El variador de velocidad es un dispositivo electrónico utilizado para el arranque de motores eléctricos en el cual es posible ajustar la velocidad y par de operación de acuerdo a las condiciones del proceso.

La energía de la red eléctrica pasa a través del variador de velocidad y es regulada antes de que esta llegue al motor para luego ajustar la frecuencia, tensión y corriente en función de los requerimientos y demanda del proceso donde está operando el motor.

El variador de velocidad tiene múltiples beneficios y es quizá la mejor solución para el arranque, parada, protección y automatización de procesos en donde se involucran motores eléctricos.

Entre estos beneficios se destacan algunos como el arranque suave, parada suave, eliminación del pico de corriente producido en el arranque directo de un motor, la eliminación del estrés mecánico producido en el motor y en todo el sistema mecánico acoplado al eje del mismo, la corrección del factor de potencia del motor, el control de par, el control de velocidad, algunas funciones propias de un controlador como por ejemplo reguladores PID y la posibilidad de utilizar el variador como un PLC, centralizando el proceso desde este mismo a través de sus entradas y salidas digitales, analógicas y variedad de protocolos de comunicación industrial.

WEG ofrece soluciones completas para lograr ahorro de energía en cualquier industria, siendo fabricantes de Variadores de Velocidad, Arrancadores Suaves, Motores Eléctricos, Tableros Eléctricos.

El variador de velocidad protege al motor de diversas condiciones anormales que pueden afectar a la máquina eléctrica y al proceso, como por ejemplo sobrecarga, sobrecorriente, cortocircuito, temperatura baja o alta en los devanados internos del motor, baja tensión de entrada, alta tensión de entrada, entre otros.

Figura 2. Solución WEG para Ahorro de Energía Motor W22 + Variador de Velocidad CFW11

El 70% de toda la energía generada en el mundo es consumida por motores eléctricos y migrando a motores de alta eficiencia operados con variadores de velocidad se puede ahorrar entre un 20% y 70% de su consumo actual.

Al comparar el arranque con variador de velocidad con un arranque directo podemos decir que el pico de corriente de arranque de un motor depende netamente de la aplicación, es decir, el sistema mecánico que está acoplado al eje del motor y la curva de par-velocidad de esta aplicación; en un arranque directo el pico de corriente de arranque puede variar entre 4 a 8 veces la corriente nominal del motor de acuerdo a los datos de placa del mismo. En cambio, al arrancar este mismo motor con un variador de velocidad el pico de corriente puede variar entre 1 a 2 veces la corriente nominal ya mencionada.

Adicional a esto, contribuye a alargar la vida útil y reducir los costos de mantenimiento del sistema, por ejemplo, al hacer el arranque y parada de un motor acoplado a una bomba centrífuga, automáticamente eliminamos el efecto conocido como golpe de ariete producido en el sistema hidráulico y que tiene un gran impacto positivo sobre la aplicación. Es importante mencionar que el ahorro de energía y la programación del variador dependen en gran parte de la curva de par-velocidad de la aplicación; en la industria existen gran cantidad de aplicaciones y por ende diferentes tipos de curvas de par; para hacer esto más claro mencionaremos 2 ejemplos de estas:

Ejemplo 1 (figura 3): En una aplicación de un molino la curva de par-velocidad es constante, esto quiere decir que, sin importar la velocidad del motor, el par requerido es constante y el consumo de corriente también será constante y cercano al nominal. En aplicaciones de este tipo, el ahorro energético será menor en comparación a otros tipos de carga.

Figura 3. Curva de par constante

Ejemplo 2 (figura 4): En una aplicación de una bomba centrífuga la curva de par es variable, esto quiere decir que, la carga, el par y el consumo de corriente varían con la velocidad del motor y al reducir la velocidad de este también reduciremos el par y a su vez el consumo de corriente, lo cual será de un alto impacto positivo para lograr un ahorro de energía significativo.

Figura 4. Curva de par variable

En la industria cerca del 75 % de las aplicaciones tienen un comportamiento de par-velocidad variable similar al mencionado en el ejemplo 2 en dónde es posible implementar variadores de velocidad para mejorar la eficiencia energética y el proceso en general.
En los ejemplos anteriormente mencionados se puede sumar el ahorro de los picos de corriente de arranques, paradas, la mejora del factor de potencia del motor y la alta eficiencia del variador de velocidad.

