¿Qué es un VFD?

Un VFD es un tipo de controlador de motor que acciona un motor eléctrico variando la frecuencia y el voltaje de su fuente de alimentación eléctrica. El VFD también tiene la capacidad de controlar la aceleración y desaceleración del motor durante el arranque y la parada, respectivamente.

Aunque el VFD controla la frecuencia y el voltaje de la potencia suministrados al motor, suele llamarse control de velocidad, ya que el resultado es un ajuste de la velocidad del motor.

Hay muchas razones por las que podemos querer ajustar la velocidad del motor eléctrico.

Por ejemplo, para

• Ahorrar energía y mejorar la eficiencia del sistema
• Convertir energía en aplicaciones de hibridación o electrificación
• Adaptar la velocidad, el par o la potencia del convertidor a los requisitos del proceso
• Mejorar el entorno de trabajo
• Bajos niveles de ruido, por ejemplo, de ventiladores y bombas
• Reducir la tensión mecánica en las máquinas y los bobinados del motor para prolongar su vida útil
• Reducir el consumo pico para evitar precios de demanda pico y reducir el tamaño del motor requerido

Los variadores de velocidad variable integran capacidades de red y diagnóstico para controlar mejor el rendimiento y aumentar la productividad. Por lo tanto, el consumo reducido de energía, el control inteligente del motor y la reducción del consumo de corriente máxima son tres grandes razones para elegir un VFD como controlador en cualquier sistema impulsado por motor.

• Los VFD se utilizan con mayor frecuencia para controlar ventiladores, bombas y compresores. Estas aplicaciones representan el 75% de todos los variadores de frecuencia que funcionan en todo el mundo
• Los transportadores, las centrífugas, las grúas, los ascensores y los equipos de procesamiento industrial que necesitan un control preciso del movimiento también son aplicaciones comunes para los variadores de frecuencia
• Los sistemas de propulsión eléctrica para buques eléctricos e híbridos son otro uso común en el que los VFD contribuyen con la conversión de energía esencial en la electrificación de nuestro futuro sistema de transporte marítimo
• Los arrancadores suaves y los contactores cruzados son otros tipos de controladores de motor menos sofisticados. Se utilizan para proteger los motores durante la parada y el arranque, en aplicaciones sencillas

  -             Un arrancador suave es un dispositivo de estado sólido y proporciona una rampa suave hasta la velocidad máxima durante el arranque de un motor eléctrico

  -             Un contactor de línea es un tipo de controlador de motor que aplica el voltaje de línea completo a un motor eléctrico.

Explore los productos de Danfoss Drives para obtener más información. Ofrecemos VFD monofásicos y trifásicos

Más información sobre los arrancadores suaves de Danfoss Drives

Los VFD reducen el monto de su recibo de luz.

Un VFD tiene la capacidad de variar la potencia suministrada para adaptarse a los requisitos energéticos del equipo accionado, y así es como ahorra energía u optimiza el consumo de energía.

El variador de frecuencia puede reducir drásticamente el consumo de energía en comparación con el funcionamiento directo en línea (DOL), en el que el motor funciona a máxima velocidad independientemente de la demanda. Mediante el uso de un VFD, el control de velocidad no desperdicia potencia (a diferencia de la regulación con una válvula de mariposa o amortiguador, por ejemplo), sino que ajusta la potencia del motor para que se adapte exactamente a la demanda real. El uso de un variador de velocidad variable suele suponer un ahorro de energía o combustible del 40%. El efecto roll-on significa que el uso de variadores de frecuencia también reduce las emisiones de NOx y la huella de CO2 de los sistemas en los que están instalados.

Caso práctico: Lea cómo los VFD reducen drásticamente el consumo de energía en esta fábrica de Roca Group

Un uso generalizado de los VFD es en la conversión de energía para sistemas híbridos o eléctricos que utilizan almacenamiento de energía. El crecimiento de la electrificación significa que los variadores de energía tienen alta demanda en mar y en tierra, para la carga rápida, las redes de CC, la electrólisis en Power-to-X, las redes inteligentes, el almacenamiento de energía y mucho más. 



