Un variador de frecuencia es un equipo electrónico que regula la velocidad de un motor de corriente alterna cambiando la frecuencia y la tensión con la que lo alimenta. Con él, un motor trifásico deja de girar siempre a velocidad fija y puede arrancar suavemente, adaptar su velocidad a la carga y ahorrar energía, sobre todo en bombas y ventiladores.
Qué es un variador de frecuencia y sus usos
Cómo funciona
La velocidad de un motor asíncrono depende de la frecuencia de la red: n ≈ 120 · f / p, donde f es la frecuencia (Hz) y p el número de polos. En España la red es de 50 Hz, así que un motor de 4 polos gira a unas 1.500 rpm. El variador genera su propia «red» de frecuencia variable en tres etapas:
- Rectificador: convierte la corriente alterna de la red en continua.
- Bus de continua: condensadores que filtran y almacenan la tensión.
- Inversor: con transistores de potencia, genera mediante modulación por ancho de pulsos (PWM) una tensión alterna de frecuencia y amplitud variables.
Para mantener el par del motor, el variador sube y baja la tensión en proporción a la frecuencia (control V/f). Los modelos más avanzados usan control vectorial.
Por qué ahorra energía
En bombas centrífugas y ventiladores, la potencia necesaria varía con el cubo de la velocidad. Si se baja la velocidad un 20 %, la potencia baja a cerca del 51 % (0,8³ ≈ 0,51). Por eso, regular con un variador en lugar de estrangular una válvula o un regulador mecánico puede ahorrar mucha energía. En cargas de par constante, como cintas transportadoras, el ahorro es mucho menor.
Ventajas
- Arranque suave: limita la corriente de arranque y reduce el esfuerzo mecánico.
- Ahorro energético en bombas y ventiladores con carga variable.
- Control preciso de la velocidad y del par en todo el rango.
- Frenado controlado y posibilidad de invertir el giro por software.
- Protecciones del motor integradas (sobrecarga, sobretemperatura, cortocircuito).
Inconvenientes y precauciones
- Armónicos y perturbaciones electromagnéticas: se reducen con cable apantallado, filtros EMC y reactancias de línea.
- Refrigeración del motor: a bajas velocidades un motor con ventilador propio se refrigera peor; puede necesitar ventilación forzada.
- Corrientes de fuga con componentes de alta frecuencia y continua: los variadores pueden hacer saltar diferenciales convencionales o dejarlos ciegos. Según el equipo, el fabricante indica si hay que usar un diferencial de tipo F o B.
- Coste inicial y necesidad de configuración correcta.
Aplicaciones del variador de frecuencia
| Sector | Aplicación |
|---|---|
| Hidráulica | Bombas de agua, presurización, riego, depuradoras. |
| Climatización | Ventiladores, compresores inverter y bombas de calor. |
| Industria | Cintas transportadoras, extrusoras, mezcladoras, máquinas herramienta. |
| Elevación | Ascensores, grúas y puentes grúa. |
| Energía | Control de aerogeneradores y de grupos motobomba. |
Cómo elegir un variador
- Potencia e intensidad del motor: la corriente nominal del variador debe ser igual o mayor que la del motor.
- Tensión de alimentación: monofásica o trifásica, 230 V o 400 V.
- Tipo de carga: par variable (bombas y ventiladores) o par constante.
- Funciones necesarias: entradas y salidas, comunicaciones (Modbus, Profibus…), frenado y control vectorial.
- Instalación: longitud del cable al motor, filtros y refrigeración del armario.
Preguntas frecuentes
¿Qué hace un variador de frecuencia?
Regula la velocidad de un motor de corriente alterna variando la frecuencia y la tensión de alimentación.
¿Se puede usar un variador con un motor monofásico?
Algunos variadores admiten alimentación monofásica y alimentan un motor trifásico. No todos los motores monofásicos, en especial los de condensador, se pueden regular con un variador estándar.
¿Cuánta energía se ahorra con un variador?
Depende de la aplicación. En bombas y ventiladores de carga variable el ahorro puede ser considerable, porque la potencia varía con el cubo de la velocidad; en cargas de par constante es pequeño.
