Variadores de Velocidad-10

FALLA DE RODAMIENTOS

FALLA DE RODAMIENTOS 





Algunas instalaciones nuevas experimentan un desgaste prematuro de rodamientos después de algunos meses de funcionamiento La falla puede ser ocasionada por corrientes de alta frecuencia que circulan por los rodamientos Los variadores de frecuencia ocasionan corrientes pulsantes en los rodamientos que gradualmente van erosionando sus pistas

CORRIENTE EN RODAMIENTOS 







Para prevenir el daño es necesario formar una ruta a tierra para que la corriente de alta frecuencia vuelva al variador sin pasar por los rodamientos La magnitud de la corriente se puede reducir empleando cables simétricos al motor y filtros senoidales Si la energía de esta corriente pulsante de alta frecuencia es lo suficientemente alta se produce transferencia de material entre los rodajes y las pistas hacia la grasa lubricante La alta frecuencia de la corriente ocasiona una erosión acelerada y se produce una rápida falla del rodamiento

CONSIDERACIONES DE CARGA PARA LA SELECCIÒN DE VARIADORES

235

CONSIDERACIONES DE CARGA 



En el proceso de selección de un variador la carga es una consideración primaria.

Se deben considerar las características de velocidad , torque y los requerimientos de potencia del tipo de carga. Fig. Molino (altos requerimientos de velocidad y torque)

236

CONSIDERACIONES DE CARGA Las características de carga, a evaluar:  El tipo de carga asociada a la aplicación.

 Cambios bruscos de la magnitud de la carga.  Tamaño de la carga.

Ventiladores, Secadoras, extractores Aire acondicionado

 Consideración de las cargas inerciales pesadas.  Características del motor .

 Rango de velocidad de las cargas pesadas.

Embalaje/envas e Precintadoras Paletizadoras Depaletizadoras Etiquetadoras

237

TIPOS DE CARGAS TIPOS DE CARGAS : Torque constante.

Potencia constante. Torque variable.

238

TIPOS DE CARGA 





TORQUE CONSTANTE. Torque constante es típico de manejos fijos de volumen Transportadores, tornillos transportadores, compresores son ejemplos de torque constante. El torque es constante y la potencia proporcional a la velocidad

CARGAS DE TORQUE CONSTANTE  Es

una de las más frecuentes. El torque demandado por la carga es constante a través de todo el rango de velocidad.  La carga requiere la misma cantidad de torque a bajas y altas velocidades.  Esencialmente son cargas de fricción.

Fig.Prensa de impresión

240

CARGAS DE TORQUE CONSTANTE 

Las características de torque constante son necesarias para superar la fricción.

• Torque = lb – pie • Velocidad = RPM • 5 252 = constante de proporcionalidad



Considerar:



Ejemplos: Los transportadores, extrusores, etc.

HP = Torque x Velocidad 5 252

Fig. Carga de torque constante

241

CARGAS DE POTENCIA CONSTANTE La potencia demandada por la carga es constante dentro del rango de velocidad.

 La carga requiere alto torque a baja velocidad. De la ecuación anterior se ve que si la potencia se mantiene constante, el torque disminuirá si la velocidad se incrementa.

Fig. Esmeriladora (carga de potencia constante)

242

CARGAS DE POTENCIA CONSTANTE  



La velocidad y el torque son inversamente proporcionales. Ejemplos : Los bobinadores con accionamiento central , mandriles de máquinas – herramientas, un torno que requiere baja velocidad para corte grueso y alta velocidad para corte fino, Usualmente se requieren torques de arranque muy altos para una rápida aceleración.

Fig. Carga de potencia constante

243

CARGAS DE TORQUE VARIABLE

El torque es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad. La potencia típicamente es proporcional a la velocidad al cubo.

244

CARGAS DE TORQUE VARIABLE Ejemplos de cargas con torque variable son los ventiladores centrífugos, bombas y sopladores.  Este tipo de carga requiere mucho menos torque a baja velocidad que a altas velocidades.

