Variador de velocidadEl Variador de Velocidad (VSD, por sus siglas en ingls Variable Speed Drive) es en un sentido amplio un dispositivo o conjunto de dispositivos mecnicos, hidrulicos, elctricos o electrnicos empleados para controlar la velocidad giratoria de maquinaria, especialmente de motores. Tambin es conocido como Accionamiento de Velocidad Variable (ASD, tambin por sus siglas en ingls Adjustable-Speed Drive). De igual manera, en ocasiones es denominado mediante el anglicismo Drive, costumbre que se considera inadecuada. La maquinaria industrial generalmente es accionada a travs de motores elctricos, a velocidades constantes o variables, pero con valores precisos. No obstante, los motores elctricos generalmente operan a velocidad constante o casi-constante, y con valores que dependen de la alimentacin y de las caractersticas propias del motor, los cuales no se pueden modificar fcilmente. Para lograr regular la velocidad de los motores, se emplea un controlador especial que recibe el nombre de variador de velocidad. Los variadores de velocidad se emplean en una amplia gama de aplicaciones industriales, como en ventiladores y equipo de aire acondicionado, equipo de bombeo, bandas y transportadores industriales, elevadores, llenadoras, tornos y fresadoras, etc. Un variador de velocidad puede consistir en la combinacin de un motor elctrico y el controlador que se emplea para regular la velocidad del mismo. La combinacin de un motor de velocidad constante y de un dispositivo mecnico que permita cambiar la velocidad de forma continua (sin ser un motor paso a paso) tambin puede ser designado como variador de velocidad.Motivos para emplear variadores de velocidad [editar]El control de procesos y el ahorro de la energa son dos de las principales razones para el empleo de variadores de velocidad. Histricamente, los variadores de velocidad fueron desarrollados originalmente para elcontrol de procesos, pero elahorro energticoha surgido como un objetivo tan importante como el primero.

Aplicaciones de los variadores en bombas y ventiladores.Velocidad como una forma de controlar un procesoEntre las diversas ventajas en el control del proceso proporcionadas por el empleo de variadores de velocidad destacan: Operaciones ms suaves. Control de la aceleracin. Distintas velocidades de operacin para cada fase del proceso. Compensacin de variables en procesos variables. Permitir operaciones lentas para fines de ajuste o prueba. Ajuste de la tasa de produccin. Permitir el posicionamiento de alta precisin. Control delPar motor(torque).Fomentar el ahorro de energa mediante el uso de variadores de velocidad[editar]Un equipo accionado mediante un variador de velocidad emplea generalmente menor energa que si dicho equipo fuera activado a una velocidad fija constante. Los ventiladores y bombas representan las aplicaciones ms llamativas. Por ejemplo, cuando una bomba es impulsada por un motor que opera a velocidad fija, el flujo producido puede ser mayor al necesario. Para ello, el flujo podra regularse mediante una vlvula de control dejando estable la velocidad de la bomba, pero resulta mucho ms eficiente regular dicho flujo controlando la velocidad del motor, en lugar de restringirlo por medio de la vlvula, ya que el motor no tendr que consumir una energa no aprovechada...Tipos de variadores de velocidad[editar]En trminos generales, puede decirse que existen tres tipos bsicos de variadores de velocidad: mecnicos, hidrulicos y elctrico-electrnicos. Dentro de cada tipo pueden encontrarse ms subtipos, que se detallarn a continuacin. Cabe aclarar que los variadores ms antiguos fueron los mecnicos, que se emplearon originalmente para controlar la velocidad de las ruedas hidrulicas de molinos, as como la velocidad de las mquinas de vapor.Los variadores de velocidad mecnicos e hidrulicos generalmente son conocidos como transmisiones cuando se emplean en vehculos, equipo agroindustrial o algunos otros tipos de maquinaria.Variadores mecnicos[editar] Variador de paso ajustable: este dispositivo empleapoleasybandasen las cuales el dimetro de una o ms poleas puede ser modificado. Variador de traccin: transmitepotenciaa travs de rodillos metlicos. La relacin de velocidades de entrada/salida se ajusta moviendo los rodillos para cambiar las reas de contacto entre ellos y as la relacin detransmisin.Animacin 3D esquemtica del funcionamientoVariadores hidrulicos[editar] Variador hidrosttico: consta de unabomba hidrulicay un motor hidrulico (ambos de desplazamiento positivo). Una revolucin de la bomba o el motor corresponde a una cantidad bien definida de volumen del fluido manejado. De esta forma la velocidad puede ser controlada mediante la regulacin de una vlvula de control, o bien, cambiando el desplazamiento de la bomba o el motor. Variador hidrodinmico: empleaaceite hidrulicopara transmitir par mecnico entre un impulsor de entrada (sobre un eje de velocidad constante) y un rotor de salida (sobre un eje de velocidad ajustable). Tambin llamadoacoplador hidrulicode llenado variable. Variadorhidroviscoso: consta de uno o ms discos conectados con un eje de entrada, los cuales estar en contacto fsico (pero no conectados mecnicamente) con