Practica de Laboratorio 3 by David P Jacobo

Practica 3 Controles by David P Jacobo

PRACTICA Controles by David P Jacobo

UNIDAD 6.

AUTÓMATAS PROGRAMABLES

6.1 Definición y estructura básica.

En nuestros días, los constructores de equipos de control y los ingenieros automatistas no ignoran ya nada referente a los autómatas programables con memoria “ Programable Controllers “ ( PC ). El punto de equilibrio a partir del cual su precio es comparable, o incluso inferior a los tradicionales de lógica cableada disminuye constantemente. En numerosos problemas es conveniente, pues, determinar el modo de gobierno más apropiado y con esta consideración la elección se torna cada vez más hacia los autómatas programables con memoria. Por otro lado se trata, no solamente de una cuestión de precio, sino, también de una mejora en tiempo, flexibilidad incrementada con el manejo, alta fiabilidad, localización y eliminación rápida de fallos, etc. Simultáneamente, el producto final, es decir, la maquina o la instalación equipada con uno de tales autómatas alcanza un nivel tecnológico más elevado.

Origen y perspectivas.

Los autómatas programables aparecieron en los Estados Unidos de América en los años 1969 - 70, y más particularmente en el sector de la industria del automóvil; fueron empleados en Europa alrededor de dos años más tarde. Su fecha de creación coincide, pues con le comienzo de la era del microprocesador y con la generación de la lógica cableada modular.

El autómata es la primera máquina con lenguaje, es decir, un calculador lógico cuyo juego de instrucciones se orienta hacia los sistemas de evolución secuencial. Hay que apreciar que, cada vez más, la universalidad de los ordenadores tiende a desaparecer, el futuro parece abrirse hacia esta nueva clase de dispositivos: maquina para proceso de señales, para la gestión de bases de datos...etc.

El autómata programable es, pues en este sentido un percusor y constituye para los automatistas un esbozo de la maquina ideal.

La creciente difusión de aplicaciones de la electrónica, la fantástica disminución del precio de los componentes, el nacimiento y el desarrollo de los microprocesadores y, sobretodo, la miniaturización de los circuitos de memoria permiten presagiar una introducción de los autómatas programables, cuyo precio es atractivo incluso para equipos de prestaciones modestas, en una inmensa gama de nuevos campos de aplicación.

El autómata programable satisface las exigencias tanto de procesos continuos como discontinuos. Regula presiones, temperaturas, niveles y caudales así como todas las funciones asociadas de temporización, cadencia, conteo y lógica. También incluye una tarjeta de comunicación adicional, el autómata se transforma en un poderoso satélite dentro de una red de control distribuida.

El autómata programable es un aparato electrónico programable por un usuario programador y destinado a gobernar, dentro de un entorno industrial, maquinas o procesos lógicos secuenciales.

Estructura de un autómata programable.

Un autómata programable propiamente dicho está constituido por:

- Un dispositivo de alimentación : que proporciona la transformación de la energía eléctrica suministrada por la red de alimentación en las tensiones continuas exigidas por los componentes electrónicos.

- Una tarjeta procesadora : es el cerebro del autómata programable que interpreta las instrucciones que constituyen el programa grabado en la memoria y deduce las operaciones a realizar.

- Una tarjeta de memoria: contiene los componentes electrónicos que permiten memorizar el programa, los datos ( señales de entrada ) y los accionadores ( señales de salida ).

Por otro lado es necesario utilizar una consola de programación para escribir y modificar el programa, así como para los procesos de puesta a punto y pruebas. Esta consola es. Por el contrario, inútil en la explotación industrial del autómata.

 6.2 Principios de funcionamiento.

Cuando se pone en marcha el PLC se realizan una serie de comprobaciones:

• Funcionamiento de las memorias.
• Comunicaciones internas y externas.
• Elementos de E/S.
• Tensiones correctas de la fuente de alimentación.

Una vez efectuadas estas comprobaciones y si las mismas resultan ser correctas, la CPU... inicia la exploración del programa y reinicializa. Esto último si el autómata se encuentra en modo RUN (marcha), ya que de estar en modo STOP (paro) aguardaría, sin explorar el programa, hasta la puesta en RUN.