Explore la amplia variedad de aplicaciones de conversión de energía:

• Electrificación mediante la conversión de energía
• Conversión de energía para el suministro en tierra y la carga de buques
• Respaldo de CC industrial como alternativa al SAI, lo que garantiza que no se produzcan más caídas de potencia
• Caso práctico: Cómo un ferry RoPax en Finlandia utiliza VFD para funcionar con batería
• Caso práctico: Danfoss iC7-Hybrid impulsa el proyecto Everfuel HySynergy Power-to-X
• Caso práctico: Eventos de energía con unidades móviles de almacenamiento de energía en los Países Bajos

Hay muchos tipos diferentes de variadores de frecuencia disponibles, todos ellos ampliamente utilizados en la industria. Tanto los variadores monofásicos como los trifásicos han evolucionado para adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones. Las diferencias en los tipos de variadores incluyen los métodos utilizados para el control de frecuencia y voltaje, y las formas en que los variadores mitigan la distorsión armónica.

Más información sobre las soluciones de mitigación de armónicos de Danfoss Drives

Las tres principales técnicas de frecuencia variable utilizadas en los variadores de frecuencia se denominan modulación por ancho de impulsos (PWM), inversor de fuente de corriente e inversor de fuente de voltaje. La técnica PWM es la más común. Es necesario encender y apagar los dispositivos de alimentación del inversor del VFD (transistores o transistores bipolares de puerta aislada [IGBT]) muchas veces para generar los niveles de voltaje de media cuadrático medio (RMS) adecuados. El control y la variación de la amplitud de los impulsos es cómo PWM varía la frecuencia y el voltaje de salida para lograr el control del VFD.

Acceda a los artículos de conocimiento sobre variadores de frecuencia para obtener más información sobre cómo optimizar la eficiencia del sistema con VFD

Los recibos de luz son el mayor costo después de los salarios en muchas empresas industriales. Puede reducir el monto del recibo de luz entre un 20 y un 60% instalando variadores de frecuencia en las siguientes aplicaciones:​

• Sistemas HVAC o transferencia de aire en centros de datos, otros edificios, estacionamientos o túneles​
• Bombas para la gestión de líquidos y agua
• Compresores de aire
• Otros compresores in situ, como cámaras frigoríficas​

"Si todos los ventiladores y bombas (a nivel mundial) estuvieran equipados con VFD, el ahorro sería igual a toda la capacidad de generación de energía de la UE. Al utilizar variadores de frecuencia, las emisiones de GEI pueden reducirse un 40% para el año 2040".

Fuente: Informe global de OMDIA COP26:

Un control deficiente o obsoleto de las cargas accionadas, como ventiladores, bombas, transportadores y compresores, es una fuente importante de energía desperdiciada. Muchas aplicaciones de ventiladores, bombas y compresores siguen funcionando en línea directa (DOL) y a toda velocidad. Incluso los equipos nuevos se fabrican para funcionar a velocidad fija y máxima. En 2023, se instaló más del 74% de los nuevos equipos DOL, por lo que aún hay mucho margen para mejorar la eficiencia energética. ​

Normalmente, puede esperar un ahorro de entre un 20 y un 60% en el recibo de luz especificando que todos los ventiladores, bombas y enfriadores estén equipados con VFD. Para cada carga individual del motor eléctrico, el ahorro eléctrico debido al control del VFD puede ser de hasta el 80%.

Al aplicar el control de velocidad variable a ventiladores y bombas, normalmente puede lograr un ahorro energético del 40%. Esto se define mediante la curva de par variable. Para ventiladores y bombas, una reducción del 20% en la velocidad del motor da como resultado un ahorro energético del 50%. 

Descubra el ahorro energético logrado mediante el control de ventiladores en unidades de tratamiento del aire (AHU), en esta fábrica de Illinois (EE. UU.)