Algunos ejemplos muy comunes de este tipo de aplicaciones son las bombas centrifugas, los ventiladores, algunos compresores, generadores eólicos, aires acondicionados, entre otros.

El variador de velocidad tiene diversas características destacables, entre ellas:

› Es útil y configurable para cualquier tipo de aplicación
› Curvas de par-velocidad.
› Contribuye al 100 % de las aplicaciones industriales de manera positiva y con múltiples beneficios.

Soluciones de alto rendimiento y eficiencia energética: los Variadores de Velocidad WEG de las líneas CFW100, CFW300, CFW500 y CFW11 y los Arrancadores Suaves WEG de las líneas SSW05, SSW06, SSW07, SSW08 y SSW900 fabricados en Brasil en la planta de Jaraguá do Sul utilizan tecnología de punta para el arranque y control de motores eléctricos de inducción trifásicos.

Con un diseño moderno y de fácil instalación, pueden ser utilizados en los más diversos sectores industriales, así como en variados tipos de proyectos contribuyendo al ahorro de energía y preservación del medio ambiente.

Por: WEG Colombia S.A.S.:
Para mayor información:
Álvaro Steven Cortés
Ingeniero de Soporte – Línea Drives
WEG Colombia S.A.S
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www.weg.net/co

Dentro de su estrategia para fortalecer la infraestructura eléctrica y mejorar los niveles de confiabilidad, seguridad y calidad del servicio en los diferentes municipios de la Sabana de Bogotá, Enel-Codensa puso en funcionamiento un nuevo transformador de potencia de 10 MVA (Millones de Voltiamperios) en la subestación La Punta, ubicada en el municipio de Tenjo.

Los trabajos realizados requirieron una inversión de $850 millones de pesos, y además de atender el crecimiento de la demanda de energía residencial, comercial e industrial que está teniendo la zona. Este nuevo transformador mejorará la calidad, confiabilidad y operatividad del servicio de energía en los municipios de Subachoque, Tenjo, Funza, Madrid y El Rosal, pues reforzará el sistema de distribución local.

Entre los principales clientes industriales beneficiados con estos trabajos se encuentran el parque industrial Palmacera, productos alimenticios Bimbo y numerosas industrias de producción de flores.

El aumento de capacidad de la subestación la punta hace parte del robusto plan de inversiones que la compañía viene realizando en toda su zona de operación, con el objetivo mejorar la calidad y continuidad del servicio en Bogotá y Cundinamarca.

Enel–Codensa:
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La subestación La Loma, del Grupo Energía Bogotá, empezó a suministrar energía al corregimiento La Loma de Calenturas y su cabecera municipal El Paso, junto a La Jagua de Ibirico, Bosconia, Becerril y Chiriguana, entre otras localidades del departamento del Cesar.  El suministro proviene directamente de la línea del Sistema Nacional de Transmisión (STN) de 500 kilovoltios (kV), beneficiando a los habitantes de esta región del país, ya que los cortes y las fluctuaciones en el suministro del servicio, tan frecuentes en la Costa Atlántica, han disminuido notoriamente.

La subestación La Loma a 500 kV, junto con la línea que ya la conecta al resto del país, fue puesta en operación en el primer semestre de 2019 por el Grupo Energía Bogotá para, principalmente, incorporar al STN la energía que producirán los siete parques eólicos que se construyen en La Guajira. De esta manera se incrementa la seguridad energética y la estabilidad del sistema colombiano, para que sea autosuficiente. El complejo de ingeniería eléctrica fue inaugurado virtualmente este 20 de mayo.

