Estos sistemas HVACR consumen una importante cantidad de energía, que puede llegar a representar hasta el 50% del consumo energético total. El uso correcto de convertidores de frecuencia variable en estos sistemas permitirá reducir considerablemente su consumo energético, pues los variadores están concebidos para controlar motores en función de las demandas de corriente de sus procesos, en lugar de controlarlo a plena velocidad y reducir su rendimiento.

Algunos ejemplos de convertidores en aplicaciones HVACR son las bombas (agua fría, agua de condensadores, agua caliente), los ventiladores (suministro, retorno, extracción, torre de refrigeración) y los compresores. Los ventiladores y las bombas controlan cargas cuadráticas o cúbicas en las que la reducción de un 25% de la velocidad puede suponer una reducción de un 50% del consumo de energía gracias a las leyes de afinidad. Por tanto, utilizar un convertidor para controlar un ventilador o una bomba en lugar de hacer funcionar un motor directo en línea permitirá un enorme ahorro de energía.

Armónicos

Los variadores de frecuencia, junto con otros muchos tipos de dispositivos electrónicos, generan un fenómeno conocido como armónicos de la red eléctrica. Las ventajas de utilizar un variador compensan con creces los efectos negativos de los armónicos, pero es importante ser conscientes de los armónicos, los posibles problemas que pueden causar y las soluciones existentes para mitigarlos.

Los armónicos de la red eléctrica son de baja frecuencia y, por tanto, no interfieren en las señales de las redes inalámbricas LAN, los teléfonos móviles, las radios de FM o AM ni en los equipos que son particularmente sensibles al ruido de alta frecuencia.

La causa de los armónicos son las cargas no lineales, que no consumen corriente de forma sinusoidal desde la red. La mayoría de los aparatos electrónicos que llevan fuente de alimentación producen este tipo de cargas.

Los elevados niveles de distorsión armónica de una instalación pueden generar una gran variedad de problemas:

u Fallos prematuros en dispositivos y reducción de su vida útil debido al sobrecalentamiento.

u Disparos de interruptores automáticos y fusibles.

u Funcionamiento inestable de los generadores de reserva y de aquellos dispositivos sensibles que requieren una forma de onda sinusoidal pura.

u Luces parpadeantes.

Los convertidores de bajos armónicos (ULH) de ABB están diseñados con sistemas integrados que eluden los armónicos y respetan los límites de bajos armónicos recomendados en las normas IEEE519 y G5/4, manteniéndolos por debajo del 3 % en todas las condiciones de carga. El factor de potencia es igual a uno, lo que significa que utiliza la menor cantidad posible de intensidad reactiva, reduciendo por tanto los costes asociados al consumo de energía reactiva.

La instalación de un convertidor ULH es sencilla al estar construido convencionalmente como un único equipo con terminales de entrada de línea y terminales de salida del motor y permite ahorrar espacio frente a otras soluciones. Además, el convertidor presenta mayor inmunidad a los desequilibrios de tensión que cualquier otra solución de mitigación armónica, lo que permite estabilizar la tensión de salida para que el motor funcione siempre a su tensión nominal, incluso en caídas de voltaje en cables de gran longitud o redes fluctuantes.

Modo de anulación o modo antiincendios

Los convertidores ABB para sistemas HVACR aportan enormes ventajas a los edificios, ya sean comerciales, residenciales, industriales, educativos o cualquier otra construcción pública. Una importante función integrada del convertidor de frecuencia variable ACH580 que proporciona seguridad es el modo de anulación, también conocido como antiincendios. El modo de anulación del ACH580 permite al convertidor poner en marcha un motor a una velocidad regulable, predeterminada o controlada por PID en cualquier sentido para ayudar al sistema de control de humos del edificio durante la evacuación y extinción de incendios una vez que se declaran. De este modo, se mejora la seguridad de los ocupantes del edificio y se minimizan los daños causados por el incendio y los costes de restauración.

El modo de anulación permite garantizar que el convertidor siga funcionando el máximo tiempo posible (hasta destruirse si es necesario), dando prioridad a este modo y otorgándole la máxima disponibilidad una vez activado, ignorando la mayoría de disparos y advertencias que normalmente detendrían su funcionamiento.

Este modo está concebido para que los cuerpos de bomberos y otros servicios de emergencia aprovechen los convertidores para controlar el humo y mantener las vías de escape, tal y como puede observarse en la imagen siguiente.

Si el dispositivo no lleva integrado el modo de anulación para bomberos, la función debe controlarse mediante el sistema de gestión del edificio (BMS), lo que complica más la instalación y programación. Además, como el convertidor debe controlar localmente el motor para que funcione hasta destruirse ignorando la mayoría de fallos, esta función no podría realizarla el BMS por sí solo, ya que el convertidor necesita un modo especial que ignore estos problemas de forma interna.

Conectividad

Es importante recordar que el convertidor es solo una parte del sistema de climatización, que debe integrarse con cuidado en el entorno operativo para lograr la máxima eficiencia. En este sentido, la aplicación y la capacidad de comunicación del convertidor son de suma importancia. El convertidor debe admitir la integración nativa de BACnet MS/TP y BACnet IP en los edificios y los sistemas que éstos alberguen. De este modo, el convertidor puede obtener un punto de referencia o consigna, es decir, la velocidad operativa necesaria para el motor.

Además, el panel de control del convertidor ACH580 reduce los tiempos de configuración al permitir copiar parámetros entre convertidores, lo que facilita enormemente la sustitución de un equipo a otro. Existen varias opciones de montaje remoto para poder instalar el panel en cualquier parte, así como la posibilidad de personalizar varias pantallas de visualización inicial.