Los VFD también desempeñan un papel crucial en aplicaciones industriales como grúas y cintas transportadoras. En estas aplicaciones, la optimización del proceso y el control preciso de la velocidad y la posición son las razones principales para utilizar los VFD. Por ejemplo, el VFD ofrece monitoreo de condición integrado y funcionalidad antibalanceo. Para los transportadores, el VFD está equipado con un control de posicionamiento integrado de alta precisión como alternativa a las soluciones servo. El monitoreo de condición integrado con VFD (CBM) con un servicio de monitoreo remoto trabajan en conjunto no solo para mejorar la confiabilidad sino también para crear nuevos beneficios en términos de visualización y registro. Aunque los VFD pueden ayudar adicionalmente a ahorrar energía, es poco probable que el ahorro para transportadores y grúas alcance el 40% que se logra con ventiladores y bombas.

Obtenga más información sobre el valor de los VFD en aplicaciones de grúas industriales y transportadores

En la propulsión marina, los motores eléctricos y los VFD están sustituyendo rápidamente a los motores diésel y a los sistemas mecánicos. Sin VFD, el control de la velocidad y la dirección de un buque sería imposible.



Además de optimizar la eficiencia energética, los VFD ofrecen una serie de otras ventajas en aplicaciones marinas. Entre las ventajas se incluyen la seguridad funcional integrada, la fácil integración en los sistemas del buque, el control compacto en espacios limitados debajo de la cubierta y la mejora de la calidad de la energía a bordo.

Muchos barcos siguen utilizando generadores diésel para producir electricidad. Sin embargo, los transbordadores totalmente eléctricos se están volviendo cada vez más comunes.

Explore nuestros casos prácticos marinos para saber cómo el control de frecuencia variable y la conversión de energía optimizan el rendimiento del buque y reducen las emisiones, a bordo y en tierra.

¿Sabía que el 26% de los motores de CA instalados actualmente están equipados con VFD? Y el 75% de estos motores accionan cargas de par variable (ventiladores, bombas y compresores). El control de cargas de par variable tiene el potencial de ahorrar más energía en una planta industrial. Invertir en tecnología de accionamiento de frecuencia variable (VFD) para controlar estas aplicaciones, junto con posibles descuentos en servicios públicos, es una de las formas más rápidas de reducir sus recibos de luz y descarbonizar su planta.​

Fuente: Informe global de OMDIA COP26:

Descubra nuestras series: Explicación de la descarbonización

Ahora Europa demanda mayor eficiencia en los motores, con una clasificación mínima IE4 obligatoria para los motores de 0.75 a 375 kW, a partir de julio de 2023.

Sin embargo, la actualización de un motor DOL de IE1, IE2 o IE3 a IE4 puede aumentar la energía utilizada en un ventilador o una bomba, debido a un mayor deslizamiento. Por lo tanto, recomendamos instalar un VFD en estas actualizaciones del motor para garantizar el éxito en la reducción del consumo de energía del sistema.

Fuente: MEPS de la UE,  Reglamentos de diseño ecológico de Europa

¿Sabía que el 95% de los motores eléctricos están sobredimensionados o dimensionados para el escenario de carga pico? Muchos sistemas existentes siguen funcionando con restricciones mecánicas (válvulas o amortiguadores) para adaptar el sobredimensionamiento a la carga parcial. Los VFD pueden sustituir al control de válvulas para ahorrar una cantidad sorprendente en costos de funcionamiento para el motor o la carga accionada. Y, al mismo tiempo, puede reducir el dimensionamiento de su motor eléctrico.

Cuando se invierte en VFD, el retorno de la inversión típico es de tan solo 6-12 meses.

Ejemplo: Una bomba de 7.5 kW que funciona 8000 horas al año consume electricidad que cuesta $6000 al año, sobre la base de una carga de electricidad de 10 centavos por kWh.

• La instalación de un VFD para reducir la velocidad del motor solo en 5 Hz (10%) ofrece un ahorro del 27% en el consumo de electricidad: $1,600 de ahorro al año
• Ahorro total durante la vida útil: $40,500
• Tiempo de amortización: De 6 a 12 meses