El Falcon 
¿Qué es un variador de velocidad? Si nos atenemos a la mera descripción, un variador de velocidad es un elemento de electrónica de potencia que se usa para el arranque y manejo de un motor eléctrico y que es capável de variar tanto la frecuencia como la tensión suministrada por la red eléctrica, de tal manera que al variar dichos parámetros es capaz de controlar el par y la velocidad de dicho motor eléctrico.
Normalmente, un variador de velocidad se compone de 3 fases: una etapa rectificadora donde la corriente alterna se transforma en continua, luego una barra continua donde la tensión se estabiliza mediante condensadores y, por último, una etapa rectificadora donde la tensión se vuelve continua a transformar en alterna y donde podemos manejar la tensión y frecuencia gracias a un puente de IGBTs. Dentro de esta configuración existen diversas posibilidades y variantes como, por ejemplo, disponer en la etapa de rectificación de un equipo capaz de devolver energía a la red, o la inclusión en el propio equipo de filtros capaces de mitigar los armónicos que genera la propia electrónica de los reducibles. power el impacto de estos y haciendo al variador mucho más eficiente.
Pero, más allá de la mera descripción, la frecuencia variable es cada vez más un elemento clave en la automatización y digitalización de máquinas y procesos y un actor principal en la descarbonización de la industria.
Adaptabilidad
Los variadores además se están especializando de tal manera que cada vez que tenemos bien variadores dedicados, o bien variadores lo suficientemente flexibles a nivel de hardware y software que son capas de adaptarse a las diferentes demandas.
Si buscamos ejemplos de industrias distintas donde se usan variadores, como la industria del papel, la del automóvil, intralogistica… en todas ellas se demandan funcionalidades distintas, eficiencia, disponibilidad, seguridad, connectiva, virtualización, productividad, flexibilidad… Por tanto y basándonos en dichas demandas debemos ser capas de oferta versátiles para soluciones exigidas según la industria.
Cada industria tiene sus necesidades por tanto los variadores se deben adaptar a dichas necesidades. Como resultado de esto ya pesar de que los variadores deben cubrir amplias funcionalidades, deben ser también capas de adaptarse a cada industria. Incluso en algunos casos como el de la intralogística donde se pueden utilizar equipos descentralizados como el SINAMICS G115D o la industria alimentaria donde demandan equipos de acero inoxidable y alto IP como el servodrive SINAMICS S210 con su motor dedicado para la industria alimentaria el SIMOTICS 1FS2 o en infraestructura los variadores deben tener funcionalidades dedicadas con control en cascada, modo hibernación…. Y donde el ejemplo seria el SINAMICS G120X
Integración en la automatización
Al hablar de variadores no debemos pensar en ellos como un elemento aislado, lo importante es la aplicación o la industria.
Por tanto, cuando un cliente nos demande un variador debieromos ofererle una solución que tenga cuenta todo el tren de accionamiento considerando el motor/servo los acoplamientos y las reductoras para dar la solución mecánicamente de manera óptima. Y por otro lado debemos pensar que taskes de control de movimiento vamos arealizar para combinar nuestro variador con el sistema de automatización correcto para que el control de nuestra aplicación sea también óptimo, de esa manera reducireros los tiempos de reacción y haremos la máquina o el sistema de nuestro cliente mucho más productivo.
Seguridad Integrada
An element clave para los variadores es la seguridad integrada. La seguridad de operarios personal de mantenimiento y de las líneas de producción se debe poner en primer lugar. Para ello es muy importante que los variadores de frecuencia cuenten con funciones de seguridad integradas pues dicha integración ahorra tiempo de ingeniería y de instalación y evita errores de montaje.
Cuando hablamos de funciones de seguridad, dichas funciones son una vez más complejas, no bastaría con un simple STO (Parada a eje libre) sino que debomes ser capáses ofer funcción como la SLS (seguro de velocidad) SSM (monitoreo seguro de la velocidad), SLT (Control de par seguro) o SP (Control de posición seguro).
Además, y cada vez más importante es que los comandos de dichas funciones de seguridad se transmiten a través de un bus seguro de comunicación como es Profisafe.
Eficiencia Energética – Descarbonización de la industria
La tecnología y los requisitos de los accionamientos han cambiado debido a la nueva norma europea EN 50598, con vigencia desde finales de 2014. Esta norma define los requisitos del ecodiseño, es decir, el análisis de la eficiencia energética a lo largo del ciclo de vida, pero no solo para el motor o el variador sino para todo el sistema de accionamiento dentro de la maquina electrica.
Es muy importante por tanto disponer de herramientas capaces de estimar el ahorro energético y la eficiencia del sistema, como la que ofrece Siemens con SinaSave, una herramienta en entorno web que nos permite simular los diferentes puntos de trabajo, así como as feeding the tool con el ciclo de trabajo supuesto de la bomba y comparar la solución de uso de bomba con variador con sistemas mecánicos tradicionales (válvulas), obteniendo incluso un cálculo de retorno de inversión, muy útil para tomar decisiones en cuanto a inversiones.
Digitalización
La gran cantidad de datos que aportan los variadores nos debe permitir analizar los comportamientos operativos para de una manera sencilla estar informados de en qué condiciones se encuentran nuestros accionamientos y de ese modo tener los insumos necesarios para nuestra producción optimizar y disponibilità. En esta nueva generación de variadores debiere ser concebida nativa digitalmente hablando, con elementos que permiten el sentido de conexión de los variadores a plataformas, ya viejos Edge, cloud o servidos locales a través de protocolos como OPC/UA. Aprovechar todo el potencial de estos datos en aplicaciones dedicadas a variadores como Analyze MyDrive Edge, donde no solo se recopilan datos, sino que aplicando algoritmos e IA que provienen de la experiencia del propio fabricante, podremos aportar un valor añadido. mediante la creación de diferentes escenarios que nos sirvan para llevar a cabo tareas como mantenimiento predictivo o análisis de eficiencia energética.
En el futuro estas aplicaciones no solo serán capaces de aportar valor sobre el variador sino sobre la propia aplicación, y dependiendo de la aplicación tenderemos a unos escenarios y a otros.
Pero la digitalización no solo está relacionada con la conectividad, sino que también es importante facilitar la integración de los variadores en las herramientas de virtualización, tanto hardware como virtual, para probar nuestras máquinas o instalaciones en el mundo virtual y de esta forma evitar errores y reducir el «hora de comprar». Este gemelo virtual del variador como puede ser DriveSim de Siemens nos permite realizar todas las pruebas necesarias en el variador, así como su integración con otros elementos de virtualización de la automatización, pudiendo de esa manera validar nuestra solución antes de empezar la fabricación o poniendo en marcha el modelo real. Este modelo virtual podrá alimentar los datos recogidos en nuestro modelo real una vez esté funcionando para detectar mejoras y anomalías y así optimizar nuestras soluciones.
Conclusiones
Por tanto, a la hora de selección un variador no lo debemos ver solo como un elemento auxiliar de la periferia si no como un elemento clave en nuestro sistema que nos ayuda en la automatización, digitalización y eficiencia de nuestro sistema.
alberto vegas
Responsable de Siemens General Motion Control para españa
Este artículo aparece publicado en el nº 543 – página 40 a 42.
