Variador de frecuencia: ¿instalación en el armario de distribución o de manera descentralizada en el campo?
Los variadores de frecuencia permiten regular la velocidad de manera flexible, por lo que constituyen una parte fundamental de los conceptos de fabricación automáticos. Pueden instalarse tanto en el armario de distribución como directamente en el motor o cerca del mismo. ¿En qué se diferencian estas dos estrategias? ¿Qué ventajas entraña la descentralización? ¿Y qué concepto de accionamiento es mejor para qué aplicación? Respuestas, soluciones y perspectivas.
Para empezar cabe destacar que, por norma general, no existe una única solución correcta, puesto que a la hora de escoger un concepto de accionamiento deben tenerse en cuenta demasiados factores. ¿Instalación en el armario de distribución, uso descentralizado en el campo o una combinación de ambos? Cada estrategia tiene sus ventajas y sus desventajas. Por ende, en muchos casos debe ponderarse dónde va a instalarse el variador de frecuencia. Aunque, obviamente, existen los más diversos criterios que pueden ayudar a tomar una decisión. En este post le vamos a ofrecer un resumen de las diversas opciones y le revelaremos lo que debe tener en cuenta en lo relativo al variador de frecuencia. Además, nuestros expertos en electrónica de accionamiento le ayudarán con sumo gusto siempre que lo necesite. ¡Póngase en contacto con nosotros!
¿Dónde coloco el variador de frecuencia?
Normalmente, los variadores de frecuencia descentralizados se diferencian de los variadores de frecuencia de instalación en el armario de distribución en el equipamiento, las funciones y el rendimiento. Mientras que los variadores instalados en el armario de distribución ofrecen toda la gama de funciones al completo, los variadores descentralizados suelen ser modelos más sencillos y simples con un menor gradiente de funciones. NORD DRIVESYSTEMS lo hace distinto. Al contrario de la práctica habitual en el mercado, el especialista en accionamientos del norte de Alemania utiliza el mismo diseño de plataforma tanto para sus equipos para armario de distribución como para sus soluciones descentralizadas. El resultado es que ambos modelos ofrecen el mismo rendimiento y gradiente de funciones independientemente del lugar en que se instalen.
No obstante, el rendimiento del variador no es el único criterio que debe tenerse en cuenta a la hora de decidir si instalarlo en el armario de distribución o no. Hay más aspectos que marcan la diferencia, como la estructura del sistema, el entorno de instalación, los requisitos de rendimiento, las necesidades de mantenimiento y las posibilidades de adaptación; por lo que los mismos deberían incluirse en las consideraciones. A menudo, la decisión se toma en base a los costes. En cambio, lo que debería determinar el diseño del accionamiento son siempre los requisitos de la aplicación.
Factores importantes a la hora de elegir el variador de frecuencia:
- Aplicación
- Sector
- Estructura del sistema
- Rendimientos del motor
- Gradiente de funciones
- Condiciones ambientales
- Necesidad de mantenimiento
- Flexibilidad
El clásico: variador para armario de distribución
Tradicionalmente, los componentes eléctricos y electrónicos de una instalación, entre los que figura el variador de frecuencia, se alojan en un armario de distribución. Este protege en la misma medida las delicadas piezas electrónicas en su interior y el entorno de fabricación en el exterior. La suciedad, el polvo, el calor, la humedad y las influencias electromagnéticas no pueden penetrar en el armario y las emisiones electromagnéticas, las tensiones peligrosas o los incendios que pudieran producirse no pueden salir de él.
En el 80 % de aplicaciones, la electrónica de accionamiento se encuentra en el armario de distribución. Esta arquitectura de control predomina sobre todo en la fabricación de maquinaria. En la mayoría de los casos, la separación espacial del motor y la tecnología de control se debe a razones históricas, aunque en determinadas aplicaciones esto resulta ventajoso, sobre todo cuando se requieren rendimientos elevados e imperan condiciones ambientales extremas. Si bien es cierto que para los entornos potencialmente explosivos de la zona 22 (polvos explosivos) lo convencional son los sistemas de accionamiento descentralizados, los entornos con gases, niebla y vapores explosivos exigen unas medidas de protección tan elevadas, que a pesar de que descentralizar los equipos es posible, esto no tendría ningún sentido en términos económicos. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, en los entornos sensibles, como la industria procesadora, el sector químico y los trabajos de lacado, se opta por llevar a cabo la instalación en el armario de distribución. En otras aplicaciones, en cambio, puede resultar imperativo poder acceder a los variadores de frecuencia de manera centralizada.