Al producirse el paso al modo STOP o si se interrumpe la tensión de alimentación durante un tiempo lo suficientemente largo, la CPU realiza las siguientes acciones:

• Detiene la exploración del programa.
• Pone a cero, es decir, desactiva todas las salidas.

Mientras se está ejecutando el programa, la CPU realiza en sucesivos intervalos de tiempo distintas funciones de diagnóstico (watch-dog en inglés). Cualquier anomalía que se detecte se reflejará en los indicadores de diagnóstico del procesador y dependiendo de su importancia se generará un código de error o se parará totalmente el sistema.

El tiempo total del ciclo de ejecución viene determinado por los tiempos empleados en las distintas operaciones. El tiempo de exploración del programa es variable en función de la cantidad y tipo de las instrucciones así como de la ejecución de subrutinas. El tiempo de exploración es uno de los parámetros que caracteriza a un PLC y generalmente se suele expresar en milisegundos por cada mil instrucciones. Para reducir los tiempos de ejecución, algunas CPU's constan de dos o más procesadores que operan simultáneamente y están dedicados a funciones específicas. También se puede descargar de tareas a la CPU incorporando módulos inteligentes dedicados a tareas específicas.

Para controlar un determinado proceso, el autómata realiza sus tareas de acuerdo con una serie de sentencias o instrucciones establecidas en un programa. Dichas instrucciones deberán haber sido escritas con anterioridad por el usuario en un lenguaje comprensible para la CPU. En general, las instrucciones pueden ser de funciones lógicas, de tiempo, de cuenta, aritméticas, de espera, de salto, de comparación, de comunicación y auxiliares.

Dependiendo del fabricante, los lenguajes de programación son muy diversos, sin embargo, suelen tener alguna relación más o menos directa con los lenguajes Ladder o GRAFCET.

Los programas para autómata pueden realizarse de forma lineal o de forma estructurada. En la programación lineal el programa consta de una serie de instrucciones que se van ejecutando una tras de otra de modo cíclico. Este modo de programación se suele emplear en programas no demasiado complejos o en autómatas que no posean el modo estructurado. Cuando los programas son muy complejos, la programación estructurada es más aconsejable ya que puede dividirse el proceso general en subprogramas con diferentes subprocesos tecnológicos. Otras de las ventajas de este modo de programación es que da un carácter más panorámico al programa, lo que conlleva una más fácil identificación de errores así como una mayor facilidad de comprensión por otros programadores.

Programar un autómata no es realmente algo imposible, pero sí se necesita paciencia. Como ejemplo tenemos un enlace en la sección de enlaces externos que conduce a una página que nos lleva a donde se encuentra un archivo hecho en java con código fuente para que se pueda analizar y comprender de una manera más sencilla cómo funciona un autómata finito determinista (AFD).

6.3 Tipos de PLC.

Los PLC pueden clasificarse, en función de sus características en:

PLC Nano:

Generalmente es un PLC de tipo compacto (es decir, que integra la fuente de alimentación, la CPU y las entradas y salidas) que puede manejar un conjunto reducido de entradas y salidas, generalmente en un número inferior a 100. Este PLC permite manejar entradas y salidas digitales y algunos módulos especiales.

PLC Compacto

Estos PLC tienen incorporada la fuente de alimentación, su CPU y los módulos de entrada y salida en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas entradas y salidas hasta varios cientos (alrededor de 500 entradas y salidas), su tamaño es superior a los PLC tipo Nano y soportan una gran variedad de módulos especiales, tales como:

·         entradas y salidas análogas

·         módulos contadores rápidos

·         módulos de comunicaciones

·         interfaces de operador

·         expansiones de entrada y salid

PLC Modular:

Estos PLC se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador final. Estos son:

·         El Rack

·         La fuente de alimentación

·         La CPU

·         Los módulos de entrada y salida

De estos tipos de PLC existen desde los denominados Micro-PLC que soportan gran cantidad de entradas y salida, hasta los PLC de grandes prestaciones que permiten manejar miles de entradas y salidas.

6.4 Lenguajes de programación.

n lenguaje de programación es un lenguaje formal diseñado para expresar procesos que pueden ser llevados a cabo por máquinas como las computadoras.

