Aplicaciones de HVAC y refrigeración -...

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Diseo de instalaciones e ingeniera de proyectos con convertidores de frecuencia.

Aplicaciones de HVAC y refrigeracin

Manual de Diseo

4 pasos... para una instalacin segura Con una dilatada experiencia, Danfoss le ayuda en el diseo de proyectos

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Con la lista de verificacin al final de este manual, conseguir ptimos resultados de diseo en tan solo cuatro pasos.

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Ayudas de diseo ..................................................................................................................................................................... 6Parte 1: Fundamentos .............................................................................................................................................................. 8

Reduccin de costes y mejora en la comodidad ............................................................................................................. 8El control de velocidad ahorra energa ............................................................................................................................. 9Reforzando la rentabilidad ................................................................................................................................................. 10El ahorro potencial se convierte en realidad ................................................................................................................... 11

Parte 2: Cuatro pasos para un sistema ptimo ................................................................................................................... 12Paso 1: Aspectos prcticos de los sistemas de red de CA .............................................................................................. 12

Reconocimiento de la configuracin de red actualAspectos prcticos de la compatibilidad electromagntica (EMC) ............................................................................. 13

Los efectos electromagnticos funcionan en ambas direccionesLa responsabilidad recae en el operadorDos posibles modos de reduccinDistinguir entre la interferencia conducida y radiada .............................................................................................................. 14Mecanismos de acoplamiento entre circuitos elctricos

Aspectos prcticos de la calidad de la potencia de red ................................................................................................. 15Interferencia de la red de baja frecuencia

Redes de alimentacin en peligroCalidad asegurada por disposiciones legalesDescripcin de la interferencia de la red

Aspectos prcticos de la interferencia de la red de baja frecuencia ..................................................................................... 16 Efectos de la interferencia de la red

Advertencias de baja tensinPrdidas ms elevadasExisten los convertidores de frecuencia sin interferencias?

Anlisis de la interferencia de la red Aspectos prcticos de la disminucin de la interferencia de armnicos de red ...................................................... 17

Opciones para reducir la interferencia de armnicos de redBobinas de circuito intermedio o en la entrada de redRectificador con 12, 18 o 24 impulsos por cicloFiltros pasivosVentajas de los filtros pasivosDesventajas de los filtros pasivosFiltros activos ........................................................................................................................................................................................... 18Ventajas de los filtros activosDesventajas de los filtros activos

Espectro de corriente y de distorsin a plena cargaBobinas de CC reducidas ...................................................................................................................................................................... 19

Convertidor de frecuencia de entrada activa(AFE y LHD)Ventajas de AFEDesventajas de AFE ............. ............................................................................................................................................................... 20

Aspectos prcticos de la interferencia de alta frecuencia (RFI) ................................................................................... 21 Interferencia de radio-frecuencia

Las normas y las directivas definen los lmitesAspectos prcticos del entorno 1 y 2 ................ .............................................................................................................................. 22

El lugar de funcionamiento es el factor decisivo: entornos 1 y 2Entorno 1 (clase B): entorno residencialEntorno 2 (clase A): entorno industrialEntornos especialesSin compromisos

Aspectos prcticos de las principales medidas de proteccin ..................................................................................... 23Factor de correccin de potenciaTransitorios de red

Aspectos prcticos del funcionamiento con un transformador o generador de reserva ....................................... 24Uso mximo del transformador

Carga del transformadorCalidad de la potencia

Funcionamiento con un generador de reserva

ndice

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Paso 2: Aspectos prcticos de las condiciones del entorno y del medio ambiente ................................................. 25La ubicacin correcta de la instalacin:

Montaje en armario o en pared?Aspectos prcticos de las clasificaciones de proteccin ............................................................................................... 26

Esquema de clasificacin IP segn IEC 60529 Tipos de proteccin NEMA segn NEMA 250-2003

Aspectos prcticos del diseo de refrigeracin .............................................................................................................. 27Conformidad con las especificaciones de temperatura ambienteRefrigeracinHumedad relativa

Aspectos prcticos de requisitos especficos .................................................................................................................. 28Entorno o gases agresivosExposicin al polvo ............................................................................................................................................................. 29 Refrigeracin reducida

Ventiladores de refrigeracinManta filtro

Aspectos prcticos de entornos potencialmente explosivos ....................................................................................... 30Entornos potencialmente explosivos

Paso 3: Aspectos prcticos de motores y cableado ........................................................................................................ 31Clases de rendimiento mnimos para motores

Rendimiento mnimo obligatorioClases IE y Eff: informacin detallada sobre las diferencias principales Motores trifsicos afectados

Aspectos prcticos de clasificacin IE de los motores................................................................................................... 32Programa para la implementacin de MEPSConformidad con las especificaciones de dimensiones del montaje segn EN 50347Rentabilidad

Aspectos prcticos de los motores EC y PM ..................................................................................................................... 33Qu son los motores EC?Rendimiento de los motores ECLos motores PM son una alternativa a los motores EC?El concepto EC+ de Danfoss ............................................................................................................................................................ 34Mejor rendimiento del motor implica mejor rendimiento del sistema?

Aspectos prcticos de la adaptabilidad del motor para el funcionamiento del convertidor de frecuencia ....... 35Criterios de seleccin

Estrs de aislamientoEstrs de rotamientosEstrs Trmico

Aspectos prcticos de los filtros de salida ....................................................................................................................... 36Filtros senoidales y filtros dU/dt

Funciones y tareas de los filtros senoidalesCundo se utilizan filtros senoidales?Reacondicionamiento

Aspectos prcticos de los cables de motor ...................................................................................................................... 37Tensin nominalDimensionamiento del cableLongitud del cable del motorAhorro de energaCables con apantallado adecuado

Aspectos prcticos de la conexin a tierra ....................................................................................................................... 38La importancia de la conexin a tierra

Materiales conductores elctricamenteSistema de conexin a tierra configurado en forma de estrellaPuntos de contacto

rea superficial del conductor

ndice

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Aspectos prcticos del apantallamiento ..................................................................................................................... 39La importancia del apantallamiento

Cables apantallados y cableadoConexin apantalladaInterrupciones de apantallamientoConexin a tierra ........................................................................................................................................................................... 40Cable de motorCable de sealTipos de apantallamientos

Paso 4: Aspectos prcticos de la seleccin del convertidor de frecuencia ........................................................... 41Diseo bsico

Par constante o variableAspectos prcticos de curvas de carga para aplicaciones de HVAC y refrigeracin ................................................. 42

Caractersticas de las curvas y aplicacionesAspectos prcticos del funcionamiento multimotor (caso especial) ..................................................................... 43

DiseoRecorrido de los cables

Aspectos prcticos de medidas de EMC ...................................................................................................................... 44Llevar la teora a la prcticaInterferencias de radiofrecuencia

Recomendaciones prcticasDos enfoques de los filtros RFI

Interferencia de la red .......................................................................................................................................................................45Las bobinas de CC afectan a la interferencia de la redMedidas de reduccinBobinas de circuito intermedioRectificadores con 12, 18 o 24 impulsos por ciclo .................................................................................................................. 46Filtros pasivosFiltros activos, convertidores de frecuencia de entrada activa y de bajos armnicos

Aspectos prcticos de los dispositivos de corriente residual .................................................................................. 47Dispositivos de proteccin de corriente residual CA/CC

Nivel de corriente de fugaAspectos prcticos de conexin a tierra y proteccin del motor ........................................................................... 48

Medidas de conexin a tierra en la prcticaProteccin contra la sobrecarga del motor y termistor PTC del motor

Aspectos prcticos del control de operador y visualizacin de datos ................................................................... 49Funcionamiento sencillo

Funcionamiento bajo control local ........................................................................................................................................... 50Visualizacin claraConcepto uniformeIntegrado en la puerta del armario

Aspectos prcticos de control y configuracin de parmetros con un PC ........................................................... 51Opciones ampliadas

Aspectos prcticos del intercambio de datos ............................................................................................................ 52Sistemas de bus Gestin de alarmas mejoradaGestin de instalaciones mejoradaMenores costes de instalacinPuesta en servicio simplificada

Aspectos prcticos de factores de seleccin adicionales ......................................................................................... 53Controlador de procesosMantenimientoAlmacenamiento

VLT HVAC Drive ................................................................................................................................................................... 54Directivas relacionadas con convertidores de frecuencia ........................................................................................... 55ndice ..................................................................................................................................................................................... 56Abreviaturas ......................................................................................................................................................................... 59Notas ..................................................................................................................................................................................... 60Lista de verificacin del diseo.. ....................................................................................................................................... 62

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Ayudas de diseo para un diseo de alto nivel y detalladoAplicaciones de HVAC y refrigeracin

El manual de diseo de Danfoss para la gestin de aplicaciones de HVAC y refrigeracin est dirigido a empresas de ingeniera, autoridades pblicas, asociaciones, ingenieros de instala-ciones e ingenieros elctricos involu-crados activamente en la tecnologa relativa a HVAC o refrigeracin. Ha sido concebido como una ayuda completa para diseadores de servicios de instalaciones (ICA y elctricos) e ingenieros de proyectos cuya respon-sabilidad incluye la ingeniera de proyectos de sistemas de velocidad variable empleando convertidores de frecuencia.

Con esta finalidad, nuestros expertos han coordinado el contenido de este manual de diseo con diseadores del sector de servicios para instalaciones, para ofrecer respuestas a cuestiones importantes y para obtener los mayores beneficios posibles para propietarios/desarrolladores y/o

autoridades contratantes. Las descrip-ciones de las secciones individuales son intencionadamente breves. No pretenden servir como explicaciones extensas de asuntos tcnicos, sino sealar los temas relevantes y los requisitos especficos para la ingeniera de proyectos. De esta manera, el manual de diseo para la gestin de aplicaciones de HVAC y refrigeracin proporciona ayuda en la ingeniera de proyectos de unidades controladas por variador y en la evaluacin de los productos de diversos fabricantes de convertidores de frecuencia.