La instalación en el armario de distribución puede resultar muy útil si se dan los siguientes requisitos:
- Rendimientos elevados
- Condiciones ambientales extremas como gases, niebla y vapores explosivos
- Requisitos de higiene exigentes
- Necesidad de acceso centralizado al variador de frecuencia
Los variadores de frecuencia descentralizados son el futuro
En muchos lugares, el armario de distribución sigue considerándose la mejor solución para alojar el variador de frecuencia, pero no está tan claro que esto continúe siendo así en el futuro. Y es que estamos observando la generalización de la idea de que los conceptos de automatización descentralizada avanzan con fuerza. Siempre que es posible, los usuarios recurren a las soluciones distribuidas en el entorno del sistema, impulsados por el cambio de paradigma hacia plantas de producción modulares y la creciente demanda de accionamientos compactos, fáciles de reparar y económicos. Europa va a la cabeza, aunque EE. UU. y Asia tampoco se quedan atrás. Sobre todo sectores como el de la logística interna, la tecnología de transporte, la industria de la alimentación, la tecnología aeroportuaria y la industria envasadora apuestan cada vez más por los conceptos descentralizados con variadores de frecuencia montados en el motor o cerca de este. Y no es de extrañar, puesto que las ventajas específicas de la tecnología de accionamiento descentralizada resultan muy eficaces, en especial, en instalaciones de grandes dimensiones y en sistemas modulares y portátiles.
Si se produce una descentralización, las tareas de accionamiento se distribuyen por los distintos componentes inteligentes instalados en el campo. Y estos se instalan ahí donde son necesarios, es decir, sobre el motor o cerca del mismo. La descentralización de la tecnología de accionamiento se produce, sobre todo, en las gamas de potencia pequeña y mediana, y permite diseñar las instalaciones con islas de fabricación autónomas que regulan solas la mayoría de los procesos. De esta manera se descarga el control superior y se reduce la complejidad de las instalaciones. Con esto, el usuario obtiene una puesta en servicio más rápida y unos procesos de mantenimiento y puesta a punto simplificados. Además, con un concepto modular, el accionamiento sigue siendo completamente flexible, puesto que permite transformar la arquitectura de la instalación en cualquier momento y sin necesidad de grandes cambios estructurales. Esto se traduce en menores costes y mayor rendimiento.
Las ventajas de una descentralización
Gracias al concepto de automatización descentralizada, la construcción de los armario de distribución resulta más económica y sencilla. Si el variador de frecuencia se instala directamente en el campo, hace falta menos espacio en el armario, por lo que este puede ser más pequeño o, en ocasiones, incluso prescindirse de él. Asimismo, debido a que el variador de frecuencia es una fuente de calor en el armario de distribución, cuando no está, hace falta menos refrigeración en el armario, lo cual, a su vez, genera un resultado positivo en la balanza energética.
Además, gracias a la cercanía al motor y al variador de frecuencia, tanto la tarea de cableado como el cableado entre el armario y el accionamiento en el campo se reducen al mínimo. Otra de las ventajas es que las soluciones descentralizadas suelen ser enchufables, lo cual simplifica la instalación, para empezar. Este diseño no requiere cables o requiere cables muy cortos que, gracias a sus óptimas propiedades de CEM, no hace falta que estén apantallados cuando se trata de montar un variador de frecuencia sobre el motor. En el caso de la instalación cerca del motor, a pesar de que no puede renunciarse a los cables apantallados, estos pueden ser más cortos y por lo tanto más económicos. Además, si el variador de frecuencia se monta directamente sobre el motor o cerca del mismo, es posible llevar a cabo una puesta en servicio cercana al motor. Y debido a que las conexiones para la alimentación eléctrica y el sistema de bus suelen ser enchufables y en bucle, la conexión se realiza de forma rápida y sencilla, al contrario de lo que sucede con el cableado de punto a punto en forma de estrella en el armario de distribución. Así se reducen los costes.
Ventajas de los variadores de frecuencia descentralizados:
- El armario de distribución puede ser más pequeño
- Necesidad mínima de cableado
- Mantenimiento sencillo
- Puesta en servicio rápida gracias a la configuración previa de fábrica
- Posibilidad en todo momento de realizar modificaciones y ampliaciones
- Menores costes para el diseño de la instalación
- Reducción de la complejidad de la instalación
- Aumento de la eficiencia del sistema de accionamiento al completo
- Puede integrarse en cualquier estructura de automatización
Pioneros en tecnología de variador innovadora
NORD DRIVESYSTEMS lleva más de 40 años desarrollando y fabricando tecnología de accionamiento electrónica, por lo que figura entre los pioneros de la tecnología de variador más innovadora. La gama de productos incluye arrancadores de motor, variadores de frecuencia y electrónica de accionamiento descentralizada, como variadores de frecuencia hasta y arrancadores de motor hasta 7,5 kW, así como variadores de frecuencia para instalación en armario de distribución hasta 160 kW, y se caracteriza, sobre todo, por sus funciones escalables, una regulación de alta calidad y una instalación y manejo sencillos. Además, las diversas clases de potencia, opciones de montaje y módulos de comunicación garantizan la integración en todas las arquitecturas de control.
