Los variadores de frecuencia se han convertido en una tecnología indispensable para la industria, ya que su uso genera grandes ahorros energéticos mediante la automatización de los procesos y la digitalización de los equipos
Fotografía superior. Con la digitalización, los equipos pueden conectarse de forma inalámbrica en dispositivos móviles
Ámbar Herrera, con información de Siemens / Fotografías: Mundo HVAC&R
La narrativa actual del mundo describe un panorama de profundos cambios impulsados por las megatendencias de globalización, urbanización y cambio climático. Tan sólo en los últimos 20 años, la exportación global se cuadriplicó, por lo que ahora hay 17.7 trillones de dólares en mercancías en tránsito. A la par, el 55 por ciento de la población mundial vive en las grandes ciudades y se estima que, para 2050, el porcentaje ascenderá a un 68 por ciento.
Ante el crecimiento de las urbes y la explosión tecnológica, la necesidad de tener una mayor conectividad y control de la información que se genera es un tema fundamental para las industrias que buscan construir el mundo del mañana. Esta no es una excepción para la industria HVAC, que está presente en prácticamente todos los ámbitos de la vida cotidiana y cuyos procesos cada día son más complejos. En entrevista para Mundo HVAC&R, Alejandro Preinfalk, vicepresidente de las divisiones Energy Management, Mobility y Building Technologies de Siemens México, opina que, ante el empuje de las megatendencias, el futuro del sector depende del desarrollo de nuevas tecnologías enfocadas en la digitalización y la automatización. Esta última tecnología, comenta el entrevistado, “permite ejecutar procesos más flexibles, ahorrar costos y ampliar el rango de aplicaciones que podemos adecuar, y es la base para la digitalización”, y agrega que la mayoría de las empresas busca la eficiencia energética, algo que sólo puede lograrse con el funcionamiento adecuado de los equipos.
En este punto, cabe recordar que el 70 por ciento del consumo eléctrico y, con ello, de las emisiones de CO2, viene del funcionamiento ineficiente de los motores en los equipos. Derivado de esto, los variadores de velocidad en la industria son cada vez más necesarios, ya que permiten un mayor control sobre los motores y han demostrado grandes ahorros energéticos, con retornos de inversión de entre ocho a nueve meses.
Eficiencia mediante conectividad
El propósito de los variadores de frecuencia es proporcionar control en los motores de los equipos, con esto se pueden generar ahorros de hasta un 60 por ciento.
Algunas de las funciones principales de los variadores son:
- Parar o reducir el consumo energético de los motores que no estén funcionando
- Mantener las funciones de los equipos en situaciones extremas como en los sistemas de extracción de humo o sistemas de ventilación de emergencia
- Saltar velocidades críticas del motor para disminuir la vibración y evitar el desgaste prematuro
- Programar alarmas y dar un seguimiento en tiempo real del funcionamiento de las máquinas
- Informar sobre las fallas y comportamiento de los motores
Estas soluciones combinan la automatización y digitalización para recolectar datos y analizarlos en tiempo real a través de servicios en la nube. Un ejemplo de esta conectividad puede encontrarse en la serie de variadores Sinamics G120X, diseñada para aplicaciones en las industrias de bombeo y HVAC. “Tiene un módulo específico que sirve para la recolección de datos y el análisis de éstos en tiempo real a través de la solución en la nube MindSphere y otras aplicaciones disponibles”, refiere Preinfalk en entrevista.
La información recolectada de los motores indica el consumo eléctrico en amperes, el calentamiento y si han presentado paros innecesarios o vibración. De esta manera es posible identificar qué motor en específico tiene arranques o paros no programados y realizar el mantenimiento necesario, a fin de evitar el desgaste. También ayuda a un menor gasto de recursos, pues se interviene sólo la parte afectada y no toda la máquina.
Los datos obtenidos sirven para aumentar el rendimiento de los equipos con una mejor toma de decisiones, como determinar el momento adecuado para mantenimientos preventivos.
Beneficios de la automatización
Los variadores de velocidad en la industria deben ser capaces de ofrecer eficiencia energética, confiabilidad de datos y flexibilidad de diseño para adaptarse a las necesidades; adicionalmete, los equipos más innovadores ofrecen un alto grado de compatibilidad con diversos protocolos de comunicación con otros sistemas que se utilizan en el sector. Por ejemplo, pueden establecer conexión con sistemas del segmento de infraestructura HVAC como ProMinent, Motus, RTU, NSTP, USF, etcétera, apunta Preinfalk. Asimismo, agrega que, normalmente, los variadores controlan motores asíncronos, pero una de las innovaciones que la empresa buscó implementar en su nueva tecnología es el control de motores síncronos de imán permanente y de reluctancia que, destaca, es una novedad para la industria.
El control que ejercen los variadores en las operaciones de los motores en los equipos HVAC puede ayudar en gran medida al ahorro energético y económico, así como al cumplimiento de metas en materia de sustentabilidad. Sin embargo, su uso también puede originar armónicos, que son, en resumen, desviaciones de las formas de onda de voltaje y corriente que provocan una mala calidad de energía, no acorde con los requerimientos que estipulan las normas nacionales e internacionales en el caso de las aplicaciones para bombeo.
El entrevistado explica que los armónicos son un riesgo importante que acarrea el uso de este tipo de dispositivos y que es necesario evitar. En su caso, la manera de resolver el problema fue integrar un reactor en el circuito intermedio del variador, con esto, “los niveles de armónicos se reducen de un 39 a 90 por ciento”.
Tecnología al alcance de todos
Una preocupación al momento de diseñar variadores es que sean capaces de adaptarse a los cambios y demandas actuales de la industria, como el acceso flexible a la tecnología. En el pasado, era necesario tener un experto para cada proceso, pero ahora, la multiplicidad de tareas es una de las características de los trabajadores del sector. Por ello, las nuevas tecnologías buscan ser entendibles para cualquier persona. Preinfalk comenta que gran parte de la inversión de Siemens está dirigida a facilitar el uso de sus tecnologías y asegura que su variador tiene un diseño sencillo en cuanto a la selección, instalación y puesta en marcha, pues cuenta con un display gráfico basado en Wizard que brinda información clara sobre el diagnóstico de los errores y la descripción de la solución para los mismos.
Los variadores de velocidad, concluye el VP de Siemens, continúan aumentando sus capacidades tecnológicas a través de la automatización y la digitalización de los equipos para un mayor intercambio de datos, algo fundamental, ya que en las industrias la interrupción de procesos por falta de información puede provocar pérdidas económicas y graves accidentes. Con estos avances, las empresas pueden lograr sus metas de consumo eficiente de la energía en un amplio rango de aplicaciones, desde bombeo, aire acondicionado, extracción, compresión y ventilación en ambientes de primero y segundo grado como zonas rurales, edificios inteligentes, hoteles y demás.