El diseo de proyectos con converti-dores de frecuencia plantea cuestiones que no estn directamente relaciona-das con las tareas reales de un conver-tidor de frecuencia. Estn ms bien relacionadas con la integracin de estos dispositivos en el sistema de accionamiento y en la instalacin en general. Por esta razn, es fundamen-

tal tener en cuenta no solo el converti-dor de frecuencia, sino tambin todo el sistema del accionamiento. Este sistema se compone de un motor, un convertidor de frecuencia, cableado, as como de las condiciones generales de la situacin del entorno, que incluye la alimentacin de red de CA y las condiciones medioambientales.

La ingeniera de proyectos y la disposicin de sistemas de converti-dores de frecuencia tienen una importancia decisiva. Las decisiones adoptadas en esta fase por el disea-dor de los servicios de las instalaciones o por el ingeniero de proyectos son cruciales con respecto a la calidad del sistema con convertidor de frecuencia, a los costes operativos y de manten-imiento y al funcionamiento fiable sin problemas. Una ingeniera de proyec-tos bien concebida de antemano, contribuye a evitar los indeseables efectos colaterales durante el posterior

Cualquier persona implicada en el diseo de proyectos con convertidores de frecuencia debera tener en cuenta las condiciones tcnicas generales de estos dispositivos.

funcionamiento del sistema del convertidor de frecuencia.

Este manual de diseo y la lista de verificacin de diseo incluida son herramientas perfectas para conseguir la mayor fiabilidad posible en el diseo y contribuir de este modo a la seguri-dad operativa de todo el sistema.

El manual de diseo para la gestin de aplicaciones de HVAC y refrigeracin se divide en dos partes. La primera parte proporciona informacin general sobre el uso de convertidores de frecuencia, lo cul incluye los temas de eficiencia energtica, costes de ciclo de vida reducido y una vida til ms larga.

La segunda parte de este manual de diseo le guiar a travs de los cuatro pasos esenciales en el diseo y en la ingeniera de proyecto de un sistema, y le proporcionar consejos sobre la necesidad de incorporar control de

velocidad en los sistemas existentes. Estudia los factores a los que se debe prestar atencin para conseguir un funcionamiento fiable del sistema (la seleccin y el dimensionamiento de la alimentacin de red, las condiciones del entorno y medioambientales, el motor y su cableado, as como la seleccin y el dimensionamiento del convertidor de frecuencia) y le ofrece toda la informacin que necesita sobre estos aspectos. Tam-bin dispone de una lista de verifi-cacin en la parte posterior del manual que puede utilizar para marcar cada uno de los pasos individuales. Si tiene en cuenta todos estos factores, puede conseguir un diseo de sistema ptimo que proporcione un funcion-amiento seguro en todo momento.

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Parte 1: FundamentosReduccin de costes y mejora en la comodidad

red de alimentacin. Eliminando estos picos de corriente, se reduce la carga conectada al sistema de bombas des-de el punto de vista del proveedor de electricidad, que reduce los costes de suministro y elimina la necesidad de controladores Emx de sobretensin.

Menor desgaste del sistemaLos convertidores de frecuencia arrancan y paran motores suave-mente. A diferencia de los motores que funcionan directamente desde la red de CA, los motores accionados por convertidores de frecuencia no provocan golpes de par ni de cargas. Esto reduce el estrs en todo el con-junto de transmision (motor, caja de engranajes, embrague, bomba/ven-tilador/compresor) y del sistema de tuberas, incluyendo las juntas. De esta manera, el control de velocidad reduce significativamente el desgaste y prolonga la vida del sistema. Los costes de mantenimiento y de repara-cin son inferiores gracias a periodos de funcionamiento ms largos y a un menor desgaste del material.

Ajuste del punto de funcionamiento ptimoLa eficiencia de los sistemas de HVAC y refrigeracin depende del punto de funcionamiento ptimo. Este punto vara segn la utilizacin de la capacidad del sistema. El sistema fun-ciona de forma ms eficiente cuando funciona ms cerca del punto de fun-cionamiento ptimo. Gracias a su ve-locidad variable, los convertidores de frecuencia pueden accionar el sistema en el punto exacto de funcionamien-to ptimo.

Rango de control ampliadoLos convertidores de frecuencia per-miten el funcionamiento de motores en el rango sobresncrono (frecuen-cia de salida superior a 50Hz). Esto permite reforzar la potencia de salida brevemente. Hasta qu punto es po-sible este funcionamiento sobresn-crono, depender de la intensidad de salida mxima y de la capacidad de sobrecarga del convertidor de frecuencia.En la prctica, las bombas, los compresores y los ventiladores funcionan a menudo a una frecuen-cia entre 55 y 87 Hz.. Siempre debe consultar al fabricante del motor si el motor es adecuado para un funciona-miento sobresncrono.

Generacin de bajo nivel de ruidoLos sistemas que funcionan con carga parcial son ms silenciosos. Un funcio-namiento con control de velocidad re-duce significativamente la generacin de ruido acstico.

Aumento de la vida tilLos sistemas de convertidores de fre-cuencia que funcionan con carga par-cial sufren menos desgaste, lo que se traduce en una vida til ms larga. La presin reducida y optimizada tiene tambin un efecto beneficioso sobre las tuberas.

ReacondicionamientoLos convertidores de frecuencia pueden someterse a un reacondicio-namiento en sistemas de acciona-mientos ya existentes con muy poco esfuerzo.

En comparacin con los sistemas de control de velocidad mecnicos, el control de velocidad electrnico puede ahorrar mucha energa y reducir sustancialmente el desgaste. Ambos factores reducen significativa-mente los costes de funcionamiento. Cuantas ms veces funcionen (o deban funcionar) los sistemas de convertidores de frecuencia con carga parcial, mayor ser el potencial de ahorro de costes energticos y de mantenimiento. Dado el alto potencial de ahorro energtico, el coste extra que supone un sistema de control de velocidad electrnico puede recuperarse en unos pocos meses. Adems, los sistemas moder-nos tienen un efecto extremadamente positivo sobre muchos aspectos de los procesos del sistema y sobre la disponibilidad del sistema en general.

Alto potencial de ahorro energticoCon un sistema de control de veloci-dad electrnico, el caudal, la presin o la presin diferencial puede ajustarse en cada momento segn la demanda. En la prctica, los sistemas funcionan principalmente con carga parcial y no a plena carga. En caso de ventilado-res, bombas o compresores con ca-ractersticas de par variable, el alcance del ahorro de energa depender de la diferencia entre el funcionamiento con carga parcial y a plena carga. Cunto mayor sea esta diferencia, menos tiempo ser necesario para re-cuperar la inversin que suele ser de unos 12 meses.

Limitacin de la corriente de arranqueLa conmutacin del equipo conecta-do directamente a la red de CA gene-ra intensidades pico que pueden ser de seis a ocho veces superiores a la corriente nominal. Los convertidores de frecuencia limitan la corriente de arranque a la corriente nominal del motor. De esta manera, eliminan los picos de intensidad de encendido y evitan cadas de tensin debidas a una fuerte carga de transitorios de la

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El control de velocidad ahorra energa

El potencial de ahorro de energa cuando se utiliza un convertidor de frecuencia, depende de: el tipo de carga que maneja el convertidor de frecuencia, de la optimizacin de la eficiencia de la bomba, del compre-sor, del ventilador o motor, as como del periodo de tiempo en que el sistema funciona con carga parcial. Muchos sistemas se disean para cargas con picos muy poco frecuen-tes, por lo que por lo general funcio-nan con carga parcial.

Las bombas centrfugas y los ventila-dores ofrecen el mayor potencial de ahorro de energa. Entran dentro de la clase de mquinas de flujo de fluidos con curvas de par variable sometidas a las siguientes normas de proporcio-nalidad.

El flujo aumenta linealmente con una velocidad creciente (rpm), al tiempo que la presin aumenta cuadrtica-mente y el consumo de energa, la potencia, aumenta cbicamente.

El factor decisivo para ahorros de energa es la relacin cbica entre rpm y consumo de energa. Una bomba que funciona a la mitad de su

velocidad nominal, por ejemplo, necesita solamente un octavo de la potencia necesaria para el funciona-miento a velocidad nominal. Incluso reducciones pequeas de velocidad pueden conducir a un significativo ahorro energtico. Por ejemplo, una disminucin de la velocidad del 20% genera un ahorro de energa del 50%. El beneficio principal de utilizar un convertidor de frecuencia es que el control de velocidad no malgasta potencia (al contrario que la regulacin con una vlvula reguladora o una compuerta, por ejemplo), sino que ajusta la potencia del motor para que res-ponda exactamente a la demanda efectiva.

Adems se puede conseguir un ahorro energtico optimizando la eficiencia del ventilador, la bomba o el motor que se utilice con los convertidores de frecuencia. La caracterstica de control de tensin (curva V/f ) suministra la tensin correcta al motor para cada frecuen-cia (y velocidad del motor). De esta manera, el controlador evita prdidas del motor que son resultado de una corriente reactiva excesiva.

Observacin: los convertidores de frecuencia VLT HVAC Drive de Danfoss optimizan an ms la demanda de energa. La funcin de Optimizacin automtica de la energa (AEO) ajusta constante-mente la tensin del motor de modo que este funciona con la mxima eficiencia posible. De esta manera, el VLT HVAC Drive adapta siempre la tensin a las condiciones de carga reales que calcula. El potencial suplementa-rio de ahorro de energa vara entre un 3 y un 5% adicional.

Para realizar estimaciones sobre el ahorro de energa esperado al utilizar convertidores de frecuen-cia, la herramienta de Danfoss VLT Energy Box es la solucin perfeca.

Normas de proporcionalidad de las mquinas de flujo de fluidos. Debido a las relaciones fsicas, el rendimiento Q, la presin p y la potencia P dependen directamente de la velocidad de la mquina con mquinas de flujo de fluidos.