Fig. Bomba centrífuga (carga de torque variable)

245





TORQUE CUADRATICO. El torque cuadràtico es el tipo de carga más común. Aplicaciones típicas son las bombas y ventiladores centrífugos. El torque es cuadrático y la potencia es proporcional al cubo de la velocidad





POTENCIA CONSTANTE. Una carga de potencia constante es típica en el bobinado con cambio en el de diámetro del material. La potencia es constante y el torque es inversamente proporcional a la velocidad

TIPOS DE CARGA Características de potencia y torque

Ejemplos de aplicación

Potencia constante.

El torque varía inversamente con la velocidad.

Herramientas de corte de metal que operan en un amplio rango de velocidades. Algunas extrusoras, mezcladoras, máquinas especiales donde la operación de baja velocidad puede ser continuada.

Torque constante.

La potencia varia con la velocidad

Maquinaria en general, montacarga, transportadores, prensas de impresión, etc. Representan el 90% de las aplicaciones.

Con exponente al cuadrado.

La potencia varía como la velocidad al cuadrado. El torque varía con la velocidad.

Bombas de desplazamiento positivo, algunas mezcladoras y extrusoras.

Con exponente al cubo.

La potencia varía como la velocidad al cubo. El torque varía como la velocidad al cuadrado.

Todas las bombas centrífugas y algunos ventiladores (la potencia en los ventiladores puede variar como la quinta potencia de la velocidad).

Cargas de alta inercia.

Típicamente asociadas con máquinas que usan volantes para proveer energía a la mayoría de aplicaciones (levantar, prensar, etc.).

248

SELECCIÓN DE VARIADORES Cuando se selecciona un variador primero se determina el tipo (AC o DC) en función a las consideraciones de carga que se tendría, la tensión, corriente y potencia requerida; en función a esto debe seleccionar el variador adecuado previamente se deben conocer de cada marca las capacidades nominales (rango de potencia) y las especificaciones de entrada y de salida, para determinar si cumplen con los requerimientos.

249





TORQUE ALTO DE ARRANQUE. En ciertas aplicaciones es necesario un alto torque a baja velocidad Aplicaciones típicas son extrusoras y bombas de tornillo

TORQUE DISPONIBLE 







Para dimensionar el variador se debe considerar el torque disponible en el motor considerando su capacidad térmica El motor es autoventilado. Al bajar la velocidad baja la capacidad de ventilación del motor Este tipo de comportamiento limita el torque disponible del motor a bajas velocidades Si el motor cuenta con ventilación independiente es posible disponer del pleno torque a baja velocidad

TORQUE CON VARIADOR

FACTORES IMPORTANTES 

 

 

      

Entradas y salidas digitales y/o analógicas Función de reversa Rampas de aceleración y deceleración Ajustes de la relación V/f Torque de arranque Frecuencias de by pass Compensación de deslizamiento Arranque en giro Protección térmica electrónica Protección contra cortocircuito y falla a tierra Controlador PID Protección del gabinete

FACTORES IMPORTANTES    

 

Frecuencia de conmutación regulable Entrada y salida de pulsos/frecuencia Bobinas contra armónicos Filtro RFI Protocolos de comunicación Display alfanumérico

APLICACIONES 

 

 

      

Presión positiva de ambientes Presurización de Escaleras de escape Ventilación de estacionamientos Presión constante en sistemas de bombeo Volumen variable en sistemas de bombeo de agua helada Torres de enfriamiento Bombas dosificadoras Centrífugas Lavadoras Transportadores Extrusoras Bobinadoras

SISTEMAS DE BOMBEO

SISTEMAS DE BOMBEO

TORRE DE ENFRIAMIENTO

CENTRIFUGAS

TRANSPORTADORES

TRANSPORTADORES

TEXTILES

SINCRONIZACION

ASCENSORES

AS-i