Variadores de frecuencia (VFD): guía de selección para compradores

Cómo elegir un variador de frecuencia: VFD frente a arrancador suave y arranque directo, dimensionado por la corriente del motor, regímenes de sobrecarga, modos de control, longitud de cable y armónicos, frenado y los errores de instalación que destruyen variadores.

1. Qué hace un variador y cuándo se amortiza

Un variador de frecuencia (VFD, también llamado inversor) convierte la energía de red de frecuencia fija en una salida de frecuencia y tensión variables. Como la velocidad síncrona de un motor de inducción es proporcional a la frecuencia de alimentación, controlar la frecuencia es controlar la velocidad — y esa única capacidad aporta tres ventajas a la vez: ahorro energético en cargas de par variable, arranque suave mecánico sin corriente de inserción y control de proceso (ritmo de cintas, presión de bombas, caudal de ventiladores).

El VFD se amortiza antes en ventiladores centrífugos, soplantes y bombas, donde el par sigue el cuadrado de la velocidad y la potencia el cubo: un ventilador al 80% de velocidad consume aproximadamente la mitad de potencia. En cargas de par constante (cintas, extrusoras) el ahorro es menor, pero el arranque suave y el control de velocidad siguen justificando el variador en la mayoría de las instalaciones.

2. VFD frente a arrancador suave frente a arranque directo

Los tres arrancan un motor, pero no son intercambiables. Un arrancador suave solo rampa la tensión durante el arranque y luego devuelve el motor a la red plena; no puede variar la velocidad de marcha. El arranque directo (DOL) aplica tensión plena de inmediato: lo más barato, pero con 6–8 veces la corriente nominal y choque mecánico total.

OpciónControl de velocidad en marchaCorriente de arranqueAhorro en ventiladores/bombasUso típico
Arranque directo (DOL)No6–8 × InNingunoMotores pequeños, arranques esporádicos
Arrancador suaveNo2–3 × In (rampado)NingunoMotores grandes, arranques poco frecuentes
Variador de frecuenciaSí (0 a ~2 velocidades base)Corriente nominal, sin pico de inserción20–60% en cargas de par variableControl de proceso + ahorro energético

Regla práctica: si el motor solo necesita una velocidad fija y arranca unas pocas veces al día, la opción económica es el arrancador suave. Si la velocidad debe variar, o los arranques son frecuentes, el variador es la única herramienta correcta.

3. Cómo dimensionar un VFD para su motor

Dimensione el variador por la corriente a plena carga del motor (FLA), no por sus kilovatios. Motores de la misma potencia pueden consumir corrientes muy distintas según el número de polos, y la FLA de placa es la corriente que el variador debe transportar de forma continua. Dos reglas:

Verifique también la alimentación: existen variadores de entrada monofásica 220 V para motores pequeños, pero por encima de unos 2,2–3 kW lo normal es la entrada trifásica — y un motor monofásico de 220 V no puede alimentarse desde un variador estándar con salida trifásica.

4. Tabla de referencia de dimensionado

Motores trifásicos típicos de 4 polos y 380–400 V. Verifique siempre la placa real del motor; esta tabla no la sustituye.

Potencia del motorFLA aprox. (400 V)Variador sugerido
0,75 kW~2,2 AVariador 1,5 kW (clase 2,2 A)
1,5 kW~3,7 AVariador 1,5 kW
2,2 kW~5,0 AVariador 2,2 kW
3,0 kW~6,9 AVariador 3,7 kW
4,0 kW~8,8 AVariador 5,5 kW
5,5 kW~11,5 AVariador 7,5 kW
7,5 kW~15,5 AVariador 11 kW
11 kW~21,5 AVariador 15 kW
15 kW~29 AVariador 18,5 kW
18,5 kW~35 AVariador 22 kW

5. Modos de control: V/F frente a vectorial sin sensor

El control V/F (escalar) mantiene una relación tensión/frecuencia fija. Es barato, estable y permite alimentar varios motores desde un variador: suficiente para ventiladores, bombas y la mayoría de cintas. Su punto débil es el par a baja velocidad: por debajo de unos 5 Hz no sostiene el par pleno.