Velocidad [%]

Q, p

, P [%

]

100

60

80

40

20

0

10060 8040200

Q

P

p

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Reforzando la rentabilidad

Clculo del coste de ciclo de vida

Anlisis del coste de ciclo de vida (Life Cycle Cost)Hasta hace unos aos, los ingenieros y operadores de instalaciones solo tenan en cuenta los costes de adquisicin e instalacin a la hora de seleccionar un sistema de bombeo. Hoy en da, cada vez es ms comn realizar un anlisis completo de todos los costes. El coste del ciclo de vida (LCC) es una forma de anlisis que incluye todos los costes de los sistemas de bombeo durante su vida til.

Un anlisis del coste de ciclo de vida no solo incluye los costes de adquisi-cin e instalacin, sino tambin los costes de energa, funcionamiento, mantenimiento, tiempo de inactivi-dad y desmantelamiento, as como el entorno. Hay dos factores, el coste de energa y el coste de mantenimiento, que tienen un efecto decisivo sobre el coste de ciclo de vida. Los operadores

buscan innovadores convertidores de frecuencia para bombas orientadas en reducir estos costes.

Reduccin de los costes energticosUno de los principales factores de coste en la frmula del coste de ciclo de vida es el coste energtico. Especialmente cuando los ventilado-res y sistemas de bombeo o compre-sores funcionan ms de 2000 horas al ao.La mayora de los sistemas de bom-beo actuales tienen un significativo potencial latente de ahorro energ-tico. Esto es debido a que la mayora de las bombas estn sobredimensio-nadas ya que han sido diseadas para

funcionar bajo las peores condiciones posibles. El caudal volumtrico es regulado a menudo por una vlvula reguladora. Con esta forma de regulacin, la bomba funciona siempre a plena capacidad y de este modo consume energa innecesaria-mente.

Esto es comparable a conducir un coche con el motor siempre al mximo y utilizar los frenos para ajustar la velocidad.

Los convertidores de frecuencia modernos e inteligentes ofrecen herramientas ideales para reducir el consumo de energa y los costes de mantenimiento.

El VLT HVAC tiene una funcin de raz cuadrada que convierte las lecturas de presin diferencial en una seal de flujo volumtrico. De este modo, es posible instalar sensores ms econmicos para reducir los costes de adquisicin (costes de capital inicial)

LCC = Cic + Cin + Ce + Co + Cm + Cs + Cenv + Cd

Cic = coste de capital inicial (coste de adquisicin)

Cin = costes de instalacin y puesta en servicio

Ce = coste energtico Cs = costes de inactividad y prdida de produccin

Co = coste de funcionamiento Cenv = costes medioambientales

Cm = costes de mantenimiento Cd = costes de desmantelamiento y de eliminacin

84%

70%

80%

84%

80%

]Pr

esi

n [b

ar]

Rango de Eciencia

Curva de la bomba

Control de vlvula

Punto de funcionamiento

Curva del Sistema

Control de velocidad

Caudal [Q]

a)

c)

b)

84%

70%

84%

80%

80%

60%

84%

70%80% 84%

50%

60%

70%84%

Pote

nci

a

Velocidad [n]

Rango de Eficiencia

Adems de las curvas caractersticas de la bomba y del sistema, este argumento muestra diferentes niveles de eficiencia. Tanto el control de vlvula como el control de velocidad producen un desplazamiento del punto de funcionamiento fuera del rango de rendimiento ptimo.

a) Control de vlvula: disminuye b) Control de velocidad real: la curva no alineada con la curva del sistemac) Control de velocidad ptimo: la curva casi se ajusta a la curva del sistema

El ahorro potencial se convierte en realidad

Las descripciones de la primera parte de la presente gua de diseo se centran principalmente en las bases y en el ahorro potencial en la tecnologa HVAC.

Entre otras cosas, tratan de los costes de ciclo de vida, la reduccin del consumo energtico, la reduccin de los costes energticos y de servicio y de mantenimiento. Su tarea consiste ahora en realizar un diseo fundamentado e inteligente para convertir en realidad estos beneficios potenciales.

Para ello, la segunda parte de este manual le guiar a travs del proceso de diseo en cuatro pasos.

Las secciones siguientes: Sistemas de red Condiciones ambientales y medioambientales Motores y cables Los convertidores de frecuencia

le dan toda la informacin sobre caractersticas y datos que usted necesita para seleccionar los componentes y dimensionarlos para poder garantizar un funcionamiento seguro del sistema.

En lugares donde resulte ventajoso un conocimiento ms detallado, le ofrecemos referencias de documentos adicionales adems de la informacin bsica incluida en este manual.

La lista de verificacin incluida al final de este manual que puede doblar o extraer, tambin es muy til; en ella puede marcar cada paso. De este modo, tiene una visin global rpida y sencilla de todos los factores relevantes.

Teniendo en cuenta todos estos factores, estar perfectamente preparado para disear un sistema fiable y eficiente energticamente.

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Parte 2: Cuatro pasos para un sistema ptimoPaso 1: Aspectos prcticos de los sistemas de red de CA

Reconocimiento de la configuracin de red actual

Se utilizan diferentes tipos de siste-mas de red de CA para suministrar alimentacin a los convertidores de frecuencia elctricos. Todos ellos afectan a las caractersticas EMC del sistema a diferentes niveles. El sistema TN-S de cinco cables es el mejor desde este punto de vista, siendo el sistema aislado IT el menos recomen-dable.

Sistemas de red TNHay dos versiones de esta forma de sistema de distribucin de red: TN-S y TN-C.

TN-SSe trata de un sistema de cinco cables con conductor neutro (N) y conductor

de proteccin (PE) separados.Ofrece de esta forma las mejores pro-piedades EMC y evita la transmisin de interferencias.

TN-CSe trata de un sistema de cuatro ca-bles con un conductor comn neutro y de proteccin en todo el sistema.Debido a la existencia de un conduc-tor combinado neutro y de protec-cin, un sistema TN-C no presenta buenas caractersticas EMC.

Sistemas de red TTSe trata de un sistema de cuatro cables con un conductor neutro conectado a tierra y una conexin a tierra individual de los convertidores

de frecuencia.Este sistema presenta buenas ca-ractersticas EMC si se realiza bien la conexin a tierra.

Sistema de red de ITSe trata de un sistema de cuatro ca-bles aislado con el conductor neutro no conectado a tierra o conectado a tierra a travs de una impedancia.

Nota: todas las caractersticas EMC del convertidor de frecuencia (filtros, etc.) deben deshabilitarse si se utiliza un sistema de red IT.

L1

L2

L3

N

PE

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

N

L1

L2

L3

PEN

Sistema TN-S Conductor neutro (N) y conductor de proteccin (PE) separados

Conductor neutro conectado a tierra y una conexin a tierra individual de los convertidores de frecuencia

Sistema de red de IT

Sistema TN-C Conductor combinado comn neutro y de proteccin en todo el sistema

Sistema de red TT

Sistema aislado con el conductor neutro no conectado a tierra o conectado a tierra a travs de una impedancia

L1

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N

PE

L1

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N

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PEN





Sistema de red TT


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Sistema de red TT


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L3

N

L1

L2

L3

PEN





Sistema de red TT


Formas de sistemas de red elctricos segn EN 50310 / HD 384.3

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Los efectos electromagnticos funcionan en ambas direccionesLos componentes del sistema influyen entre s mutuamente; cada dispositivo genera interferencias y las interferen-cias le afectan a l. Aparte del tipo y de la cantidad de interferencias que genera un conjunto, este se caracte-riza por su inmunidad a las interferen-cias de conjuntos cercanos.

La responsabilidad recae en el operadorAnteriormente, el fabricante de un componente o conjunto para conver-tidores de frecuencia elctricos tena que tomar contramedidas para cumplir con las normas legales. Con la introduccin de la norma EN 61800-3 para sistemas de convertidores de frecuencia de velocidad variable, esta responsabilidad se ha trasladado al usuario final o al operador del

sistema. Ahora, los fabricantes tienen que ofrecer solamente soluciones para que el funcionamiento se ajuste a la norma. La solucin de cualquier interferencia que pudiera darse (en otras palabras, usando estas soluciones) junto con los costes resultantes, es responsabili-dad del operador.

Dos posibles modos de reduccinLos usuarios y los ingenieros de instalaciones tienen dos opciones para garantizar la compatibilidad electromagntica. Una opcin es la de parar las interferencias en la fuente reduciendo o eliminando la interfe-rencia emitida. La otra opcin es aumentar la inmunidad a las interfe-rencias del dispositivo o sistema afectado por las mismas, impidiendo o reduciendo sustancialmente la recepcin de dichas interferencias.

Cada dispositivo elctrico genera campos magnticos y elctricos que, en cierta medida, afectan a su entorno ms directo.

La magnitud y las consecuencias de estos efectos dependen de la poten-cia y del diseo del dispositivo. En mquinas y sistemas elctricos, las interacciones entre conjuntos elctricos o electrnicos pueden perjudicar o evitar un funcionamiento fiable y sin problemas. Por ello es importante que los operadores, los diseadores y los ingenieros de instalaciones comprendan los mecanismos de estas interacciones. Solo entonces podrn adoptar en la fase de diseo las contramedidas adecuadas y eficientes desde el punto de vista de los costes.

El coste de las medidas adecuadas aumenta con cada fase del proceso.

Aspectos prcticos de la compatibilidad electromagntica (EMC)

Eliminando las radio interferencias

TEMPESTAD

Radioactividad Resistencia a las interferencias

Distorsin armnica Proteccin contra el contacto

Micro-ondas NEMP

Proteccin a relmpagos Efectos biolgicos

Efecto Corona Electroesttica

Campos magnticos Corrosin elctrica EMC

La compatibilidad electromagntica (EMC) engloba una extensa variedad de factores. Los factores ms significativos en ingeniera de convertidores de frecuencia son la interferencia de la red, la eliminacin de RFI y la inmunidad a las interferencias.

