Los variadores de frecuencia (VDF) se han convertido en una herramienta indispensable en la automatización industrial, al proporcionar un control eficiente de la velocidad y el torque de los motores eléctricos. A pesar de sus múltiples beneficios, la confiabilidad de estos equipos puede verse comprometida si no se aplican las mejores prácticas en su uso y mantenimiento.
En este artículo, analizaremos cómo elevar la confiabilidad de los variadores de frecuencia, enfocándonos en factores como el entorno de trabajo, la protección contra sobrecargas y la correcta configuración del equipo. Implementando estas recomendaciones, las empresas pueden minimizar riesgos y garantizar un funcionamiento continuo y seguro de sus sistemas. Dos factores importantes para elevar la confiabilidad de los variadores de frecuencia son, mejorando el medio ambiente y mejorando las condiciones eléctricas.
1. El medio ambiente en el que opera el equipo
Se mejora usando un gabinete eléctrico adecuado, buena ventilación, filtros y evitando vibraciones.
Si se le monta un mini Split como este:
Si se le monta un mini Split como al tablero donde está el variador, se alarga en un orden de magnitud (más de diez veces) la vida útil del equipo. Este tipo de equipos funcionan muy bien, pero se deben hacer adaptaciones con un ducto para que entre el aire al gabinete.
También existen soluciones comerciales ya hechas, las cuales no necesitan mas que hacer la perforación en el gabinete.
La temperatura provoca un envejecimiento prematuro en los aislantes, capacitores electrolíticos y otros componentes. En el caso de los mini splits, la presión interna del gabinete es ligeramente superior a la presión atmosférica externa, lo que impide la entrada de polvo. Esto se debe a que, por cualquier rendija que pudiera quedar, el aire se escapa, evitando así que el polvo ingrese al sistema.
2. Con protección de sobre carga:
Los equipos electrónicos y eléctricos de potencia fallan por varias razones, en este articulo hablaremos solo de la sobre carga por sobre corriente:
Estas fallas tardan mucho en declararse, desde algunos minutos hasta horas o días, producen calentamiento y se puede observar decoloración o componentes dañados por la exposición prolongada al calor. La más obvia de estas es cuando hay un falso contacto.
En el caso de los motores, la sobre carga quema poco a poco los devanados del embobinado, como en la siguiente imagen.
La protección de sobre carga se puede hacer con elementos bimetálicos térmicos, como estos:
Una protección bimetálica de sobrecarga para motores eléctricos es un dispositivo utilizado para proteger el motor de condiciones de sobrecarga que pueden causar daños. Este tipo de protección funciona basándose en la propiedad de dos metales con diferentes coeficientes de expansión térmica.
Cómo funciona:
- Estructura: La protección bimetálica está compuesta por dos láminas de metal (de diferentes materiales) unidas. Cuando la corriente eléctrica que pasa a través del motor supera el nivel nominal, la temperatura de la bimetálica aumenta.
- Expansión térmica: Debido a que los dos metales se expanden a diferentes tasas cuando se calientan, la lámina bimetálica se curva. Esta curvatura es proporcional a la cantidad de sobrecarga que está experimentando el motor.
- Activación: Al alcanzar una temperatura crítica (que corresponde a un nivel de sobrecarga determinado), la curvatura de la lámina bimetálica es suficiente para accionar un interruptor que abre el circuito eléctrico, deteniendo así el funcionamiento del motor.
- Restablecimiento: Una vez que la causa de la sobrecarga se ha eliminado y el motor se enfría, la lámina bimetálica se vuelve a su forma original, permitiendo que el circuito se cierre nuevamente (en algunos casos, este proceso puede ser manual).
Ventajas:
- Protección efectiva: Proporciona una respuesta rápida ante condiciones de sobrecarga.
- Sencillez: Es un dispositivo relativamente simple y confiable.
- Coste: Generalmente, es más económico en comparación con otros sistemas de protección más complejos.
La protección bimetálica es comúnmente utilizada en aplicaciones donde los motores pueden estar sujetos a sobrecargas, como en bombas, compresores y maquinaria industrial.
