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Variadores de velocidad: todo lo que necesitas saber sobre las cajas reductoras

Variadores de velocidad: todo lo que necesitas saber sobre las cajas reductoras
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Elevadores, máquinas transportadoras y bandas industriales, fresadoras y tornos, equipos de bombeo… las aplicaciones de los variadores de velocidad son numerosas y muy visibles en el día a día, tanto en el ámbito industrial como en el ámbito común.

Conocidos también por las siglas ASD, que responden a su nombre en inglés (‘Adjustable-Speed Drive’, Accionamiento de Velocidad Variable), se trata de dispositivos o conjuntos de ellos que se utilizan para gestionar la velocidad que alcanza un motor en su acción de giro.

Aunque su aplicación abarca también a otro tipo de maquinaria giratoria, se emplean de forma mayoritaria en motores.

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Qué es un variador de velocidad o accionamiento de velocidad variable

Un variador de velocidad es el equipo utilizado en sistemas de accionamiento electromecánicos para controlar la velocidad y el par del motor de CA variando la frecuencia y el voltaje de entrada del motor. Los variadores de velocidad pueden ser: eléctricos, hidráulicos, mecánicos o incluso electrónicos.

Gracias a ellos puede controlarse la velocidad a la que opera un motor de una forma precisa y constante. De otro modo, la maquinaria que utiliza estos mecanismos y motores trabajaría de acuerdo con sus características propias y con el abastecimiento que recibiese, lo que podría resultar altamente inefectivo.

Los variadores de velocidad son equipos utilizados en sistemas de accionamiento electromecánicos para controlar la velocidad que alcanza un motor en su acción de giro

Además de las aplicaciones industriales, las cajas reductoras de velocidad para motores eléctricos se utilizan también en equipos de aire acondicionado, grandes ventiladores o máquinas industriales de llenado.

Muchos de los variadores de velocidad existentes operan gracias a dos dispositivos: un motor eléctrico y el controlador que regula su velocidad.

De esta forma se hace posible alterar la velocidad hasta alcanzar la que resulte más interesante y eficiente en cada momento, y además hacerlo de una forma continua, prescindiendo del sistema de motor paso a paso.

El regulador de velocidad para motores tiene un importante componente de seguridad, ya que controla la velocidad máxima que puede alcanzar en un momento concreto el motor, impidiendo que alcance demasiadas revoluciones, algo que puede averiar el motor además de resultar ineficiente.

Para saber más: ¿Qué motores son mejores para altas velocidades: motores paso a paso o motores servo?

Qué tipos de variadores de velocidad existen

Variadores mecánicos

  • Variador de paso ajustable. Este tipo de variador de velocidad utiliza bandas y poleas.

El diámetro de al menos una de ellas puede ser cambiado para obtener la relación entre ambas que resulte más eficiente.

  • Variador de tracción. Los rodillos metálicos de este tipo de controlador de velocidad son los encargados de transmitir la potencia.

Al mismo tiempo, moviéndolos se cambia la relación de transmisión de las áreas de contacto que tienen, o entre la velocidad de entrada y la velocidad de salida.

Variadores eléctrico-electrónicos

  • Variadores de frecuencia o variadores para motores de corriente alterna (CA). Se emplean tanto motores síncronos como en motores de inducción, ya sean de rotor devanado o asíncronos de jaula de ardilla.

En el caso de los motores síncronos la regulación se efectúa ajustando la frecuencia de alimentación al motor.

  • Variadores de velocidad para motores de corriente continua (CC). Aunque este tipo de variadores constan tanto de motor eléctrico como de controlador, a menudo se denomina variadores solo a los controladores eléctricos.

Con estos dispositivos es posible llevar un control de la velocidad a la que trabajan los motores de corriente continua serie, de imanes permanentes, derivación y compuesto.

  • Variadores de velocidad por corrientes de Eddy. Este tipo de variador está formado por un motor que tiene una velocidad fija y por un embrague de corrientes de Eddy. Dos rotores, uno de velocidad fija añadido al motor, y otro de velocidad variable, forman parte del embrague.

Su funcionamiento se basa en el accionamiento regulado de una bobina de campo, que genera un campo magnético que se transmite al rotor de entrada, y éste a su vez lo traslada al rotor de salida.

Cuanto mayor sea la intensidad generada por el campo magnético, mayores serán también la velocidad y el par transmitidos. Mediante un tacómetro de CA se controlará la velocidad de salida.

  • Variadores de deslizamiento. Este tipo de variador de frecuencia tiene pocas aplicaciones en la actualidad debido a que sido superado en eficiencia por otros.

En la actualidad los variadores de deslizamiento pueden utilizarse para motores de inducción de rotor devanado.

Variadores hidráulicos

  • Variador hidrodinámico. El variador de velocidad hidrodinámico, conocido también como acoplador hidráulico de llenado variable, comunica mediante par mecánico un rotor de salida con un impulsor de entrada utilizando aceite hidráulico.

El impulsor de entrada debe estar sobre un eje de velocidad constante, mientras que el rotor de salida trabajará sobre un eje de velocidad ajustable.

  • Variador hidrostático. El variador hidrostático permite el control de la velocidad gracias a una válvula de control. Consiste en un motor hidráulico acompañado por una bomba hidráulica, los dos con desplazamiento positivo.

Tiene establecida una relación predeterminada entre cada revolución del motor o de la bomba y el volumen del fluido que se está utilizando en cada momento.

Otra forma que ofrece este dispositivo de regular las revoluciones es cambiando el desplazamiento del motor o de la bomba.

  • Variador hidroviscoso. Estos variadores de velocidad utilizan discos tanto de de entrada como de salida que se separan por una película de aceite.

Estos se conectan y el torque es el encargado de realizar la transmisión por medio de la película de aceite.

Así, el par que se transmite resulta conocido y es previsible, ya que responde de forma proporcional a la presión que el el cilindro hidráulico está efectuando sobre los discos.

Ventajas de emplear motorreductores

El uso de motorreductores para maquinarias de muy diverso tipo está justificado por el amplio número de ventajas que ofrecen:

  • Controlar la velocidad a la que trabaja un motor permite prolongar su vida útil porque se evita el realizar operaciones bruscas, algo que a largo plazo puede causarle un grave daño.
  • Los variadores de velocidad y las cajas reductoras de velocidad para motores eléctricos permiten un uso de los motores con elevada eficiencia; la tasa de producción se ajusta en cada momento.
  • A esto hay que sumar que el rendimiento es máximo con respecto al consumo, ya que puede trabajarse a distintas velocidades para cada fase, en lugar de una sola constante, y siempre realizando operaciones con cambios suaves de revoluciones.
  • El control del par motor favorece el ahorro de energía.
  • Un motorreductor también facilita la realización de comprobaciones, pruebas y ajustes reduciendo las revoluciones para ello.

En el sector de la automoción los motorreductores son muy útiles en materia de seguridad cuando se produce un cambio de carga o cuando se trabaja en vacío. La razón es que pueden evitar que se inyecte una cantidad excesiva de combustible en los cilindros del motor, de manera que las revoluciones, en lugar de presentar cambios bruscos, se mantengan dentro de unas variables constantes.

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