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Aspectos prcticos de la compatibilidad electromagntica (EMC)

Distinguir entre la interferencia conducida y la interferencia radiadaSiempre hay interacciones cuando confluyen varios sistemas. Los expertos distinguen entre la fuente de la interferencia y el disipador de interferencias, lo que en la prctica suele hacer referencia al dispositivo que produce la interferencia y al dispositivo al que afectan las interfe-rencias. Todos los tipos de magnitu-des elctricas y magnticas pueden causar interferencia. Por ejemplo, la interferencia puede adoptar la forma de armnicos del suministro de red, descargas electrostticas, fluctuacio-nes de tensin rpidas, interferencia de frecuencia alta o campos de interferencia. En la prctica, a menudo los armnicos del suministro de red son denominados como interferencia de la red, armnicos superiores o sencillamente armnicos.

Mecanismos de acoplamiento entre circuitos elctricosSeguramente se est preguntando ahora cmo se transmite una interfe-rencia. Como forma de emisin electromagntica, la interferencia puede ser transmitida esencialmente por conductores, campos elctricos u ondas electromagnticas. En trminos tcnicos, se denominan acoplamiento conductor, capacitivo y/o inductivo y acoplamiento de radiacin, lo que significa que se trata de una interac-cin entre diferentes circuitos en los que fluye la energa electromagntica de un circuito a otro.

Acoplamiento conductorEl acoplamiento conductor ocurre cuando dos o ms circuitos elctri-cos estn conectados entre s por un conductor comn, como un cable de ecualizacin potencial.

Acoplamiento capacitivoEl acoplamiento capacitivo se deriva de las diferencias de tensin entre los circuitos. El acoplamiento inductivo tiene lugar entre dos conductores por los que circula corriente.

Acoplamiento de radiacinEl acoplamiento de radiacin tiene lu-gar cuando se localiza un disipador de interferencias en la regin de campo lejano de un campo electromagntico generado por una fuente de interfe-rencia. Para la finalidad del anlisis electromagntico, la norma especifica 30MHz como el lmite entre el acopla-miento conductor y el acoplamiento

Trayectos de difusin de interferencias

de radiacin. Esto corresponde a una longitud de onda de 10 metros. Por debajo de esta frecuencia, la interfe-rencia electromagntica se propaga principalmente a travs de conducto-res o bien es acoplada por campos elctricos o magnticos. Por encima de 30MHz, los cables funcionan como antenas y emiten ondas electromag-nticas.

La interferencia electromagntica tiene lugar en todo el rango de frecuencias, pero los trayectos de propagacin y la forma de difusin pueden variar.

10 kHz 100 kHz 1 MHz 10 MHz 30 Mhz 100 MHz300 MHz

1GHz

Cables de alimentacin, cables de control

Convertidores de frecuencia y EMCEfectos de baja frecuencia Interferencia de la red/armnicos(conduccin)Efectos de alta frecuencia (radiacin) Interferencias de frecuencias de radio (emisin de campos electromagnticos)

Acoplamiento de Interferenciaejem. conductivo, capacitivo, inductivo o electromagntico

oversttelse:

Fuente de Interferencia

Disipador de Interferencias

ejem:Sistemas de ControlConvertidores de potenciaConvertidores de frecuenciaSistemas generales de recepcinTelfonos mvilesDatos / telfonos de transmisin sin cables

Circuitos de conmutacionConvertidores de potenciaConvertidores de frecuenciaSistemas de autoencendidoRadio-telfonosTelfonos mvilesOrdenadoresFuentes de alimentacin conmutadas

Descripcin general de trayectos de acoplamiento para la interferencia electromagntica y ejemplos tpicos.

Aspectos prcticos de la calidad de la red de Alimentacin

Interferencia de la red de baja frecuencia

Redes de alimentacin en peligroLa tensin de red suministrada por las empresas elctricas a los hogares, empresas e industrias debera ser una tensin senoidal uniforme con amplitud y frecuencia constantes. Esta situacin ideal no se encuentra ya en ninguna red elctrica pblica. Esto se debe en parte a las cargas que consumen corrientes no senoidales desde la red o que tienen caractersti-cas no lineales, como ordenadores, televisores, fuentes de alimentacin conmutadas, lmparas eficientes energticamente y convertidores de frecuencia. La calidad de la potencia de red disminuir an ms en el futuro por la red de energa europea, por el mayor uso de la red y por la reduccin en inversiones. Las desvia-ciones de la forma de onda senoidal ideal son, por tanto, inevitables y admisibles dentro de ciertos lmites.

Los diseadores y operadores de los servicios de instalaciones tienen la obligacin de mantener la interferen-cia de la red al mnimo. Pero, cules son los lmites y quin los determina?

Calidad asegurada por disposiciones legales Las normas directivas y reglamen-taciones son tiles en cualquier debate relacionado con una potencia limpia y de alta calidad. En la mayor parte de Europa, la base para la evaluacin objetiva de la calidad de la potencia de la red es la Ley sobre compatibilidad electromagntica de dispositivos. Las normas europeas EN 61000-2-2, EN 61000-2-4 y EN 50160 definen los lmites de tensin de red que se deben observar en redes elctricas pblicas e industriales. Las normas EN 61000-3-2 y 61000-3-12 son las reglamentaciones relativas a las interferencias de red generadas por dispositivos conectados. Los operadores de las instalaciones tambin deben tener en cuenta en su anlisis global la norma EN 50178 y las condiciones de conexin de la compaa elctrica. La suposicin bsica es que la conformidad con estos niveles garantiza que todos los dispositivos y los sistemas conectados a sistemas de distribucin elctrica cumplirn sin problemas su objetivo.

Descripcin de la interferencia de la redLos especialistas se refieren a la dis-torsin de la forma de onda senoidal en sistemas de red causada por cor-rientes de entrada pulsatorias de las cargas conectadas como interferen-cia de la red o armnicos.

Tambin lo llaman el contenido armnico de la red, que se deriva del anlisis de Fourier, y lo calculan hasta los 2,5kHz, que se corresponde con el armnico 50 de la frecuencia de red.

Los rectificadores de entrada de con-vertidores de frecuencia generan esta forma tpica de interferencia armnica en la red. All donde los convertidores de frecuencia estn conectados a sistemas de red de 50Hz, se tienen en cuenta el tercer armnico (150Hz), el quinto armnico (250Hz) o el sptimo armnico (350Hz). Aqu es donde los efectos son ms fuertes. El contenido total de armnicos tam-bin se denomina distorsin armni-ca total (THD).

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Los clculos muestran una clara distorsin de la forma de onda de la tensin de red debido a la interferencia de cargas no lineales.

Rara vez se encuentra en la actualidad la situacin ideal de la tensin de red senoidal en nuestras redes.

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Aspectos prcticos de la interferencia de la red de baja frecuencia

Efectos de la interferencias de la redLas fluctuaciones de armnicos y de tensin son dos formas de la interfe-rencia de la red conducida de baja frecuencia. Tienen un aspecto diferente en su origen del que tienen en cualquier otro punto del sistema de red donde se ha conectado una carga.

Por consiguiente, la alimentacin de la red, la estructura y las cargas se deben tener en cuenta colectiva-mente a la hora de evaluar la interfe-rencia de la red.

A continuacin, se describen los efectos de un nivel elevado de armnicos.

Advertencias de baja tensin Mediciones de tensin incorrectas

debido a la distorsin de la tensin de red senoidal.

Capacidad de potencia de red reducida.

Prdidas ms elevadas Los armnicos toman una cuota

adicional de la potencia activa, po-

tencia aparente y potencia reactiva. Vida til ms corta de dispositivos

y componentes, por ejemplo, como resultado de efectos adicionales de calentamiento debido a las reso-nancias.

Mal funcionamiento o daos a las cargas elctricas o electrnicas (como un zumbido en otros dispo-sitivos). En el peor de los casos, incluso la destruccin.

Mediciones incorrectas porque solo los instrumentos y sistemas de me-dicin capaces de medir RMS reales tienen los armnicos en cuenta.

Existen los convertidores de frecuencia sin interferencias?Todos los convertidores de frecuencia generan interferencias de red. Sin embargo, la norma actual solamente considera rangos de frecuencia de hasta 2kHz. Por esta razn, algunos fabricantes desplazan la interferencia de la red a la regin por encima de 2kHz, que no es contemplada por la norma, y los presentan como disposi-tivos libres de interferencias. Actual-mente se estn estudiando los lmites de rango.

Nota: un contenido excesivo de armnicos pone en riesgo a los bancos de correccin del factor de potencia y puede incluso causar su destruccin. Por esta razn, deberan equiparse con bobinas los convertidores de frecuencia de circuito interme-dio.

El VLT MCT 31 calcula la distorsin armnica de corriente y de tensin de su aplicacin, y determina si se necesita la filtracin armnica. Adems, el software puede calcular el efecto de aadir equipamiento de mitigacin y si su sistema cumple con diversas normas.

Anlisis de la interferencia de la redPara evitar los excesivos impedi-mentos de la calidad de la red, pueden utilizarse diversos mtodos de reduccin, elimina-cin o compensacin con sistemas o dispositivos que producen corrientes armnicas. Se pueden utilizar programas de anlisis de red como el software de Clculo de armnicos VLT MCT 31, para analizar sistemas en una fase tan temprana como la de diseo. De esta manera, los operadores pueden considerar y probar medidas especficas de antemano y garantizar la consiguiente disponibilidad del sistema.

Observacin: Danfoss tiene un nivel muy alto de competencia en EMC y muchos aos de experiencia en el rea. Transmit-imos esta experiencia a nuestros clientes mediante cursos de formacin, seminarios, talleres y mediante la prctica diaria en forma de anlisis EMC con una evaluacin detallada de los clculos de la red.