Protección de sobre carga con fusibles doble elemento:
Aunque tienen las mismas dimensiones que los fusibles renovables, no se deben confundir con estos:
Un fusible de doble elemento para la protección de motores eléctricos es un dispositivo de seguridad diseñado para proteger tanto el motor como el circuito eléctrico de sobrecargas y cortocircuitos. Este tipo de fusible tiene dos elementos de fusión:
- Elemento de sobrecarga: Este elemento se activa cuando la corriente que pasa a través del fusible excede el nivel normal durante un período prolongado. Esto puede ocurrir, por ejemplo, cuando un motor está sobrecargado o está funcionando bajo condiciones no óptimas. Cuando se activa, el elemento se funde y abre el circuito, protegiendo así el motor de daños por sobrecalentamiento.
- Elemento de cortocircuito: Este elemento es más sensible y se activa casi instantáneamente en caso de un cortocircuito. Si ocurre un cortocircuito en el circuito, este elemento se funde rápidamente, cortando el flujo de corriente y evitando daños mayores en el motor y en el sistema eléctrico.
- La combinación de estos dos elementos permite una protección más efectiva y rápida frente a diversas situaciones que pueden poner en riesgo el funcionamiento del motor. En resumen, un fusible de doble elemento es crucial para garantizar la seguridad y la longevidad de los motores eléctricos.
Protecciones electrónicas:
Las protecciones electrónicas de sobrecarga para motores eléctricos son dispositivos que utilizan tecnología electrónica para monitorear y controlar las condiciones de operación del motor. Su función principal es proteger el motor de sobrecargas y fallos, y su funcionamiento se basa en varios principios y componentes. A continuación, se describen los aspectos fundamentales de su funcionamiento:
1. Monitoreo de Corriente:
Las protecciones electrónicas utilizan sensores de corriente (como transformadores de corriente o sensores Hall) para medir continuamente la corriente que fluye hacia el motor. Esta medición se compara con un nivel de referencia establecido (que puede ser la corriente nominal del motor).
2. Detección de Sobrecarga:
Cuando la corriente medida excede un umbral predefinido durante un período determinado, el dispositivo identifica esta condición como una sobrecarga. La protección electrónica está diseñada para diferenciar entre sobrecargas temporales (como las que pueden ocurrir al arrancar el motor) y sobrecargas prolongadas que podrían causar daños.
3. Temporización:
Para evitar desconexiones innecesarias durante picos de corriente cortos (como en el arranque), las protecciones electrónicas suelen incorporar un sistema de temporización. Si la sobrecarga persiste más allá de un tiempo específico, el sistema activará la desconexión.
4. Desconexión:
Una vez que se detecta una sobrecarga persistente, la protección electrónica activa un relé o un interruptor que corta la alimentación eléctrica al motor. Esto protege al motor y a otros componentes del sistema de daños.
5. Restablecimiento:
Después de que se ha desconectado el motor debido a una sobrecarga, algunas protecciones electrónicas pueden requerir un restablecimiento manual, mientras que otras pueden restablecerse automáticamente una vez que las condiciones de operación se normalizan y la corriente vuelve a niveles seguros.
6. Funciones Adicionales:
Algunas protecciones electrónicas también pueden incluir funciones adicionales, como:
- Protección contra cortocircuitos: Detecta y responde rápidamente a condiciones de cortocircuito en el motor.
- Protección contra falta de fase: Monitorea las fases de alimentación y desconecta el motor en caso de pérdida de una fase.
- Monitoreo de temperatura: Algunas protecciones pueden incluir sensores de temperatura para evitar el sobrecalentamiento del motor.
Ventajas:
- Mayor precisión: Las protecciones electrónicas son más precisas que los dispositivos bimetálicos tradicionales.
- Flexibilidad: Permiten ajustes configurables de umbrales y tiempos de respuesta.
- Protección integral: Pueden ofrecer múltiples funciones de protección en un solo dispositivo.
En resumen, las protecciones electrónicas de sobrecarga para motores eléctricos son esenciales para garantizar el funcionamiento seguro y eficiente de los motores, ayudando a prevenir daños y prolongar su vida útil.
Los variadores se Frecuencia Dynamic Drives, cuentan con todas esas protecciones electrónicas integradas a su software preprogramado en su operación estándar.