“Acá la luz se iba cada rato y cada interrupción era larga, incluso medio día. Por lo menos cuatro veces a la semana teníamos cortes y con esta temperatura que alcanza hasta los 41 grados centígrados es complicado, porque la gente necesita prender los abanicos (ventiladores) o los aires acondicionados y las empresas requieren producir. Además, cuando no se iba la energía, se bajaba la potencia y causaba daños en los electrodomésticos”, afirma Nubia Posada, habitante de La Loma y presidenta de la fundación La Loma Lee. “Hay que reconocer que ahora el servicio ha mejorado”, agrega.
La situación era más grave, subraya Rafael Ureche, presidente de la Asociación de Juntas de Acción Comunal de La Loma, en las horas pico, cuando la gente retorna a sus casas luego de trabajar. El mejoramiento de la calidad del servicio, explica Miguel Mejía, director de Operación y Mantenimiento del Grupo Energía Bogotá, se debe a que, en diciembre de 2019, esta compañía habilitó en la subestación La Loma dos módulos de transformación trifásicos 500/110 kV de 150 MVA cada uno, lo que le permitió a Electricaribe - la responsable de distribuir el recurso en esta región -, la instalación temporal de un transformador de distribución de 110/34.5 kV de 25 MVA de potencia, que le permite inyectar energía con mayor calidad a su sistema de distribución en la región.

“Esto ha servido muchísimo para mejorar la calidad de vida de las personas, uno de los propósitos que nos trazamos en todos nuestros proyectos a través de los atributos culturales con los que contamos en el Grupo, como ‘Primero la vida’ y ‘Conciencia social’ -explica Mejía-. Esta solución alternativa, que no estaba contemplada inicialmente en el proyecto, es transitoria y de choque, para anticipar la mejora en la calidad del servicio prestado por el distribuidor, mientras se termina todo el proyecto. Una vez entre la subestación La Loma a operar completamente, el servicio de energía será mejor, al contar con un sistema mucho más robusto”.

Además de la incorporación al STN de la energía proveniente de fuentes alternativas, agrega Mejía, entre los alcances de la subestación también está aumentar la capacidad de transporte de energía a la región Caribe desde el centro del país y aumentar la calidad del servicio en la zona, para que sea más seguro y confiable.

La línea que conectará la subestación La Loma con la subestación cercana a los parques eólicos de La Guajira, que aún no se ha construido, contempla 475 kilómetros. Se trata el proyecto Colectora, también a cargo del Grupo Energía Bogotá, que actualmente desarrolla la fase de pretalleres para las consultas previas.

La región Caribe con sus siete departamentos -entre ellos Cesar- es una de las que más consume energía eléctrica en el país. Según XM, operadora del Sistema de Transmisión Nacional, en 2019 demandó 17.533 gigavatios hora -la segunda entre las 10 zonas que esta firma tiene dividido el país-, 6,8 por ciento más que en 2018.

Grupo Energía de Bogotá:
Dirección de Comunicaciones
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www.grupoenergiabogota.com

Para el tema que nos ocupa en esta edición, “Transición Energética”, hemos dedicado la sección Perfiles a Václav Smil, un científico y analista político checo-canadiense, quien ha descrito las transiciones energéticas históricas con mayor profundidad. 

¿Pero, quién es este personaje?

Václav Smil nació el 9 de diciembre de 1943, durante la Segunda Guerra Mundial, en Pilsen, una ciudad ubicada en el oeste de Bohemia en la República Checa. Completó sus estudios universitarios en la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad Carolina en Praga y en el Colegio de Ciencias de la Tierra y Minerales en la Universidad Estatal de Pennsylvania. Tras la invasión soviética de Checoslovaquia, en 1968, Smil emigró a Estados Unidos en 1969 y en 1972 se trasladó a Canadá.

Dentro de su formación profesional también se le cataloga como Geógrafo, Economista y Analista Político. Es profesor emérito de la Facultad de Medio Ambiente en la Universidad de Manitoba, en Winnipeg (Canadá).

Vaclav Smil realiza investigación interdisciplinaria en los campos de energía, cambio ambiental y poblacional, producción de alimentos y nutrición, innovación técnica, evaluación de riesgos y políticas públicas. Ha publicado 40 libros y casi 500 artículos sobre estos temas.

Es un distinguido profesor emérito de la Universidad de Manitoba y miembro de la Royal Society of Canada (Science Academy). En 2010 fue nombrado por Foreign Policy como uno de los 100 principales pensadores mundiales y en 2013 fue nombrado miembro de la Orden de Canadá. Ha trabajado como consultor para muchas instituciones estadounidenses, de la UE e internacionales, ha sido orador invitado en más de 400 conferencias y talleres en los EE. UU., Canadá, Europa, Asia y África, y ha dado conferencias en muchas universidades de América del Norte y Europa y Asia oriental. La American Energy Society ha seleccionado a Vaclav Smil como el escritor de energía del año 2019, por su libro Crecimiento: de microorganismos a megaciudades (The MIT Press, 2019).