uno o ms discos conectados al eje de salida. El par mecnico (torque) se transmite desde el eje de entrada al de salida a travs de la pelcula de aceite entre los discos. De esta forma, el par transmitido es proporcional a lapresinejercida por elcilindro hidrulicoque presiona los discos.Variadores elctrico-electrnicos[editar]Existen cuatro categoras de variadores de velocidad elctrico-electrnicos: variadores para motores deCC. variadores de velocidad por corrientes de Eddy. variadores de deslizamiento. variadores para motores deCA(tambin conocidos comovariadores de frecuencia).Tipos de variadores elctrico-electrnicos[editar]Los variadores elctrico-electrnicos incluyen tanto elcontroladorcomo el motor elctrico, sin embargo es prctica comn emplear el trmino variador nicamente al controlador elctrico.Los primeros variadores de esta categora emplearon la tecnologa de lostubos de vaco. Con los aos despus se han ido incorporandodispositivos de estado slido, lo cual ha reducido significativamente el volumen y costo, mejorando la eficiencia y confiabilidad de los dispositivos.Variadores para motores de CC[editar]Estos variadores permiten controlar la velocidad de motores decorriente continuaserie, derivacin, compuesto y deimanes permanentes. Los variadores de velocidad son dispositivos que permiten variar la velocidad de un motor controlado elctricamente. Para el caso de cualquiera de las mquinas anteriores se cumple la siguiente expresin:(1)dondees el Voltaje terminal (V).es la constante de la mquina.Flujo magnticoproducido por el campo (Wb)Velocidad mecnica (rpm).Despejando la velocidad mecnica, se obtiene:(2)Entonces, de (2) puede observarse que la velocidad mecnica de un motor de CC es directamente proporcional al voltaje terminal (VT) e inversamente proporcional al flujo magntico (FM), el cual a su vez depende de la corriente de campo (IF). Aprovechando esta situacin es que este tipo de variadores puede controlar la velocidad de un motor de CC: controlando su voltaje terminal, o bien, manipulando el valor de la corriente de campo.Variadores por corrientes de Eddy[editar]Un variador de velocidad por corrientes de Eddy consta de un motor de velocidad fija y un embrague de corrientes de Eddy. El embrague contiene un rotor de velocidad fija (acoplado al motor) y un rotor de velocidad variable, separados por un pequeo entrehierro. Se cuenta, adems, con una bobina de campo, cuya corriente puede ser regulada, la cual produce un campo magntico que determinar el par mecnico transmitido del rotor de entrada al rotor de salida. De esta forma, a mayor intensidad de campo magntico, mayor par y velocidad transmitidos, y a menor campo magntico menores sern el par y la velocidad en el rotor de salida. El control de la velocidad de salida de este tipo de variadores generalmente se realiza por medio de lazo cerrado, utilizando como elemento de retroalimentacin un tacmetro de CA.Variadores de deslizamiento[editar]Este tipo de variadores se aplica nicamente para los motores de induccin de rotor devanado. En cualquiermotor de induccin, la velocidad mecnica (nM) puede determinarse mediante la siguiente expresin:(3)Donde s es el deslizamiento del motor, cuyo valor oscila entre 0 y 1. De esta forma, a mayor deslizamiento, menor velocidad mecnica del motor. El deslizamiento puede incrementarse al aumentar laresistenciadel devanado del rotor, o bien, al reducir elvoltajeen el devanado del rotor. De esta forma es que puede conseguirse el control de la velocidad en los motores de induccin de rotor devanado. Sin embargo, este tipo de variadores es de menor eficiencia que otros, razn por la cual en la actualidad tiene muy poca aplicacin.Variadores para motores de CA[editar]Artculo principal:Variador de frecuenciaLos variadores de frecuencia (siglas AFD ,del inglsAdjustable Frecuency Drive; o bien VFDVariable Frecuency Drive) permiten controlar la velocidad tanto de motores de induccin (asncronos dejaula de ardillao derotor devanado), como de los motores sncronos mediante el ajuste de la frecuencia de alimentacin al motor. Para el caso de unmotor sncrono, la velocidad se determina mediante la siguiente expresin:(4) Cuando se trata de motores de induccin, se tiene:(5)donde:velocidad sncrona (rpm)velocidad mecnica (rpm)frecuencia de alimentacin (Hz)deslizamiento (adimensional)nmero de polos.Como puede verse en las expresiones (4) y (5), la frecuencia y la velocidad son directamente proporcionales, de tal manera que al aumentar la frecuencia de alimentacin al motor, se incrementar la velocidad de la flecha, y al reducir el valor de la frecuencia disminuir la velocidad del eje. Por ello es que este tipo de variadores manipula la frecuencia de alimentacin al motor a fin de obtener el control de la velocidad de la mquinaEstos variadores mantienen la razn Voltaje/ Frecuencia (V/Hz) constante entre los valores mnimo y mximos de la frecuencia de operacin, con la finalidad de evitar lasaturacin magnticadel ncleo del motor y adems porque el hecho de operar el motor a un voltaje constante por encima de una frecuencia dada (reduciendo la relacin V/Hz) disminuye el par del motor y la capacidad del mismo para proporcionar potencia constante de salida.