El control vectorial sin sensor estima el flujo del rotor y entrega par pleno hasta velocidades muy bajas con respuesta rápida: la opción correcta para elevadores, bobinadoras y cualquier carga que deba mantener posición o par a baja velocidad. Exige puesta en marcha del variador (autoajuste de parámetros del motor) y un cable de motor dentro de la longitud recomendada.

6. Instalación: los errores que destruyen variadores

7. Protección y el resto del cuadro

Un variador se protege a sí mismo y al motor contra sobrecorriente, sobretensión, subtensión, falta de fase, sobrecarga y sobretemperatura — pero no es un dispositivo de aislamiento. Una instalación completa sigue necesitando protección del circuito aguas arriba (un interruptor automático o un interruptor de potencia dimensionado a la corriente de entrada del variador), un seccionador local y una tierra conforme a EMC con un puente corto y ancho desde el variador a la placa posterior del cuadro.

Para la protección térmica del propio motor, lo mejor es el relé térmico electrónico interno del variador. Si un protector de motor o contactor se monta aguas arriba como conmutador de seguridad, solo debe operarse con la salida del variador deshabilitada — nunca como dispositivo de marcha/paro. El resto del cuadro de control de motor alrededor del variador — contactores de CA para bypass y circuitos auxiliares, control industrial para señalización — sigue siendo práctica estándar; solo cambian las reglas de conmutación.

8. Lista rápida de selección

Preguntas frecuentes

¿Puede un VFD accionar cualquier motor de inducción trifásico?

La mayoría de los motores de inducción trifásicos estándar pueden funcionar con un variador, pero hay dos comprobaciones. Primera: el aislamiento debe soportar la forma de onda PWM del variador — motores muy antiguos o rebobinados pueden necesitar una reactancia de salida o un motor con aislamiento reforzado (clase F o superior). Segunda: funcionar muy por debajo de la velocidad base eleva el calentamiento de los devanados — verifique el par continuo admisible a la velocidad mínima prevista y use refrigeración forzada (motor con ventilador independiente) si va a funcionar largo tiempo a baja velocidad.

¿Por qué no puedo poner un contactor entre el VFD y el motor?

Abrir un contactor en la salida del variador en marcha corta un circuito inductivo vivo sin camino para la corriente — la sobretensión resultante dispara el variador o daña su etapa de salida. La conmutación del motor debe hacerse en el lado de alimentación y solo después de deshabilitar la salida del variador. Si realmente se requiere un contactor de bypass, enclávelo de modo que la transferencia sea imposible mientras el variador está modulando.

¿Cuánta energía ahorra realmente un VFD?

En ventiladores centrífugos y bombas el ahorro es grande porque la potencia crece con el cubo de la velocidad: el 80% de velocidad necesita aproximadamente la mitad de potencia, así que en ciclos que realmente varían, ahorrar un 20–40% de energía es habitual. En cargas de par constante, como cintas, el ahorro a plena velocidad es pequeño y viene sobre todo de eliminar pérdidas por estrangulación y amortiguación. Variadores con lazo de control pobre, motores sobredimensionados girando a velocidad fija, o servicio a velocidad constante ahorrarán poco — mida el perfil de carga antes de prometer cifras.

¿Necesito una resistencia de frenado?

Solo cuando la carga devuelve energía al variador más rápido de lo que las pérdidas la absorben: elevadores descendentes, desbobinadoras, centrifugadoras y ventiladores de alta inercia que deben decelerar rápido. El síntoma de necesitarla son los disparos por sobretensión al decelerar. La unidad y la resistencia de freno se dimensionan por el par y el ciclo de frenado, no por los kW del motor — una resistencia infravalorada se sobrecalienta y falla, mientras que una sobredimensionada nunca alcanza su disipación nominal.

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