Por qué son los variadores de velocidad son clave en aplicaciones de calefacción, ventilación y aire acondicionado

La Agencia Internacional de la Energía (IEA) estima que duplicar el rendimiento energético de los sistemas de aire acondicionado para 2050 evitaría que la demanda mundial de electricidad tuviera un incremento de 1 300 GW y ahorraría hasta 2,9 billones de dólares. Pero ¿qué hacer para obtener estos ahorros de energía? Un modo de hacer que los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado tengan mayor rendimiento es mediante el empleo de variadores de velocidad, como explica Marek Lukaszczyk, responsable de marketing para Europa y Oriente Próximo de WEG, el fabricante mundial de motores eléctricos y sistemas de accionamiento.

Cada vez más, los variadores de velocidad se conectan a más motores eléctricos en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado porque pueden permitir importantes ahorros de energía. Esto se debe a la regulación de la velocidad que ofrecen. En las aplicaciones en las que se emplean reductores o correas de transmisión para reducir la velocidad, el motor eléctrico sigue aún funcionando a plena velocidad. En cambio, el empleo de un variador de velocidad permite reducir la velocidad del motor. La ventaja que esto aporta es que el motor eléctrico consume menos corriente. Esto, a su vez, conlleva un menor consumo energético, con la consiguiente reducción de los costes.

Sin embargo, ésta no es la única razón por la cual los variadores de velocidad constituyen la mejor opción para los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

Modulación de capacidad óptima

Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado están concebidos para funcionar a plena carga, a pesar de que esto ocurre durante periodos relativamente cortos a lo largo del año. Por ello, uno de los modos más efectivos de mejorar el rendimiento de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado es hacer uso de un variador de velocidad. El variador de velocidad puede emplearse para regular la velocidad de uno o varios motores en función de las necesidades de carga. Así pueden obtenerse importantes reducciones en el consumo eléctrico.

Control preciso

El empleo de los variadores de frecuencia en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado aporta un control de velocidad más preciso. Un sistema que emplea un variador de velocidad puede efectuar una regulación más precisa de una gama más amplia de caudales y presiones, reduciendo al mismo tiempo el consumo de energía y el desgaste de la bomba. Por ejemplo, un sensor de presión en un conducto de aire puede aportar la realimentación a un regulador PID para comparar la presión medida con la presión deseada, optimizando la presión mediante la regulación de la velocidad del ventilador. Además de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, la regulación proporcional puede también aplicarse a los ventiladores de las torres de refrigeración y a las bombas de los enfriadores de agua.

Un variador de velocidad para regular varios motores eléctricos

En algunos sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado se puede emplear un variador de velocidad para regular varios motores. La única condición es que se apliquen unos principios de diseño adecuados, especialmente incorporando la suficiente protección contra las sobrecargas para cada motor. Esto es necesario porque el variador de velocidad sólo puede detectar la carga total, y no la carga individual de cada motor en términos de corriente consumida. Debe también tenerse en cuenta que no todo tipo de dispositivo de protección contra sobrecargas puede aplicarse al variador de velocidad. Y un cálculo adecuado del variador de velocidad es también necesario.

Pero cuando puedan cumplirse estas condiciones, el empleo de un solo variador de velocidad para regular varios motores aporta ventajas de mayor alcance que la simple reducción de los costes. Para empezar, la complejidad del sistema de control se reduce, así como el tamaño del cuadro de mando.

Monitorización a través de redes de comunicación

Si la integración de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado en redes de transmisión de datos es una necesidad, los variadores de velocidad constituyen una buena opción. El único requisito será la incorporación de la tarjeta de comunicación para BACnet, Modbus o la red de transmisión de datos que corresponda. Con esta funcionalidad, los variadores de velocidad pueden transmitir una diversa gama de datos correspondientes al consumo de energía, el estado del equipo y el diagnóstico. Los datos de potencia y consumo de energía están disponibles con la mayoría de los variadores de velocidad modernos. Un importante requisito de los edificios con sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado es tener conocimiento de dónde se emplea la potencia, por lo que la monitorización de estos parámetros permite a los operadores adquirir estos datos y analizarlos.

Por ejemplo, la monitorización del consumo de energía de una unidad de aire acondicionado de un complejo de oficinas o de una sala de conferencias podría indicar variaciones de un mes a otro. Las causas de estas variaciones en los datos pueden ser diversas, entre ellas, los cambios de la temperatura ambiente exterior, del número de ocupantes en el interior, o una sobrecarga de los filtros del equipo, lo que a su vez incrementa la presión en el ventilador.

Con la debida monitorización, el usuario podrá prever determinadas pautas y tendencias, y planificar un mejor mantenimiento para optimizar el rendimiento energético y reducir los gastos. Esta monitorización ayuda también a identificar las causas fundamentales en caso de fallo en un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Con un variador de velocidad conectado a una red de transmisión de datos pueden monitorizarse numerosas alarmas, de modo que el usuario puede adquirir un historial completo del funcionamiento. Tener esta inestimable información también ayuda al equipo de mantenimiento a restablecer lo más pronto posible la operatividad del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

Además, hay otros muchos datos disponibles en la interfaz de transmisión de datos de los últimos variadores de velocidad para sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Estos incluyen desde simples puntos de monitorización como la tensión o la corriente, hasta puntos de análisis de alto nivel como el factor de potencia o los armónicos.

El empleo de variadores de velocidad en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado es mejor para la cuenta de resultados y para el planeta. En las aplicaciones de calefacción, ventilación y aire acondicionado, los variadores de velocidad aportan importantes ahorros de energía, una regulación más precisa y sencilla, y una mejor monitorización en sistemas de redes. Con todas estas ventajas, los variadores de velocidad son la opción evidente para los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.