Para todos los beneficios de
control de procesos y ahorro de energía, los variadores de frecuencia variable
(VFD) tienen también desventajas. Cuando estos variadores caen, puede parar
todo un proceso industrial. Para evitar estas costosas paradas, los ingenieros
deben evaluar cuidadosamente la fiabilidad de configurar un sistema de
variador.
La verdad es, sin embargo, que la
electrónica de potencia es muy fiable desde hace algunos años. Por diseño,
manejan picos de voltaje, afluencia de corriente, armónicos y otras
distorsiones de potencia que se producen durante la operación del VFD. Sus
controles también pueden prevenir daños por las condiciones eléctricas o apagar
el variador completamente si las distorsiones de potencia se elevan a niveles
inseguros.
Los cables no tienen tales
protecciones y pueden fallar si se someten a condiciones eléctricas que generan
mayores niveles de voltaje de lo que las capas de aislamiento pueden tolerar.
Los cables en configuraciones industriales pueden también experimentar cargas
mecánicas y exposiciones químicas que llevan a fallos y daños prematuros.
Afortunadamente, es posible
eludir fallos en cables relacionados con los VFD y las paradas asociadas
poniendo atención a unos pocos detalles en los cables. El rendimiento total del
sistema también mejorará en muchos casos. Debemos tener en cuenta lo siguiente:
Materiales correctos
No todos los
materiales aislados y encamisados se comportan igual en relación al rendimiento
eléctrico. Por ello es importante utilizar materiales de cable específicos para
los requerimientos de la aplicación VFD.
Incluso en
aplicaciones de VFD de media potencia, por ejemplo, se corre el riesgo de daños
por golpes de voltaje y otras distorsiones de potencia. En estos casos, consideremos
los cables VFD hacen uso de capas semiconductoras entre los conductores y el
aislamiento primario. Los sistemas de aislamiento semiconductores se han
empleado desde hace décadas en los cables de alto voltaje usados para
distribución de potencia. Más recientemente, se han aplicado a los cables VFD
para proteger contra el daño eléctrico.
El
aislamiento semiconductor trabaja aliviando la descarga de corona y puntos
altos de tensión eléctrica en aislamiento primario. El resultado es una
fiabilidad de cable en gran medida mejorada, vida extendida e incremento en las
propiedades de resistencia dieléctrica.
Otros
desafíos en las aplicaciones VFD implican recorridos de cable largos, que son
cada vez más comunes en las instalaciones de fabricación modernas. Debido a que
las cargas de capacitancia se incrementan con la longitud, estos recorridos
largos de cable han incrementado el riesgo de condiciones de sobrecarga que
pueden disparar los sistemas de protección del VFD.
El uso de
cables de aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) puede minimizar el
riesgo.
El aislamiento
XLPE tiene una constante dieléctrica relativamente inferior que reduce el
efecto capacitivo en recorridos de cable largos. XLPE también tiene excelentes
propiedades termoeléctricas que permiten al aislamiento XLPE resiste el calor
generado por las condiciones de sobrecorriente.
Rendimiento mecánico
Con VFDs
típicamente instalados en ambientes de factoría, los cables deben estar
fabricados para resistir abuso mecánico y exposiciones ambientales. Algunos de
los atributos mecánicos en instalaciones VFD incluyen:
·
Flexibilidad: La flexibilidad realzada en todo
el ciclo de vida del cable. Durante la instalación, la flexibilidad hace el
manejo y enrutamiento más fácil. Durante el uso, los cables flexibles son menos
susceptibles de dañarse por flexión. Los cables libres de tensiones, creados
quitando torsiones en los cables, es una forma de mejorar la flexibilidad y es
una característica importante a buscarse en instalaciones con radio de
curvatura ajustado.
· Resistencia a grasas: Para aplicaciones
industriales donde la exposición a grasas es una preocupación, debemos estar seguros
que seleccionamos cables con camisa de PVC que esté especialmente formulada
para la resistencia a gradas.
·
Ensayos de aplastamiento: Debemos considerar si
los cables tienen la resistencia al aplastamiento necesaria para la
instalación.
Apantallamiento
Debido a que
los VFDs pueden ser susceptibles al ruido eléctrico, particularmente para
aplicaciones de control de procesos, es importante poner atención a los métodos
de apantallamiento usados tanto en cables como en conectores.
El tipo más
efectivo de apantallamiento combina cintas de papel de aluminio y cobertura
trenzada del 85 %. Esto elimina dos tipos de problemas de ruido: 1) Previene la
entrada de ruido externamente generado que pueda causar perturbaciones en
señales internas, 2) y también previene ruido generado dentro del cable en sí
mismo, que pueda causar perturbaciones en equipos electrónicos cercanos.
También para
los conectores se necesita un buen apantallamiento. Debemos buscar aquellos que
proporcionen también una puesta a tierra completa, impedancia de transferencia
baja desde la pantalla a las láminas de entrada del conducto, y 360 º de
terminación.
Trenzado optimizado
Los diseños
de cables trenzados, que pueden variar sustancialmente, también juegan un papel
en la eficiencia del sistema de transmisión.
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