En general, los errores al dimensionar convertidores AC acostumbran a provocar dimensionamien-tos excesivos y, en consecuencia, gastos innecesarios, a lo que hay que añadir que también los costos de manejo son mayores a largo plazo. A continuación, se presentan los principales 10 errores relativos al dimen-sionamiento y la información que se requiere para evitarlos.

1. No seleccionar el motor según el tipo de carga incorrecto

Es importante conocer el tipo de carga antes de llevar a cabo cualquier clase de dimensionamiento. Básicamente, existen tres grandes grupos:

• Bomba y ventilador (torque cuadrático): Son muy fáciles de identificar desde la aplicación.

• Potencia constante: Utilizado generalmente para aplicaciones en las que el material se encuentra en un rodillo y el diámetro varía.

• Torque constante: Se trata del tipo de carga que se emplea para el resto de las aplicaciones.

También existen otro tipo de cargas, como el torque lineal y la potencia y el torque constante mixtos, aunque son muy poco frecuentes. Si se selecciona el tipo de carga erróneo, es posible que se escoja un motor y un convertidor de mayores dimensiones, por lo que el gasto sería mucho mayor de lo necesario. Asimismo, debería conocerse el valor de velocidad en el cual se alcanza la potencia nominal, así como los valores de velocidad máxima y mínima.

2. No utilizar una velocidad mínima demasiado reducida para un convertidor de torque constante

Debería conocerse el rango de velocidades continuas para una determinada aplicación. De forma muy frecuente, hay quien define la velocidad mínima como cero, incluso cuando el proceso no llega a ver su velocidad reducida hasta ese valor. Probablemente, la velocidad cero sólo se requiere durante el arranque.

3. Hay que recordar que la ventilación forzada es a veces más barata que la autoventilación

La elección de ventilación forzada en un motor pequeño puede proporcionar el mismo efecto de ventilación que un motor mayor. Con ventilación forzada se consigue la misma capacidad de carga en el punto nominal, pues la refrigeración es la misma con independencia de la velocidad del motor.

De todas formas, si se dimensiona un motor pequeño y se decide utilizar refrigeración interna por separado a través de un motor auxiliar, el precio empieza a aumentar si se compara con la selección de un motor auto-ventilado de mayores dimensiones.

4. Es importante asegurarse de que los intervalos de los ciclos de servicio sean correctos

Cuando se deciden los intervalos de tiempo de los ciclos de carga, debe definirse de forma correcta cómo se produce la sobrecarga. En algunos casos, el resultado puede indicar una unidad más reducida, dado que el tiempo de refrigeración es suficiente.

La constante de tiempo del convertidor sólo es de unos 4 a 6 minutos, por lo que se calienta y se enfría muy rápidamente. Por ello, si se definen los intervalos correctos de sobrecarga se puede obtener una selección óptima. Si la sobrecarga dura más de 10 minutos, puede considerarse carga constante.

En motores pequeños, la constante de tiempo es de 15 minutos y en motores grandes es de unas 2 horas. En este caso, el tiempo de sobrecarga no afecta a la selección en un grado tan elevado.

5. No emplear un aumento de la temperatura de clase B si no se requiere

Si no existen requisitos específicos para el aumento de temperatura de clase B, utilice la clase F, para lo que todos los motores ABB han sido diseñados. La clase F permite un incremento de temperatura superior que en la clase B y, por tanto, los motores disponen de un generoso margen de sobrecarga.

La clase B sólo debe ser empleada en intervalos de lubricación de cojinetes de mayor duración o si el entorno requiere una menor temperatura del motor debido a riesgos de seguridad. Este es el caso de las áreas peligrosas que se encuentran en las industrias petroquímicas, petrolíferas, químicas y de gas.

6. Hay que definir correctamente el rango de velocidades de sobrecarga

Si se utiliza la misma gama de velocidades, tanto para la sobrecarga como para el funcionamiento normal porque no se conoce el proceso con máximo detalle, puede sobredimen-sionarse en exceso el motor y el convertidor.

Por ejemplo, en un molino de cemento, que es una aplicación de carga de torque constante, normalmente sólo se requiere sobrecarga durante el arranque (el proceso en sí mismo no requiere sobrecarga).

7. No dimensionar un inversor según la intensidad del motor

La intensidad nominal del motor es distinta de la intensidad de carga del motor, aunque en ocasiones su valor puede coincidir.

Cuando se dimensiona el motor, normalmente, se obtendrá una cierta reducción debido, por ejemplo, a la ventilación del motor, a condiciones ambientales -como temperatura y altitud- y también porque la potencia de los motores disponibles suele ser mayor de lo que se requiere. Además, el rango de velocidades puede ser distinto del valor de catálogo para la conexión directa en línea.

Esto significa que la intensidad nominal del motor, que se mide para un valor de velocidad nominal con potencia nominal, no es válida para la mayoría de los casos.

8. No emplear la sobrecarga del convertidor cuando se dimensio-na una unidad de alimentación

Cuando existe una demanda de sobrecarga por parte del motor también se puede apreciar en el inversor, porque la corriente tiene que alimentar el motor. Por ello, el inversor tiene que dimensionarse de acuerdo con la sobrecarga, con independencia de los datos de los que se disponga con respecto a la velocidad.

Cuando se está dimensionando la unidad de alimentación, la potencia de carga del motor es un factor a tener en cuenta porque va afectar de forma directa el tamaño de la unidad de alimentación.

Ahora, consideremos la potencia, que es la velocidad multiplicada por el torque. Ello implica que si se dispone de sobrecarga de alta velocidad (arranque), la unidad de alimentación no se ve afectada en lo absoluto. Por ejemplo, si el rango de velocidades en funcionamiento continuo es de 200…1.000 rpm y durante el arranque se requiere un 250% para un rango de velocidades de 0…200 rpm, ¿cuál es la potencia de sobrecarga requerida?

Se evidencia, por lo tanto, que no se requiere potencia de sobrecarga alguna.

9. No hay que confiar excesivamente en la potencia de la unidad de alimentación si la tensión de red varía

La potencia de la unidad de alimentación para una unidad de diodos de 6 pulsos es:

Esto significa que si se dispone de una unidad de 690 V que proporciona 1.000 kW, no se obtendrá la misma potencia con una fuente de alimentación de 660 V ó 575 V y utilizando la misma unidad.

Para obtener una potencia mayor con una tensión menor, debe incrementarse la Icc (intensidad del bus de c.c.) y ello requiere a veces una unidad de alimentación de mayores dimensiones.

Si se producen caídas de tensión, también afectarán a la potencia de salida de la unidad de alimentación. En este caso, es fácil subdimensionar la unidad de alimentación.

10. No subestimar los efectos de las caídas de tensión en relación con el torque de fallo del motor

El torque motor máximo es Tb = 0,5*3*p*Us 2 / (v*qs+Xqr), donde p= número de pares de polos, Us = tensión del estator, v = velocidad de rotación y Xqs como inductancias desviadas del estator y el rotor. En la ecuación, se puede comprobar que las caídas de tensión tienen un gran efecto sobre el torque máximo del motor.