Pueden usarse para crear programas que controlen el comportamiento físico y lógico de una máquina, para expresar algoritmos con precisión, o como modo de comunicación humana.

Está formado por un conjunto de símbolos y reglas sintácticas y semánticas que definen su estructura y el significado de sus elementos y expresiones. Al proceso por el cual se escribe, se prueba, se depura, se compila (de ser necesario) y se mantiene el código fuente de un programa informático se le llama programación.

También la palabra programación se define como el proceso de creación de un programa de computadora, mediante la aplicación de procedimientos lógicos, a través de los siguientes pasos:

·         El desarrollo lógico del programa para resolver un problema en particular.

·         Escritura de la lógica del programa empleando un lenguaje de programación específico (codificación del programa).

·         Ensamblaje o compilación del programa hasta convertirlo en lenguaje de máquina.

·         Prueba y depuración del programa.

·         Desarrollo de la documentación.

Existe un error común que trata por sinónimos los términos 'lenguaje de programación' y 'lenguaje informático'. Los lenguajes informáticos engloban a los lenguajes de programación y a otros más, como por ejemplo HTML (lenguaje para el marcado de páginas web que no es propiamente un lenguaje de programación, sino un conjunto de instrucciones que permiten estructurar el contenido de los documentos).

Permite especificar de manera precisa sobre qué datos debe operar una computadora, cómo deben ser almacenados o transmitidos y qué acciones debe tomar bajo una variada gama de circunstancias. Todo esto, a través de un lenguaje que intenta estar relativamente próximo al lenguaje humano o natural. Una característica relevante de los lenguajes de programación es precisamente que más de un programador pueda usar un conjunto común de instrucciones que sean comprendidas entre ellos para realizar la construcción de un programa de forma colaborativa.

6.5 Instrucciones tipo relevador, temporazidores, contadores.

Instrucciones de tipo relé.

Use instrucciones tipo relé (bit) para monitorear y/o controlar bits en un archivo de datos o archivo de función, tales como bits de entrada o bits de palabra de control de temporizador. A continuación se indican las instrucciones que se describen en este capítulo: Estas instrucciones efectúan operaciones en un solo bit de datos. Durante la operación, el procesador puede establecer o restablecer el bit, basado en la continuidad lógica de los renglones de lógica de escalera. Se puede direccionar un bit cuantas veces lo requiera el programa.

Instrucciones de temporizador

En los PLC´s podremos encontrar una variedad de Timers que pueden funcionar como si fueran eléctricos o electrónicos. Los más comunes son los eléctricos los cuales se clasifican en:

• Retardo en la conexión.

• Retardo en la desconexión.

 Los temporizadores permiten según el tiempo indicar las instrucciones de temporizador

Timer On Delay (TON)

Use la instrucción TON para activar y desactivar una salida después que el temporizador ha funcionado durante un intervalo de tiempo preseleccionado. La instrucción TON comienza a acumular el tiempo cuando el renglón se hace verdadero y continúa hasta que ocurre cualquiera de los siguientes eventos:

• El valor acumulado es igual al valor preseleccionado.

• El renglón se hace falso.

• Una instrucción de restablecimiento restablece el temporizador.

• El paso SFC se desactiva.

• El procesador restablece el valor acumulado cuando las condiciones del renglón se hacen falsas independientemente de que el temporizador haya sobrepasado o no el tiempo de espera.

Instrucciones de contador:

En los PLC´s podremos encontrar una variedad de contadores que pueden funcionar como si fueran eléctricos o electrónicos. Los más comunes son los eléctricos los cuales se clasifican en:

• Contador ascendente.

• Contador descendente.

Timer and Counter Reset (RES)

La instrucción RES es una instrucción de salida que restablece un temporizador o contador. La instrucción RES se ejecuta cuando su renglón es verdadero. Usted puede usar un valor preseleccionado negativo en una instrucción CTU o CTD si va a usar la instrucción RES. No obstante, tome en cuenta de que la instrucción RES pone el valor acumulado en cero, lo cual puede establecer el bit .DN y evitar que la instrucción CTU o CTD funcione la próxima vez que se habilite.