Aspectos prcticos de la disminucin de la interferencia en la red

Opciones para reducir las principales interferenciasEn trminos generales, la interferencia de la red generada por controladores de potencia electrnicos puede reducirse limitando la amplitud de corrientes pulsantes. Esto mejora el fac-tor de potencia (lambda). Para evitar los excesivos impedimentos a la calidad de la tensin de red, pueden utilizarse diversos mtodos de reduc-cin, eliminacin o compensacin con los sistemas y dispositivos que produ-cen corrientes armnicas.

Bobinas de entrada o en el circuito intermedio de convertidores de frecuencia

Bobinas de CC reducidas Rectificadores con 12, 18 o

24 impulsos por ciclo Filtros pasivos Filtros activos Convertidores de frecuencia VLT de

entrada activa y de bajo nivel de armnicos

Bobinas de circuito intermedio en la entradaIncluso bobinas de red sencillas pueden reducir eficazmente el nivel de armnicos generados al sistema de la red por circuitos de rectificadores. Los fabricantes de convertidores de frecuencia suelen ofrecerlos como opciones suplementarias o de retroali-mentacin. Las bobinas pueden conectarse delante de los convertidores de frecuencia (en el lado de alimentacin) o en el circuito intermedio de CC detrs del rectificador. Como la inductancia tiene el mismo efecto en cualquiera de las dos localizaciones, la atenuacin de la interferencia de la red depender del lugar en que se instale la bobina.

Cada opcin tiene ventajas y desventa-jas. Las bobinas en la entrada son ms caras y grandes y generan mayores prdidas que las bobinas de CC. Su ventaja es que tambin protegen al rectificador contra los transitorios de red. Las bobinas de circuito intermedio de CC se localizan en el bus de CC. Son ms efectivas aunque no pueden rentabilizarse en otras partes de la instalacin.

Con estas bobinas de circuito interme-dio, la distorsin armnica total de un rectificador de 6 pulsos puede redu-cirse desde un THDi del 80% sin bobinas de circuito intermedio hasta un 40% aproximadamente. Las bobinas de red con un Uk del 4% han demostrado su eficacia en los converti-dores de frecuencia. Una mayor reduccin solo puede conseguirse con filtros especialmente adaptados.

Rectificador con 12, 18 o 24 pulsos por cicloLos circuitos de rectificadores con un elevado nmero de pulsos por ciclo (12, 18 o 24) generan niveles de armnicos menores. A menudo, se han usado en aplicaciones de alta potencia. Sin embargo, deben ser alimentados desde transformadores especiales con mltiples devanados secundarios de desviacin de fase que proporcionan toda la potencia necesaria a la fase del rectificador. Adems de la complejidad y del tamao del transformador especial, las desventajas de esta tecnologa incluyen costes de inversin ms elevados para el transformador y el convertidor de frecuencia.

Filtros pasivosAll donde hay requisitos de lmite de distorsin armnica especialmente estrictos, los filtros pasivos de interfe-rencia de la red estn disponibles como una opcin. Estn compuestos por componentes pasivos como bobinas y condensadores. Los circuitos de LC de serie adaptados especficamente a las frecuencias armnicas individuales y conectados en paralelo con la carga, reducen la distorsin armnica total (THDi) en la

red al 10% o al 5%. Pueden usarse mdulos de filtros con convertidores de frecuencia individuales o grupos de convertidores de frecuencia. Para obtener los mejores resultados posibles con un filtro armnico, este debe ajustarse a la corriente de entrada consumida realmente por el converti-dor de frecuencia. En trminos de diseo de circuitos, se instalan filtros armnicos pasivos delante de un convertidor de frecuen-cia o de un grupo de convertidores de frecuencia.

Ventajas de los filtros pasivosEste tipo de filtro ofrece una buena relacin calidad-precio. A un coste relativamente bajo, el operador puede obtener una reduccin en niveles armnicos comparables a la que se alcanza con rectificadores de 12 o 18 pulsos/ciclos. La distorsin armnica total (THDi) puede reducirse hasta un 5%. Los filtros pasivos no generan interfe-rencia en el rango de frecuencias por encima de 2kHz. Como se componen enteramente de componentes pasivos, no hay desgaste y son inmunes a las interferencias elctricas y al estrs mecnico.

Desventajas de los filtros pasivosDado su diseo, los filtros pasivos son relativamente grandes y pesados. Los filtros de este tipo son muy efectivos en el rango de carga del 80 al 100%. Sin embargo, la potencia reactiva capacitiva aumenta con una carga decreciente y se recomienda desco-nectar los condensadores de filtro en un funcionamiento sin carga.

Observacin: los convertidores de frecuencia VLT de Danfoss vienen equipados de serie con bobinas de circuito intermedio de CC. Reducen la interferencia de la red a un THDi del 40%.

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Filtros activosCuando los requisitos relativos ala interferencia de la red son an ms estrictos, se utilizan filtros electrni-cos activos. Los filtros activos son circuitos electrnicos de absorcin que el usuario conecta en paralelo con los generadores de armnicos. Analizan la corriente armnica generada por la carga no lineal y dan una corriente de compensacin de desviacin. Esta corriente neutraliza completamente la corriente armnica correspondiente en el punto de conexin.

El grado de compensacin es ajusta-ble. De esta manera, los armnicos pueden compensarse casi completa-mente si as se desea, o (quizs por razones econmicas) solamente en la medida necesaria para permitir que el sistema cumpla con los lmite legales. Aqu tambin debe tenerse en cuenta que estos filtros funcionan con frecuencias de conmutacin y producen interferencia de la red en el rango de 4 a 18kHz.

Ventajas de los filtros activosLos operadores pueden incorporar, como medida principal, filtros activos en cualquier ubicacin deseada del sistema de la red, dependiendo de si desean compensar convertidores de frecuencia individuales, grupos enteros o incluso un sistema de distribucin completo. No es necesa-rio suministrar un filtro separado para cada convertidor de frecuencia. La distorsin armnica total cae a un nivel THDi 4%.

Desventajas de los filtros activosUna desventaja es el coste de inver-sin relativamente elevado. Adems, estos filtros no son efectivos por encima del 25. nivel armnico. Con una tecnologa de filtros activos tambin deben tenerse en cuenta los efectos generados por los propios filtros por encima de 2kHz. Pueden requerir otras medidas para mantener limpio el sistema de la red.

Aspectos prcticos de la disminucin de la interferencia de la red

Espectro de corriente y de distorsin a plena carga

Tpico sin filtro

Con AHF 010

Con AHF 005

Con AHF 005

Los filtros armnicos avanzados (AHF) reducen la distorsin total de corriente armnica a un 5% o 10% con una carga del 100%.

Sin filtro

Con AHF 010

Se pueden instalar filtros activos en cual-quier punto deseado del sistema de la red, dependiendo de si deberan proporcionar compensacin para convertidores de frecuencia individuales, grupos enteros o sistemas de red completos.

M3-

M3-

M3-

M3-

M3-

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Bobinas de CC reducidasRecientemente se ha incrementado la disponibilidad de los convertidores de frecuencia con una bobina de CC reducida. En este enfoque, los fabricantes reducen en gran medida la capacidad de los condensadores del bus de CC. Incluso sin una bobina de red, esto reduce el quinto arm-nico de la corriente a un nivel THDi por debajo del 40%.

Sin embargo, esto causa interferencia de la red en el rango de alta frecuen-cia que no tendra lugar en caso contrario.

Debido al amplio espectro de frecuencia de los dispositivos con bobinas de CC reducidas, existe un mayor riesgo de resonancias con otros componentes conectados a la red, como lmparas fluorescentes o transformadores. Disear medidas adecuadas resulta muy difcil y requiere mucho tiempo. Adems, los convertidores con bobinas de CC reducidos son ms sensibles a la carga. Con este tipo de convertidores, las variaciones de carga generan variaciones de tensin mucho mayores y tienen ms tendencia a oscilar en respuesta a las variaciones de carga en el eje del motor.

La separacin de la carga tambin es difcil. Durante la separacin de la carga, el motor acta como genera-dor con tensiones de pico altas. Como respuesta, los dispositivos con bobinas de CC estables se cierran ms rpido que los dispositivos convencio-nales, para protegerlos de la destruc-cin causada por una sobrecarga o una sobretensin. Dada la poca o nula capacidad, los convertidores con bobinas de CC reducidas no son adecuados para funcionar con cortes de electricidad. Por norma general, una bobina de CC reducida tiene el 10 % de capacidad de una bobina de CC convencional. Adems de la interfe-

rencia de la red causada por la corriente de entrada, los convertido-res con bobinas de CC reducidas contaminan la red con la frecuencia de conmutacin del inversor junto al motor. Esto se observa claramente en la red a causa de la capacidad baja o nula del bus de CC.

Entrada activa Para describir los convertidores de frecuencia de entrada activa (AFE) suele utilizarse el trmino converti-dor de frecuencia de bajos armni-cos (LHD), que induce a equvocos, pues los convertidores de frecuencia de bajos armnicos pueden abarcar

mltiples tecnologas, tanto de atenuacin activa como pasiva. Los convertidores de frecuencia de entrada activa disponen de conmuta-dores IGBT en los circuitos de entrada que sustituyen a los rectificadores convencionales.

Estos circuitos utilizan dispositivos semiconductores con caractersticas de conmutacin rpida para forzar la corriente de entrada a ser aproxima-damente senoidal y son muy efectivos en la atenuacin de la interferencia de la red de baja frecuencia. Al igual que los convertidores de frecuencia con bobinas de CC reducidas, generan interferencia de la red en el rango de frecuencia alta.

Una entrada activa es el enfoque ms caro existente para reducir la interfe-rencia de la red, puesto que equivale a un convertidor de frecuencia suplementario y completamente desarrollado capaz de devolver la energa a la red. La opcin de conver-tidor de frecuencia de bajos armni-cos no ofrece esta capacidad y es, por ello, algo menos costoso.

Los convertidores con bobinas de CC reducidos generan niveles armnicos ms altos, especialmente en los intervalos de frecuencia ms elevados.