NORD fabrica todos sus variadores de frecuencia en la planta que posee en Aurich, en la región de Frisia oriental (Baja Sajonia). La flexible estructura de producción automatizada de esta sede se encuentra a la vanguardia tecnológica, lo que nos permite ejecutar cualquier encargo de la misma forma, tenga la envergadura que tenga. La producción flexible permite incluso fabricar lotes pequeños. En 2022 salieron de la fábrica 185 000 unidades, y la tendencia sigue en aumento. Lo que está creciendo con fuerza es sobre todo la demanda de electrónica de accionamiento que los clientes pueden configurar individualmente. Para satisfacer de forma óptima este aumento de la demanda, el año pasado NORD invirtió un total de 2,5 millones en esta sede, ampliando así la superficie de fabricación hasta los 7000 m2 y la capacidad de producción hasta las 400 000 unidades.
Variadores de frecuencia de NORD: escalabres, potentes y orientados al futuro
Tanto si se trata de variadores de frecuencia para el armario de distribución como de los modelos descentralizados para usos en campo, con la serie de productos NORDAC, NORD DRIVESYSTEMS ofrece tecnología de accionamiento electrónica para prácticamente cualquier aplicación. La amplia compatibilidad de toda la serie de productos garantiza un gradiente de funciones comparable, un manejo uniforme y opciones comunes para todos los variadores de frecuencia NORD. El funcionamiento y equipamiento de los equipos son escalables, por lo que las unidades pueden adaptarse de manera flexible a cualquier aplicación que se desee. Además, se instalan rápidamente, se manejan sin ningún tipo de complicación y son compatibles con todos los sistemas de bus y controles convencionales en el mercado. Características útiles como la funcionalidad PLC para funciones relacionadas con el accionamiento, una función de ahorro de energía a carga parcial, el control de posicionamiento POSICON, choppers de frenado integrados para el funcionamiento en 4 cuadrantes, seguridad funcional con STO y SS1, así como Profisafe para tareas de seguridad funcional relacionadas con el accionamiento garantizan un elevado aprovechamiento de la aplicación. Los variadores de frecuencia funcionan en lazo abierto o en lazo cerrado y se han diseñado para el manejo de motores tanto asíncronos como síncronos. En este sentido, su precisa regulación vectorial de corriente consigue el par perfecto en las más diversas situaciones de carga y velocidad. Además, pueden asumir y controlar numerosas funciones y permiten al motorreductor, entre otros, realizar funciones de elevación, llevar a cabo tareas de posicionamiento, controlar el proceso, efectuar cortes al vuelo y sincronizarse con otros motores. El principio modular permite llevar a cabo muchas ampliaciones e instalar muchas opciones por plug and play. NORD ofrece soluciones innovadoras para entornos Ex con ATEX 3D.
Los variadores de frecuencia de NORD cuentan con soluciones para los sistemas de Condition Monitoring y Predictive Maintenance y están perfectamente equipados para usos con el IIoT y en la Industria 4.0. El PLC integrado puede procesar los datos de los sensores y actuadores conectados, iniciar controles del proceso y comunicarse con otros
componentes de la instalación. Registrar periódica o constantemente los datos del accionamiento y del estado permite reconocer a tiempo los estados operativos no permitidos y evitarlos. Con esto se logran reducir significativamente las paradas no planificadas y en lugar de un mantenimiento basado en el tiempo, se consigue un mantenimiento basado en el estado (Predictive Maintenance). Las paradas de las máquinas o de la instalación se vuelven planificables.
Un variador de frecuencia para todas las tareas de accionamiento:
- PLC integrado
- Módulo de posicionamiento POSICON
- Función de mecanismo elevador
- Chopper y resistencia de frenado integrados
- Operación en lazo cerrado con encoder incremental y/o encoder absoluto
- Seguridad funcional
- Función de ahorro de energía a carga parcial
- Compatibilidad con todos los dialectos de bus de campo y Ethernet convencionales
- Operación de motores síncronos y asíncronos
- Índice de protección IP55 / IP66
Variadores de frecuencia descentralizados combinados con variadores para armario de distribución
¿Variador para armario de distribución o variador descentralizado? La cuestión sugiere que se trata de dos estrategias opuestas que se excluyen la una a la otra. Sin embargo, este no es el caso. Nada más lejos de la realidad. En muchos casos es perfectamente posible instalar una combinación de ambos conceptos de accionamiento. Un buen ejemplo de esta convivencia entre tecnología para armario de distribución y tecnología descentralizada son las instalaciones de llenado en la industria de las bebidas. Siempre que se trabaja en contacto directo con los productos y por tanto deben cumplirse estándares de higiene estrictos, lo más probable es que la solución para armario de distribución sea lo mejor. En cambio, para las cintas transportadoras entre cada una de las estaciones, la opción idónea suelen ser las soluciones descentralizadas. Gracias a su concepto de plataforma, NORD DRIVESYSTEMS puede ofrecer las soluciones de accionamiento adecuadas para estos requisitos, es decir, soluciones que combinan variadores de frecuencia para armario de distribución y variadores de frecuencia descentralizados. En este caso no existen diferencias de rendimiento, comunicación, manejo ni parametrización entre los variadores para armario de distribución y los descentralizados.
