de puesta en marcha. En los sistemas tradicionales, se utiliza con frecuencia un arrancador en estrella/triángulo o arrancador suave. Estos arrancadores de motor no se necesitan si se usa un variador de frecuencia ya que nunca consume más corriente que la nominal.

Además de las ventajas antes mencionadas los variadores VLT HVAC (Ventiladores y bombas) y VLT AQUA (bombas) de Danfoss, incluyen ciertas funciones dedicadas a estas aplicaciones que hacen más fácil y eficiente el control de estos equipos, a continuación menciono algunas de ellas:

Funciones dedicadas a Ventiladores:• El variador puede evitar trabajar en bandas de frecuencia

donde los ventiladores generan resonancia en un sistema de ventilación.

• Detección de ruptura de bandas de acople de ventiladores.• Detección de no flujo de aire.

Funciones dedicadas a Bombas:• Detecta fin de la curva de la bomba para evitar fallas.• Detecta funcionamiento en seco y sobrecalentamiento.• Hasta 4 controladores PID independientes incorporados, PI

con autosintonía.• Algoritmo para control de bombas en cascada.• Algoritmo para alternancia de bombas.• Compensación de flujo.• Modo “Sleep”, reduce aún más el consumo de energía.

2. Control Mejorado

3. Compensación de cos ö

4.No se requiere un arrancador en estrella/triángulo o arrancador suave

5. Funciones dedicadas a ventiladores y bombas

100%

80%

50%

50%

25%

12,5%

80% 100%

Flujo ~ n

n

DANFOSS175HA208.10

Presión ~ n²Presión ~ n²

Potencia ³nPotencia ³n