Bobina de CC convencional Bobina de CC reducido

Bobina de CC reducida

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Ventajas de AFE y LHDLa distorsin armnica total cae a un nivel de THDi prcticamente

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Aspectos prcticos de la interferencia de alta frecuencia (RFI)

Clasificacin de las nuevas categoras C1 a C4 de la norma de producto EN 61800-3

La comparacin de las nuevas categoras C1 a C4 definida por la norma de productos EN 61800-3 y las clases A y B de la norma medioambiental EN 55011.

Interferencia de radiofrecuenciaLos convertidores de frecuencia generan frecuencias de campo rotativas variables en correspondencia con las tensiones de motor debido a impulsos de corriente rectangular de anchura variable. Los flancos de pulsos contienen componentes de alta frecuencia. Los cables del motor y los convertidores de frecuencia radian estos componentes y los dirigen al sistema de red a travs del cable.

Los filtros tienen la finalidad de limitar estas emisiones de interferencia a un nivel regulados por normas, lo cual quiere decir que siempre que se pueda, deberan instalarse de serie en el equipo. Al igual que sucede con las bobinas de circuito intermedio de red, en el caso de filtros RFI, la calidad del filtro que se va a utilizar debe definirse claramente.

En la norma de productos EN 61800-3 y en la norma genrica EN 55011 se definen lmites especficos para niveles de interferencia.

Las normas y las directivas definen los lmitesSe deben observar dos normas para poder evaluar completamente la interferencia de radiofrecuencia. La primera es la norma medioambien-tal EN 55011, que define los lmites segn el entorno bsico: ya se trate de un entorno industrial (clase A1 y A2) o residencial (clase B). Adems, la norma de productos EN-61800-3 para sistemas de convertidores de frecuen-cia elctricos, que entr en vigor en junio de 2007, define nuevas catego-ras (C1 a C4) para las reas de aplica-cin del dispositivo.

Aunque son comparables a las clases anteriores en trminos de lmites, permiten una gama de aplicacin ms amplia dentro del alcance de la norma de producto.

Nota: los operadores de la instalacin deben cumplir con la norma EN 55011 en caso de problemas. Los fabricantes del convertidor deben cumplir la norma EN 61800-3.

Los fabricantes utilizan filtros de interferencia de radiofrecuencia (RFI) (tambin llamados filtros de red o filtros de EMC) para reducir el nivel de este tipo de interferencia en la alimentacin de la red. Sirven para proteger dispositivos contra la interferencia conducida de alta frecuencia (inmunidad al ruido) y para reducir la cantidad de interferen-cia de alta frecuencia emitida por un dispositivo por el cable de red o por la radiacin del cable de red.

Still valid Product standard as obligatory from 2007

EN 55011Entorno Bsico

Clase B(Entorno residencial)

1er entorno(Entorno Residencial

2nd entornoEntorno Industrial

Clase A(Industrial environment)

EN 61800-3Entorno bsico

con nuevas categoras

Grupo 1+ 2

Grupo 1(HF Interno)

Grupo 2 (HF Externo)

Categora C2

Categora C1

Categora C3

Categora C4

Comparacin de niveles de interferencia

Norma de productos EN 61800-3 (2005-07) para sistemas de convertidores de frecuencia elctricos

Clasificacinpor categora C1 C2 C3 C4

Entorno 1.er entorno1. o 2. Entorno

(decisin del operador)

2. entorno 2. entorno

Tensin/corriente 1000V

En >400AConexin a la red

de ITConocimientos en EMC

Ningn requisito

Instalacin y puesta en marcha porun experto en EMC

Plan EMC necesario

Lmites segnEN 55011 Clase B

Clase A1(con advertencia)

Clase A2(con advertencia)

Los valores superan laClase A2

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Aspectos prcticos del 1. y 2. entorno

El lugar de funcionamiento es el factor decisivoLos lmites para cada entorno se especifican en las normas correspon-dientes, pero cmo se asignan los dispositivos a los diferentes tipos de entornos? Una vez ms, las normas EN 55011 y EN 61800-3 ofrecen informa-cin relativa a los sistemas de conver-tidores de frecuencia y componentes elctricos.

1.er entorno/Clase B: entorno residencial Todos los lugares de funcionamiento conectados a la red elctrica pblica de baja tensin, incluyendo reas de industria ligera, se clasifican como entornos residenciales o empresaria-

les y comerciales. No tienen transfor-madores de distribucin propios de alta tensin o media tensin para un sistema de red separado. Las clasifica-ciones de entornos se aplican tanto dentro como fuera de los edificios. Algunos ejemplos son reas empresa-riales, edificios y reas residenciales, restaurantes y negocios dedicados al ocio, aparcamientos, instalaciones deportivas y para espectculos.

2. entorno/Clase A: entorno industrialLos entornos industriales son plantas de funcionamiento que no estn conectadas directamente a la red elctrica pblica de baja tensin, sino que poseen sus propios transforma-

dores de distribucin de alta tensin o media tensin. Tambin se definen como tales en el registro de la propiedad y se caracterizan por condiciones electromagnticas especficas:

la presencia de dispositivos cientfi-cos, mdicos o industriales;

conmutacin de grandes cargas inductivas y capacitivas; incidencia de fuertes campos mag-

nticos (por ejemplo, debido a corrientes altas).

Las clasificaciones de los entornos se aplican tanto dentro como fuera de los edificios.

Entornos especiales Aqu los usuarios pueden decidir en qu tipo de entorno clasificarn su instalacin. Esto supone que el rea tiene su propio transformador de media tensin y est diferenciada claramente de otras reas. Dentro de esta rea, el usuario es personal-mente responsable de garantizar la compatibilidad electromagn-tica necesaria para permitir el funcionamiento sin problemas de todos los dispositivos en determina-das condiciones. Algunos ejemplos de entornos especiales son los centros comerciales, supermercados, estaciones de servicio, edificios de oficinas y almacenes.

Sin compromisosSi se utiliza un convertidor de frecuencia que no es conforme con la Categora C1, se debe suministrar el dispositivo con una nota de adver-tencia. Esto ser responsabilidad del usuario o del operador.

En caso de interferencia, los expertos siempre basan la supresin de interferencias en los lmites definidos para las clases A1/A2 y B en la norma general EN 55011 de acuerdo con el entorno de funcionamiento. El coste de la solucin de los problemas de EMC ser por cuenta del operador. El usuario es el ltimo responsable de la clasificacin adecuada de dispositi-vos con respecto a estas dos normas.

Clasificacin de entornos de funcionamiento en el primer y segundo entorno y en entornos especiales en los que puede elegir el operador.

1. UMGEBUNG

T

2 Entorno

1er Entorno

SupermarketSupermarket

Industrial Production

BusinessBusiness

BusinessBusiness

T

T

T

FFFFII

OO

CCEE

PPAARRTTMMEENNTTSS

Lmites de interferencia de tensin segn la norma

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

Frecuencia [MHz]

Emis

in

de

ten

si

n e

n d

B (m

edia

)

Clase A-2

Clase A-1

Clase B-1

Clase A-2 (

Transients

t

U

23Los rayos son la causa ms frecuente de transitorios de red.

Aspectos prcticosde las principales medidas de proteccin

Factor de correccin de potenciaEl equipamiento de correccin del factor de potencia sirve para reducir el factor de potencia () entre la tensin y la corriente y desplazar el factor de potencia ms cerca de la unidad (coseno ). Esto es necesario cuando en un sistema de distribucin elctrica se utiliza un gran nmero de cargas inductivas, como motores o lmparas reactancias.

Dependiendo del diseo del enlace de CC, los convertidores de frecuencia no consumen ninguna potencia reactiva del sistema de red ni generan cambio de fase alguno. Tienen un coseno de aproximadamente 1. Por esta razn, los usuarios de motores con control de velocidad no tienen que tenerlos en cuenta a la hora de dimen sionar cualquier equipamiento de correccin del factor de potencia que pueda ser necesario. Sin embargo, la corriente consumida por el equipo de correccin de potencia aumenta porque los convertidores de frecuencia generan armnicos. La carga en los condensadores aumenta a medida que el nmero de genera-dores de armnicos aumenta y se calientan ms. Por estas razones, el operador debe instalar bobinas de circuito intermedio en el equipo de correccin del factor de potencia. Estas bobinas de circuito intermedio evitan resonancias entre inductancias de carga y la capacitancia del equipo de correccin del factor de potencia.Los conversores con coseno

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Aspectos prcticos del funcionamiento con un transformador o generador de reserva

En sistemas de baja tensin (400V, 500V y 690V), los operadores pueden utilizar convertidores de frecuencia con control de velocidad con ndices de hasta 1MW. Un transformador convierte la tensin de la red elctrica de media tensin en la tensin requerida.En la red elctrica pblica (entorno 1: entorno residencial) es responsabili-dad de la compaa elctrica.

En sistemas de red industrial (entorno 2: entorno industrial; normalmente 500V o 690V), el transformador est ubicado en las instalaciones del usuario final que tambin es respon-sable de la alimentacin de la instala-cin del usuario.

Carga de transformadorEn el caso de transformadores que suministran potencia a los converti-dores de frecuencia, debe tenerse en cuenta que el uso de los convertido-res de frecuencia y otras cargas de rectificador da lugar a la generacin de armnicos que ponen una carga reactiva adicional en el transformador.

Esto produce prdidas ms elevadas y aumenta el calentamiento. En el peor de los casos, esto puede conducir a la destruccin del transformador. Los grupos de vectores inteligentes (varios transformadores conectados entre s) tambin pueden generar armnicos en determinadas condiciones.

Calidad de la potenciaPara garantizar la calidad de la potencia de la red de acuerdo con las normas aplicables, usted necesita saber cunta carga del convertidor de frecuencia puede manejar el transfor-mador.Los programas de anlisis de redes como el software de clculo de armnicos VLT MCT 31 proporcionan una indicacin exacta de cunta carga de convertidor de frecuencia puede suministrar un transformador en un sistema especfico.