6.6 Aplicaciones del PLC en sistemas de control.

El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del hardware y software amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc. Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como:

·         Espacio reducido.

·         Procesos de producción periódicamente cambiantes.

·         Maquinaria de procesos variables.

·         Instalación de procesos complejos y amplios.

·         Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso. Su uso se da en:

·         Maniobra de máquinas

·         Maquinaria industrial de plástico

·         Máquinas transfer

·         Maquinaria de embalajes

·         Maniobra de instalaciones:

·         Instalación de aire acondicionado, calefacción...

·         Instalaciones de segurida.

·         Señalización y control:

·         Chequeo de programas

·         Señalización del estado de procesos

·         Ejemplos de Aplicaciones de un PLC

A) Maniobras de Máquinas

·         Maquinaria industrial del mueble y la madera.

·         Maquinaria en proceso de grava, arena y cemento.

·         Maquinaria en la industria del plástico.

·         Maquinas-herramientas complejas.

·         Maquinaria de ensamblaje.

·         Máquinas de transferencia.

B) Maniobra de Instalaciones

·         Instalaciones de aire acondicionado y calefacción.

·         Instalaciones de seguridad.

·         Instalaciones de almacenamiento y transporte.

·         Instalaciones de plantas embotelladoras.

·         Instalaciones en la industria automotriz

·         Instalación de tratamientos térmicos.

·         Instalaciones de la industria azucarera.

C) Automóvil

·         Cadenas de montaje, soldadura, cabinas de pintura, etc.

·         Máquinas herramientas: Tornos, fresadoras, taladradoras, etc.

D) Plantas químicas y petroquímicas

·         Control de procesos (dosificación, mezcla, pesaje, etc.).

·         Baños electrolíticos, oleoductos, refinado, tratamiento de aguas residuales, etc.

E) Metalurgia

·         Control de hornos, laminado, fundición, soldadura, forja, grúas,

F) Alimentación

·         Envasado, empaquetado, embotellado, almacenaje, llenado de botellas, etc.

G) Papeleras y madereras

·         Control de procesos, serradoras, producción de conglomerados y de laminados, etc.

H) Producción de energía

·         Centrales eléctricas, turbinas, transporte de combustible, energía solar, etc.

I) Tráfico

·         Regulación y control del tráfico, ferrocarriles, etc.

J) Domótica

·         Iluminación, temperatura ambiente, sistemas anti robo, etc.

K) Fabricación de Neumáticos

·         Control de calderas, sistemas de refrigeración, prensas que vulcanizan los neumáticos.

·         Control de las máquinas para el armado de las cubiertas, extrusoras de goma.

·         Control de las máquinas para mezclar goma.

 Las necesidades de la aplicación pueden ser definidas solamente por un análisis detallado del sistema completo. Esto significa que los exámenes detallados deben ser ejecutados en todas las facetas de la maquina u operación del proceso. Una última consideración importante en la aplicación de un PLC es el futuro crecimiento del sistema. Los PLC están diseñados modularmente y por lo tanto con posibilidades de poder expandirse para satisfacer las necesidades de la industria. Es importante que a la aplicación de un PLC se pueda considerar los beneficios de las futuras expansiones

UNIDAD 5 VARIADORES DE VELOCIDAD
           

5.1 DEFINICION Y ESTRUCTURA BASICA

La maquinaria industrial generalmente es accionada a través de motores eléctricos, a velocidades constantes o variables, pero con valores precisos. No obstante, los motores eléctricos generalmente operan a velocidad constante o casi-constante, y con valores que dependen de la alimentación y de las características propias del motor, los cuales no se pueden modificar fácilmente.

Para lograr regular la velocidad de los motores, se emplea un controlador especial que recibe el nombre de variador de velocidad, los mismos se emplean en una amplia gama de aplicaciones industriales, como en ventiladores y equipos de aire acondicionados, equipos de bombeo, bandas y transportadores industriales, elevadores, tornos y fresadoras, etc.

Estos variadores constituyen, además, un producto accesible y conocido dentro de los accionamientos para motores de corriente alterna debido, en gran parte, a las ventajas que estos sistemas de control pueden incorporar a los procesos de producción, además del ahorro de energía que estos proporcionan.