Se estima que Smil lee 80 libros al año pero no tiene un teléfono móvil. Entre los admiradores de Smil se encuentra el cofundador de Microsoft, Bill Gates, que ha leído todos los libros escritos por este científico.

Su concepto sobre la Transición Energética

Para Vaclav Smil: “Sustituir los combustibles fósiles por las energías renovables es una tarea que nos ocupará necesariamente varias generaciones”. Así lo dieron a conocer varios medios de comunicación españoles, a finales de 2019, cuando el científico fue invitado como conferencista a un evento de la Fundación Naturgy, en Madrid. En dicho encuentro, aseguró que “necesitamos una transición energética acelerada para evitar un calentamiento global excesivo”.

“Tenemos un sistema mundial de suministro de energía que depende en gran medida de los combustibles fósiles; su sustitución por nuevas disposiciones basadas en las energías renovables es una tarea que nos ocupará necesariamente durante las generaciones venideras”, dijo.

Además, afirmó que “Las transiciones energéticas anteriores se realizaron por motivos económicos. Ahora no hace falta materia prima. Hay mucho carbón y petróleo y los recursos son baratos. Esta transición se hace por una razón y es que simplemente no queremos generar tanto carbono”.

Para el científico, los principales desafíos a nivel mundial son los siguientes:

› Reducir en el corto plazo el uso del carbón.
› Aumentar el uso de gas natural.
› Reducir la intensidad energética y aumentar la eficiencia.
› Desplazar el carbono fósil utilizado en los pilares de nuestra civilización: la producción de hierro primario, cemento, amoníaco y plásticos.

Para Smil, son evidentes las diferencias entre las regiones y los países, razón por la cual, las energías renovables no deben ser la única apuesta, pues en su concepto, hay lugares donde no hay sol ni viento durante largos periodos de tiempo. Considera entonces que las renovables pueden ser parte de la solución, pero reconoce que estas energías también son muy inestables y requieren de amplias superficies, lo cual es uno de los grandes obstáculos para su desarrollo. “No todos los lugares son idóneos para las energías renovables, por eso es importante tener en cuenta que es ahí donde el gas natural tiene un papel importante”, dice.

Teniendo en cuenta que en el mundo hay 150.000 plantas de carbón y que China sigue contribuyendo en incrementar ese número con la construcción de nuevas plantas, el científico señala que la única forma de conseguir la transición energética, es reducir este número de instalaciones, a 95.000. “Debemos ser muy realistas en cuanto al futuro del calentamiento global y es necesario equilibrarlo de la mejor manera posible”, dice.

De otra parte, Vaclav Smil argumenta que teniendo en cuenta el contraste del consumo de energía entre los países ricos y las naciones en vía de desarrollo, la única alternativa es que las potencias mundiales reduzcan su consumo de energía.
Con relación al gas natural, Smil la cataloga como la mejor opción: “Es un combustible muy flexible, y se puede usar desde los hogares hasta en la industria, incluso en los altos hornos”. Indicó la necesidad de mejorar los procesos de extracción para reducir al mínimo las fugas y evitar emisiones innecesarias.

El experto explicó que todos los combustibles fósiles han experimentado un incremento en los últimos años y que las emisiones de CO2 han aumentado en casi 60% en los últimos 30 años, mientras que el consumo de carbón, una de las fuentes de energía más contaminantes, no ha parado de subir se ha incrementado en un 70%.
Por lo anterior, duda que la descarbonización total sea posible; incluso dice que se trata de una “mentira” y afirma que con la actual estructura productiva, “no hay posibilidad de cumplir con los objetivos de contener la subida de la temperatura dentro de 1,5Cº”.

En entrevista con un reconocido diario español, Smil asegura que todo se debe replantear, contemplando diversos sectores, como la industria, el transporte, y la agricultura, lo cual es un reto muy complejo y poco realista. Por ejemplo, desplazar el carbono fósil utilizado a la producción de hierro primario, cemento, amoniaco y plásticos será una misión imposible, porque, según Smil, en la actualidad no hay alternativas que puedan implementarse de inmediato.

Fuentes de consulta:
vaclavsmil.com
www.lavanguardia.com
www.fundacionnaturgy.org
es.wikipedia.org