Observacin: todos los convertidores de frecuencia de la serie VLT HVAC estn equipados de serie con bobinas de choque para interferencias de red.

Uso mximo del transformador

Los operadores utilizan sistemas de potencia de reserva para aquellos casos en que el funcionamiento continuado de dispositivos alimenta-dos por la red es necesario, incluso en el caso de fallo de red. Tambin se utilizan cuando la conexin de red disponible no puede suministrar suficiente potencia. El funciona-miento en paralelo con la red elctrica pblica tambin es posible para conseguir una potencia de red mayor. Esto es algo habitual cuando tambin se necesita calor, como en las unida-des combinadas de potencia elctrica y trmica. Estas se aprovechan de la elevada eficiencia que se pueden alcanzar con esta forma de conversin de energa.

Cuando la potencia de reserva es suministrada por un generador, la impedancia de la red suele ser mayor que si la potencia se toma de una red pblica. Esto hace que la distorsin armnica total aumente. Con un diseo adecuado, los generadores pueden operar en un sistema que contiene generadores de armnicos.

En la prctica, esto significa que cuando el sistema conmuta de funcionamiento en red a alimentacin

desde el generador, es habitual que la carga de armnicos aumente.Los diseadores y operadores de servicios de instalaciones deberan calcular o medir el incremento de la carga de armnicos para garantizar que la calidad de la potencia cumpla las reglamentaciones y que, por ello, evita problemas y fallos de equipos.

Se debe evitar la carga asimtrica del generador, puesto que produce mayores prdidas y puede hacer que la distorsin armnica total aumente.Un escalonamiento 5/6 del bobinado del generador atena el quinto y sptimo armnico, pero permite el aumento del tercer armnico. Un escalonamiento 2/3 reduce el tercer armnico. Si es posible, el operador debera desconectar el equipo de correccin del factor de potencia

porque pueden darse resonancias en el sistema.

Las bobinas de circuito intermedio o los filtros de absorcin activos pueden atenuar los armnicos. Las cargas resistivas en paralelo tambin tienen un efecto atenuante, mientras que las cargas capacitivas en paralelo crean una carga adicional debido a los imprevisibles efectos de resonancia.Si se tienen en cuenta estos fenme-nos, un sistema de red alimentado por un generador puede alimentar una determinada cantidad de convertidores de frecuencia mante-niendo al mismo tiempo la calidad de potencia especificada. Puede reali-zarse un anlisis ms exacto usando un software de anlisis de red, como el software de clculo de armnicos VLT MCT 31.

Se recomiendan las cantidades mximas de carga anteriores como valores gua, basados en la experi-encia y que permitan un funcionamiento de la instalacin sin problemas.

Funcionamiento con un generador de reserva

En caso de funcionamiento con generadores de armnicos, se configuran los siguientes lmites:

Rectificadores B2 y B6 mx. 20% de la carga nominal del generadorRectificador B6 con bobina de choque mx. 20-35% de la carga nominal del generador segn la composicinRectificador B6 controlado mx. 10% de la carga nominal del generador

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Paso 2: Aspectos prcticos de las condiciones del entorno y del medio ambiente

Los convertidores de frecuencia pueden insta-larse de forma centralizada (en un armario) o localmente (cerca del motor). Ambas opciones tienen ventajas y desventajas.

El mximo tiempo de funcionamiento y una vida til prolongada de los convertidores de frecuencia en funcionamiento solo son posibles con una refrigeracin adecuada y aire limpio.

Por consiguiente, elegir la ubicacin de la instalacin y las condiciones de instalacin tienen un efecto decisivo en la vida del mismo.

Montaje en armario frente a montaje en paredLa pregunta de si un convertidor de frecuencia debera instalarse en un armario o en la pared no tiene una respuesta fcil. Ambas opciones tienen ventajas y desventajas.

El montaje en armario tiene la ventaja de que todos los componentes elctricos y electrnicos estn localizados cerca unos de otros y protegidos por el alojamiento (el armario).

El armario tambin viene completa-mente montado como una unidad completa para su instalacin en la planta.

Una desventaja es que los componen-tes pueden influirse mutuamente debido al poco espacio dentro del armario, lo que quiere decir que debe prestarse especial atencin a que la disposicin del armario cumpla los requisitos EMC. Adems, los costes de

inversin para cables de motor apantallados son mayores porque el armario y el convertidor de frecuencia estn situados por lo general mucho ms apartados que en una instalacin local.

El montaje en pared es ms fcil en cuanto a trminos de EMC debido a la proximidad entre los convertidores de frecuencia.

Se reduce la longitud de los cables de motor apantallados y, en consecuen-cia, el coste se reduce considerable-mente. El coste algo ms elevado de un convertidor de frecuencia con una proteccin IP54 puede compensarse fcilmente con la reduccin del coste de cableado e instalacin. Sin embargo, en la prctica alrededor del 70% de los dispositivos van monta-dos en armarios.

Observacin:los convertidores de frecuencia de Danfoss estn disponibles con tres clasificaciones de proteccin diferentes: IP 00 o IP 20 para instalacin en armario; IP 54 o IP 55 para montaje local; IP 66 para condiciones ambientales

crticas, como humedad (del aire) ex-tremadamente alta o concentracio-nes altas de polvo o gases agresivos.

La ubicacin correcta para la instalacin

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Aspectos prcticos de las Clasificaciones IP (niveles de proteccin)

Los dgitos que faltan son sustituidos por x.

Estructura de clasificacin IP segn IEC 60529

Convertidores con contactos protegidos con clasificacin de protec-cin IP20 o IP21 para montaje en armario.

Los convertidores con proteccin IP 66 / Tipo 4x pueden instalarse en entornos exigentes (por ejemplo: torres de refrigeracin).

Tipos de proteccin NEMA segn NEMA 250-2003Comparacin de aplicaciones especficas de protec-ciones para ubicaciones interiores no peligrosas

Comparacin de aplicaciones especficas de protecciones para ubicaciones exteriores no peligrosas

* Estas protecciones pueden ventilarse** Las fibras y las partculas suspendidas en el aire son materiales no peligrosos que no se incluyen en el tipo inflamable de la clase III. Encontrar informacin sobre las fibras inflamables y las partculas combustibles del tipo clase III en el artculos 500 del Cdigo Nacional de Seguridad Elctrica.

* No es necesario que los mecanismos externos funcionen cuando el alojamiento est cubierto por el hielo.

** Los mecanismos externos pueden funcionar cuando el alojamiento est cubierto por el hielo.

Primer dgito de IP

Contra la penetracin de objetos slidos extraos

Contra el acceso a piezas peligrosas por

IP0_ (no protegido) (no protegido)IP1_ 50 mm de dimetro Dorso de la manoIP2_ 12,5 mm de dimetro DedoIP3_ 2,5 mm de dimetro HerramientaIP4_ 1,0 mm de dimetro CableIP5_ Proteccin contra el polvo CableIP6_ el polvo Cable

Tipo de proteccin

Proporciona un grado de proteccin ante las siguientes situaciones 1* 4 4X 12

Acceso a partes peligrosas X X X XEntrada de objetos slidos extraos (suciedad que cae) X X X XEntrada de agua (goteo y salpicaduras leves) - X X XEntrada de objetos slidos extraos (suciedad circulante, pelusa, fibras y partculas suspendidas en el aire**) - X X X

Entrada de objetos slidos extraos (penetracin de polvo voltil, pelusa, fibras y partculas suspendidas en el aire**) - X X X

Entrada de agua (agua proyectada y salpicaduras) - X X XPrdida de aceite y refrigerante - - - XAgentes corrosivos - - X -

Segundo dgito de IP

Contra la penetracin de agua con efecto nocivo

IP_0 (no protegido)IP_1 Gotas que caen verticalmenteIP_2 Gotas con un ngulo de 15IP_3 Agua pulverizadaIP_4 Salpicaduras de aguaIP_5 Chorros de aguaIP_6 Potentes chorros de aguaIP_7 Inmersin temporalIP_8 Inmersin a largo plazo

Tipo de protec-cin

Proporciona un grado de proteccin ante las siguientes situaciones 4 4X

Acceso a partes peligrosas X XEntrada de agua (lluvia, nieve y aguanieve*) X XAguanieve** - -Entrada de objetos slidos extraos (polvo voltil, pelusa, fibras y partculas suspendidas en el aire) - X

Entrada de agua (agua proyectada) X XAgentes corrosivos - X

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Aspectos prcticos del diseo de refrigeracin

Conformidad con las especificaciones de temperatura ambiente Las condiciones climticas externas y las condiciones del entorno tienen un claro efecto en la refrigeracin de todos los componentes elctricos y electrnicos en una sala de control o armario.

Se especifican lmites de temperatura ambiente mnimos y mximos para todos los convertidores de frecuencia. Estos lmites vienen determinados a menudo por los componentes electrnicos que se emplean. Por ejemplo, la temperatura ambiente de los condensadores electrolticos instalados en el bus de CC deben permanecer dentro de determinados lmites debido a la dependencia de temperatura de su capacitancia. Aunque los convertidores de frecuen-cia pueden funcionar a temperaturas de hasta -10C, los fabricantes solo garantizan un funcionamiento correcto con una carga nominal con temperaturas de 0C o superiores. Esto significa que debera evitar utilizarlos en reas con escarcha, como salas sin aislamiento.

No debera sobrepasar el lmite mximo de temperatura. Los compo-nentes electrnicos son sensibles al calor. Segn la ecuacin de Arrhenius, la vida de un componente electrnico disminuye en un 50% por cada 10C en que funciona por encima de su temperatura prevista. Esto no se limita a los dispositivos instalados en armarios. Incluso los dispositivos con clasificacin de proteccin IP54, IP55 o IP66 solo pueden usarse dentro de los rangos de temperatura ambiente especificados en los manuales. A veces es necesaria la climatizacin de las salas o armarios de instalacin. Si se evitan temperaturas ambiente extremas, se prolonga la vida de los convertidores de frecuencia y con ello, la fiabilidad de todo el sistema.