Definición

El Variador de Velocidad (VSD, por sus siglas en inglés Variable Speed Drive) es en un sentido amplio un dispositivo o conjunto de dispositivos mecánicos, hidráulicos, eléctricos o electrónicos empleados para controlar la velocidad giratoria de maquinaria, especialmente de motores. También es conocido como Accionamiento de Velocidad Variable (ASD, también por sus siglas en inglés Adjustable-Speed Drive). De igual manera, en ocasiones es denominado mediante el anglicismo Drive, costumbre que se considera inadecuada.

Un variador de velocidad puede consistir en la combinación de un motor eléctrico y el controlador que se emplea para regular la velocidad del mismo. La combinación de un motor de velocidad constante y de un dispositivo mecánico que permita cambiar la velocidad de forma continua (sin ser un motor paso a paso) también puede ser designado como variador de velocidad.

5.2 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE UN VARIADOR

Aceleración controlada

La aceleración del motor se controla mediante una rampa de aceleración lineal o en «S».

Generalmente, esta rampa es controlable y permite por tanto elegir el tiempo de aceleración adecuado para la aplicación.

Variación de velocidad

Un variador de velocidad no puede ser al mismo tiempo un regulador. En este caso, es un sistema, rudimentario, que posee un mando controlado mediante las magnitudes eléctricas del motor con amplificación de potencia, pero sin bucle de realimentación: es lo que se llama «en bucle abierto».

La velocidad del motor se define mediante un valor de entrada (tensión o corriente) llamado consigna o referencia. Para un valor dado de la consigna, esta velocidad puede variar en función de las perturbaciones (variaciones de la tensión de alimentación, de la carga, de la temperatura). El margen de velocidad se expresa en función de la velocidad nominal.

Regulación de la velocidad

Un regulador de velocidad es un dispositivo controlado (figura 1). Posee un sistema de mando con amplificación de potencia y un bucle de alimentación: se denomina, «bucle abierto».

La velocidad del motor se define mediante una consigna o referencia.

El valor de la consigna se compara permanentemente con la señal de alimentación, imagen de la velocidad del motor. Esta señal la suministra un generador tacométrico o un generador de impulsos colocado en un extremo del eje del motor.

Si se detecta una desviación como consecuencia de una variación de velocidad, las magnitudes aplicadas al motor (tensión y/o frecuencia) se corrigen automáticamente para volver a llevar la velocidad a su valor inicial.

Gracias a la regulación, la velocidad es prácticamente insensible a las perturbaciones.

La precisión de un regulador se expresa generalmente en % del valor nominal de la magnitud a regular.

Deceleración controlada

Cuando se desconecta un motor, su deceleración se debe únicamente al par resistente de la máquina (deceleración natural). Los arrancadores y variadores electrónicos permiten controlar la deceleración mediante una rampa lineal o en «S», generalmente independiente de la rampa de aceleración.

Esta rampa puede ajustarse de manera que se consiga un tiempo para pasar de la velocidad de régimen fijada a una velocidad intermediaria o nula:

- Si la deceleración deseada es más rápida que la natural, el motor debe de desarrollar un par resistente que se debe de sumar al par resistente de la máquina; se habla entonces de frenado eléctrico, que puede efectuarse

reenviando energía a la red de alimentación, o disipándola en una resistencia de frenado.

- Si la deceleración deseada es más lenta que la natural, el motor debe desarrollar un par motor superior al par resistente de la máquina y continuar arrastrando la carga hasta su parada.

Inversión del sentido de marcha

La mayoría de los variadores actuales tienen implementada esta función. La inversión de la secuencia de fases de alimentación del motor se realiza automáticamente o por inversión de la consigna de entrada, o por una orden lógica en un borne, o por la información transmitida a mediante una red.

Frenado

Este frenado consiste en parar un motor pero sin controlar la rampa de desaceleración. Con los arrancadores y variadores de velocidad para motores asíncronos, esta función se realiza de forma económica inyectando una corriente continua en el motor, haciendo funcionar de forma especial la etapa de potencia. Toda la energía mecánica se disipa en el rotor de la máquina y, por tanto, este frenado sólo puede ser intermitente. En el caso de un variador para motor de corriente continua, esta función se realiza conectando una resistencia en bornes del inducido.

Protección integrada

Los variadores modernos aseguran tanto la protección térmica de los motores como su propia protección. A partir de la medida de la corriente y de una información sobre la velocidad (si la ventilación del motor depende

de su velocidad de rotación), un microprocesador calcula la elevación de

temperatura de un motor y suministra una señal de alarma o de desconexión en caso de calentamiento excesivo.

Además, los variadores, y especialmente los convertidores de frecuencia, están dotados de protecciones contra:


los cortocircuitos entre fases y entre fase y tierra,


las sobretensiones y las caídas de tensión,


los desequilibrios de fases,


el funcionamiento en monofásico.


5.3 TIPOS DE VARIADORES

En términos generales, puede decirse que existen tres tipos básicos de variadores de velocidad: mecánicos, hidráulicos y eléctrico – electrónicos siendo los mecánicos los variadores más antiguos, estos fueron empleados originalmente para controlar la velocidad de las ruedas hidráulicas de molinos, así como la velocidad de las máquinas de vapores. Los variadores de velocidad mecánicos e hidráulicos generalmente son conocidos como transmisiones cuando se emplean en vehículos, equipo agroindustrial o algunos otros tipos de maquinaria.

Variadores mecánicos

• Variador de paso ajustable: Este dispositivo emplea poleas y bandas en las cuales el diámetro de una o más poleas puede ser modificado.

• Variador de tracción: Transmite potencia a través de rodillos metálicos. La relación de velocidades de entrada/salida se ajusta moviendo los rodillos para cambiar las áreas de contacto entre ellos y así la relación de transmisión.

Variadores hidráulicos

• Variador hidrostático: Consta de una bomba hidráulica y un motor hidráulico (ambos de desplazamiento positivo). Una revolución 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 regulación de una válvula de control, o bien, cambiando el desplazamiento de la bomba o el motor.

• Variador hidrodinámico: Emplea aceite hidráulico para transmitir par mecánico entre un impulsor de entrada (sobre un eje de velocidad constante) y un rotor de salida (sobre un eje de velocidad ajustable). También llamado acoplador hidráulico de llenado variable.

• Variador hidroviscoso: Consta de uno o más discos conectados con un eje de entrada, los cuales estará en contacto físico (pero no conectados mecánicamente) con uno o más discos conectados al eje de salida. El par mecánico (torque) se transmite desde el eje de entrada al de salida a través de la película de aceite entre los discos. De esta forma, el par transmitido es proporcional a la presión ejercida por el cilindro hidráulico que presiona los discos.

Variadores eléctrico-electrónicos

Los variadores eléctrico-electrónicos incluyen tanto el controlador como el motor eléctrico, sin embargo es práctica común emplear el término variador únicamente al controlador eléctrico. Los primeros variadores de esta categoría emplearon la tecnología de los tubos de vacío. Con los años después se han ido incorporando dispositivos de estado sólido, lo cual ha reducido significativamente el volumen y costo, mejorando la eficiencia y confiabilidad de los dispositivos.

Existen cuatro categorías de variadores de velocidad eléctrico-electrónicos:

• Variadores para motores de Corriente Continua: Estos variadores permiten controlar la velocidad de motores de corriente continua serie, derivación, compuesto y de imanes permanentes.

• Variadores 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 pequeño entrehierro. Se cuenta, además, con una bobina de campo, cuya corriente puede ser regulada, la cual produce un campo magnético que determinará el par mecánico transmitido del rotor de entrada al rotor de salida. De esta forma, a mayor intensidad de campo magnético, mayor par y velocidad transmitidos, y a menor campo magnético menores serán 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 retroalimentación un tacómetro de Corriente Alterna.

• Variadores de deslizamiento: Este tipo de variadores se aplica únicamente para los motores de inducción de rotor devanado.

• Variadores para motores de Corriente Alterna (también conocidos como variadores de frecuencia): Estos variadores permiten controlar la velocidad tanto de motores de inducción (asíncronos de jaula de ardilla o de rotor devanado), como de los motores síncronos mediante el ajuste de la frecuencia de alimentación al motor.