RefrigeracinLos convertidores de frecuencia disipan la potencia en forma de calor. La cantidad de disipacin de potencia en vatios aparece en los datos

tcnicos del convertidor de frecuen-cia. Los operadores deberan adoptar las medidas adecuadas para eliminar el calor disipado por el convertidor de frecuencia desde el armario, por ejemplo mediante ventiladores dentro del armario. El caudal de aire necesario aparece en la documenta-cin del fabricante. Los convertidores de frecuencia deben instalarse de modo que el aire de refrigeracin pueda fluir sin obstculos a travs de las aletas de refrigeracin del disposi-tivo. Especialmente con dispositivos IP20 en armarios, hay un riesgo de circulacin de aire inadecuada debido a la reducida distancia de montaje entre los componentes del armario, lo que causa la formacin de bolsas de calor. Consulte los manuales para conocer las distancias de montaje correctas, que deben respetarse en todo momento.

Humedad relativaSi bien algunos convertidores de frecuencia pueden funcionar correc-tamente con una humedad relativa-mente alta (convertidores de frecuen-cia de Danfoss con hasta un 95% de humedad relativa), siempre debe evitarse la condensacin. Hay un riesgo especfico de condensacin

cuando el convertidor de frecuencia o algunos de sus componentes estn ms fros que el aire ambiente hmedo. En esta situacin, la hume-dad en el aire puede condensarse en los componentes electrnicos.

Cuando se conecta de nuevo el dispositivo, las gotitas de agua pueden causar cortocircuitos en el dispositivo. Esto suele ocurrir sola-mente con convertidores de frecuen-cia desconectados de la red. Por esta razn, es aconsejable instalar un calefactor de armario en situaciones donde hay una posibilidad real de condensacin debido a las condicio-nes ambiente. Alternativamente, operar el convertidor de frecuencia en modo de espera (con el dispositivo conectado constantemente a la red) puede ayudar a reducir el riesgo de condensacin. Sin embargo, debera comprobar si la disipacin de poten-cia es suficiente para mantener secos los circuitos en el convertidor de frecuencia.

Nota: algunos fabricantes especifican distancias laterales mnimas as como distancias mnimas superiores e inferiores. Observe estas especificaciones.

El diseo de refrigeracin inteligente de converti-

dores de frecuencia VLT elimina hasta el 85% del

calor disipado de la proteccin del dispositivo a

travs de conductos de refrigeracin.

Tipo de protec-cin

Proporciona un grado de proteccin ante las siguientes situaciones 4 4X

Acceso a partes peligrosas X XEntrada de agua (lluvia, nieve y aguanieve*) X XAguanieve** - -Entrada de objetos slidos extraos (polvo voltil, pelusa, fibras y partculas suspendidas en el aire) - X

Entrada de agua (agua proyectada) X XAgentes corrosivos - X

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Los gases agresivos, como el sulfuro de hidrgeno, cloro o amonaco, estn a menudo presentes en instala-ciones de tratamiento de aguas residuales o piscinas. La contamina-cin del aire de refrigeracin puede causar la descomposicin gradual de componentes electrnicos y pistas de PCB en convertidores de frecuencia. Los dispositivos electrnicos en sistemas elctricos o armarios son especialmente sensibles. Si el aire ambiente est contaminado de esta manera, el operador o el ingeniero de la planta debera instalar el converti-dor de frecuencia en una ubicacin donde pudiera excluirse de forma segura la posibilidad de contamina-cin (un edificio diferente, un armario

Clasificacin segn IEC 60721-3-3; los valores medios son valores anticipados a largo plazo. Los valores mximos son valores pico transitorios que no tienen lugar durante ms tiempo que 30 minutos al da.

sellado con un intercambiador de calor, etc.) o solicitar dispositivos cuyas placas de circuitos estn revestidas con un barniz protector especial que sea resistente a los gases agresivos.

Una seal clara de un ambiente agresivo es la corrosin del cobre. Si se vuelve oscuro rpidamente, forma ampollas o incluso se descompone, deberan usarse placas de circuitos o dispositivos con un barnizado suplementario. Los medios especfi-cos y concentraciones de medios que puede resistir un revestimiento se describen en la norma internacional IEC 60721-3-3.

Entorno o gases agresivos

Aspectos prcticos de requisitos especficos

Nota: debera tener en cuenta en la fase de diseo y de ingeniera del proyecto la procedencia del aire de refrigeracin para el equipamiento electrnico.Por ejemplo, en una instalacin de tratamiento de aguas residuales debera evitar extraer aire del rea de entrada, y con una piscina debera evitar extraer aire del rea de trata-miento de aguas.

Observacin: los convertidores VLT HVAC se entregan de serie con un barnizado clase 3C2. Si se solicita, el barnizado clase 3C3 tambin est disponible.

Parmetros del ambiente

Unidad Clase

3C1 3C2 3C3

Valor medio Valor mximo Valor medio Valor mximo

Sal marina mg/m3 No Neblina salina Neblina salina

xidos de azufre mg/m3 0,1 0,3 1,0 5,0 10

Sulfuro de hidrgeno mg/m3 0,01 0,1 0,5 3,0 10

Cloro mg/m3 0,01 0,1 0,03 0,3 1,0

Cloruro de hidrgeno mg/m3 0,01 0,1 0,5 1,0 5,0

Fluoruro de hidrgeno mg/m3 0,003 0,01 0,03 0,1 3,0

Amonaco mg/m3 0,3 1,0 3,0 10 35

Ozono mg/m3 0,01 0,05 0,1 0,1 0,3

Nitrgeno mg/m3 0,1 0,5 1,0 3,0 9,0

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En la prctica la instalacin de convertidores de frecuencia en entornos con una alta exposicin al polvo es a menudo inevitable. Este polvo forma depsitos en todas partes y se introduce incluso por las grietas ms pequeas. Esto afecta no slo a convertidores de frecuencia montados localmente (pared o bastidor) con clasificacin de protec-cin IP55 o IP66, sino tambin a dispositivos montados en armarios con clasificacin de proteccin IP 21 o IP 20.

Se deben considerar los tres aspectos descritos a continuacin cuando se instalan convertidores de frecuencia en estos entornos.

Refrigeracin reducidaEl polvo forma depsitos en la superficie del dispositivo y dentro del dispositivo en las placas de circuitos y los componentes electrnicos. Estos depsitos funcionan como capas de

aislamiento y obstaculizan la transfe-rencia de calor de los componentes al aire ambiente, lo cual reduce la capacidad de refrigeracin. Los componentes se calientan an ms. Esto produce un envejecimiento acelerado de los componentes electrnicos al tiempo que disminuye la vida til del convertidor de frecuen-cia. Lo mismo sucede cuando los depsitos de polvo se forman en el disipador en la parte posterior del convertidor de frecuencia.

Ventiladores de refrigeracinEl caudal de aire para refrigerar convertidores de frecuencia es producido por ventiladores de refrige-racin localizados normalmente en la parte trasera del dispositivo. Los rotores del ventilador poseen peque-os cojinetes a travs de los cuales penetra el polvo actuando como un abrasivo, lo cual produce un fallo del ventilador debido al dao del coji-nete.

Manta filtroLos convertidores de frecuencia de alta potencia estn equipados con ventiladores de refrigeracin que expelen aire caliente desde el interior del dispositivo. A partir de un deter-minado tamao, estos ventiladores se equipan con una manta filtro que evitan la entrada de polvo en el dispositivo. En las mantas filtro se atascan rpidamente cuando se utilizan en entornos muy polvorientos y los ventiladores dejan de refrigerar correctamente los componentes dentro del convertidor de frecuencia.

Nota: en las condiciones descritas anteriormente, es aconsejable limpiar el convertidor de frecuencia durante el mantenimiento peridico. Elimine el polvo soplando el disipador de calor y los ventiladores y limpie los mantas filtro.

Exposicin al polvo

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Los sistemas de convertidores de frecuencia operan en entornos potencialmente explosivos. Un ejemplo es el rea de entrada de una instalacin de tratamiento de aguas residuales. Si se utilizan convertidores de frecuencia para el control de velocidad en tales reas, la instalacin debe cumplir condiciones especiales que se describen en la directiva de la UE 94/9/CE, denominada directiva ATEX. Esta normativa, describe el uso y funcionamiento del equipamiento y dispositivos protectores en entornos potencialmente explosivos. Esta direc-tiva armoniza las reglamentaciones y los requisitos en la UE para el funcio-namiento de dispositivos elctricos y electrnicos en entornos potencial-mente explosivos, como los que pueden causar el polvo o los gases.

Si los convertidores de frecuencia se utilizan para controlar motores en entornos potencialmente explosivos, estos motores deben equiparse con control de temperatura mediante un sensor de temperatura PTC. Pueden utilizarse motores con proteccin de ignicin clase d o e. Estas clases de proteccin de ignicin, son diferentes en cuanto a cmo se evita la ignicin de un medio explosivo. En la prctica, raramente se utilizan convertidores de frecuencia con motores de clase e. Esta combina-cin debe ser aprobada como una unidad, lo que implica una prueba de tipo cara y complicada. Sin embargo, el PTB de Braunschweig (Alemania) ha desarrollado un nuevo procedimiento de aprobacin que utilizar controla-

dores de velocidad con motores de clase e considerablemente ms atractivos en el futuro. El nuevo concepto exige la aceptacin sola-mente del motor, definiendo adicio-nalmente requisitos especficos para el control trmico en el proceso de certificacin de prueba de tipo de CE. As, por ejemplo, se requiere limitar la corriente dependiente de la velocidad adems del habitual control de termistor de PTC certificado para tratar la refrigeracin reducida d

Aplicaciones de HVAC y refrigeración -...

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