5.4 PROTOCOLOS DE COMUNICACION

5.5 APLICACIONES TIPICAS

Aplicaciones de los Variadores de Velocidad

Los Variadores de Velocidad son aplicados, fundamentalmente, en los siguientes tipos de máquinas:

• Transportadoras: Controlan y sincronizan la velocidad de producción de acuerdo al tipo de producto que se transporta, para dosificar, para evitar ruidos y golpes en transporte de botellas y envases, para arrancar suavemente y evitar la caída del producto que se transporta, etc.

• Bombas y ventiladores centrífugos: Controlan el caudal, uso en sistemas de presión constante y volumen variable. En este caso se obtiene un gran ahorro de energía porque el consumo varía con el cubo de la velocidad, o sea que para la mitad de la velocidad, el consumo es la octava parte de la nominal.

• Bombas de desplazamiento positivo: Control de caudal y dosificación con precisión, controlando la velocidad. Por ejemplo en bombas de tornillo, bombas de engranajes. Para transporte de pulpa de fruta, pasta, concentrados mineros, aditivos químicos, chocolates, miel, barro, etc.

• Ascensores y elevadores: Para arranque y parada suaves manteniendo la cupla del motor constante, y diferentes velocidades para aplicaciones distintas.

• Extrusoras: Se obtiene una gran variación de velocidades y control total de de la cupla del motor.

• Centrífugas: Se consigue un arranque suave evitando picos de corriente y velocidades de resonancia.

• Prensas mecánicas y balancines: Se consiguen arranques suaves y mediante velocidades bajas en el inicio de la tarea, se evitan los desperdicios de materiales.

• Máquinas textiles: Para distintos tipos de materiales, inclusive para telas que no tienen un tejido simétrico se pueden obtener velocidades del tipo random para conseguir telas especiales.

• Compresores de aire: Se obtienen arranques suaves con máxima cupla y menor consumo de energía en el arranque.

• Pozos petrolíferos: Se usan para bombas de extracción con velocidades de acuerdo a las necesidades del pozo.

Aplicaciones industriales

La instalación de los variadores de velocidad nace de dos motivos principales: el mejoramiento en el proceso de operación del equipo y el ahorro de energía eléctrica. Su instalación puede conllevar los dos fines o solamente uno, para esto es importante conocer los procesos industriales y sus necesidades, lo que implica conocer los tipos y clases de carga que existen, y que básicamente se dividen en tres:

• Carga de par constante: Es la carga que demanda del motor un par constante en cualquier rango de velocidad en que éste trabaje. En este tipo de carga el motivo principal para la aplicación de los variadores de velocidad es la optimización del proceso y rara vez hay ahorro de energía.

• Carga de par variable: Es el tipo de carga en la que las necesidades del par disminuyen conforme lo hace la velocidad del motor, y por consiguiente las de la carga también disminuyen. Este tipo de carga se encuentra comúnmente en las aplicaciones de flujo variable, como ventiladores, bombas centrífugas, agitadores y compresores axiales. En este caso el variador de velocidad ofrece grandes oportunidades de ahorro de energía, pues los requerimientos de potencia disminuyen conforme lo hace la velocidad del motor.

• Carga de potencia constante: Es la carga donde no importa la velocidad a que está girando el motor, para demandar la potencia máxima, pues así lo exige la carga. Este tipo de carga se encuentra básicamente en máquinas herramientas, bobinadoras, dobladoras, troqueladoras y bombas centrífugas de alta inercia. En estas cargas difícilmente se puede obtener ahorro de energía, debido a que el proceso exige el máximo de potencia en cualquier rango de velocidad.

Ventajas

Entre las diversas ventajas para el control del proceso que proporciona el empleo de Variadores de Velocidad destacan:

• Operaciones más suaves.
• Control de la aceleración.
• Distintas velocidades de operación para cada fase del proceso.
• Compensación de variables en procesos variables.
• Permitir operaciones lentas para fines de ajuste o prueba.
• Ajuste de la tasa de producción.
• Permitir el posicionamiento de alta precisión.
• Control del Par motor (torque).

La ventaja principal de los variadores de velocidad es que disminuye los consumos de energía en algunos de los procesos que controla, dando como resultado considerables disminuciones en los costos de operación.