Ahorro con variador de frecuencia
Para bombas y ventiladores centrífugos. Considera la altura estática, que es lo que casi todas las calculadoras omiten y lo que más cambia el resultado.
Ajustes de cálculo
| Consumo anual como está hoy | — |
|---|---|
| Consumo anual con variador | — |
| Energía ahorrada al año | — |
| Ahorro en pesos al año | — |
| Retorno de la inversión | — |
Dónde está el ahorro
| Punto de operación | Hoy | Con VDF | Ahorra |
|---|
Qué significa este resultado
Que lo midamos antes de invertir
Instalamos analizador de redes unos días y medimos el consumo real por punto de operación. Con eso el número deja de ser una estimación.
ROVOLTIC SpA · Instalador Autorizado SEC Clase A. Esta herramienta entrega una estimación de ingeniería para orientar una decisión. Un proyecto que se declara ante la SEC requiere memoria de cálculo firmada por instalador autorizado, con los datos medidos de la instalación.
RUT 77.151.841-9
Instalador Autorizado SEC Clase A
San Fernando, Región de O'Higgins
+56 9 7823 9598 · contacto@rovoltic.cl
Estimación de ahorro por variador de frecuencia
Fecha del cálculo:
Datos y resultados
Criterios de cálculo
Las potencias relativas se obtienen de las leyes de afinidad de máquinas centrífugas, corregidas por la altura estática del sistema: H(Q) = Hest + (Htot − Hest)·(Q/Qnom)², con potencia proporcional a Q·H. La operación con variador incorpora un factor de 0,95 por pérdidas del convertidor y caída de rendimiento del motor a carga parcial.
La condición actual se modela según el método de regulación declarado: estrangulamiento con desplazamiento sobre la curva de la bomba y pérdida de rendimiento fuera del punto óptimo; dámper de descarga según curva característica típica; recirculación con potencia prácticamente constante; y arranque-parada con energía proporcional al tiempo de operación.
El resultado es una estimación basada en un perfil de operación declarado por el usuario. La verificación requiere registro de potencia con analizador de redes sobre el equipo real.
Generado en www.rovoltic.cl/herramientas/ahorro-con-variador-de-frecuencia.html
Por qué un variador ahorra tanto, cuando ahorra
Las leyes de afinidad describen cómo se comporta una bomba o un ventilador centrífugo al cambiar su velocidad de giro:
Caudal ∝ velocidad · Altura ∝ velocidad² · Potencia ∝ velocidad³
Esa tercera relación es toda la historia. Bajar la velocidad al 80% deja la potencia en 51%. Al 50%, en 12,5%. No hay ninguna otra medida de eficiencia energética en una planta que dé una curva así de favorable, y por eso el variador se volvió la primera recomendación de cualquier auditoría.
Y por qué muchas veces ahorra mucho menos de lo prometido
Porque la ley cúbica solo se cumple si toda la altura que vence la bomba es por fricción. En cuanto hay altura estática —un desnivel real que hay que subir, un estanque elevado, un pozo— esa parte no desaparece al bajar el caudal. El agua sigue teniendo que subir los mismos metros.
La curva real del sistema es:
H(Q) = Hestática + ( Htotal − Hestática ) × ( Q / Qnom )²
y la potencia es proporcional a Q × H. Con altura estática cero se recupera el cubo. Con un 80% de altura estática —una bomba de pozo profundo, por ejemplo— bajar el caudal a la mitad deja la potencia cerca del 43%, no del 12%. Sigue siendo ahorro, pero es otra inversión y otro plazo de retorno.
Esta calculadora pide ese dato justamente porque es el que separa una estimación útil de un número de folleto. Si no sabe cuánta altura estática tiene su sistema, es el desnivel geométrico entre el nivel de succión y el punto de descarga, dividido por la altura manométrica total.
Contra qué se compara: el control que tiene hoy
Válvula de estrangulamiento. Es el caso más común y el más caro. Cerrar una válvula no reduce el trabajo de la bomba: la obliga a subir por su curva, a entregar más presión contra una restricción artificial. Al 50% de caudal la bomba sigue consumiendo del orden del 65% de su potencia, y además trabaja fuera de su punto de mejor rendimiento, lo que baja su eficiencia y castiga los sellos y los rodamientos. Toda la energía que separa esas dos curvas se está disipando en calor dentro de una válvula.
Dámper en ventiladores. Mismo principio, curva algo distinta: al 50% de caudal un ventilador con dámper de descarga queda en torno al 70% de su potencia.
Recirculación o bypass. El peor de todos. La bomba entrega siempre su caudal completo y el exceso vuelve al estanque. El consumo no baja prácticamente nada, haga lo que haga el proceso. Si este es su caso, el ahorro con variador es el más grande de todos los escenarios.
Arranque y parada. Este es el caso que más se presta para vender humo, así que vale precisarlo. El motor ya consume solo cuando está andando, de modo que no hay energía disipada en una válvula esperando a ser recuperada. Pero sí hay una diferencia real: entregar el mismo volumen andando continuo a media velocidad consume menos que entregarlo a plena velocidad la mitad del tiempo, porque la pérdida por fricción crece con el cuadrado del caudal.
La pregunta, entonces, no es técnica sino de proceso: ¿puede su instalación trabajar con un caudal continuo más bajo, o necesita el caudal completo mientras opera? Un estanque con flotador o un llenado por lotes necesita el caudal completo: ahí no hay ahorro. Una red que debe mantener presión, una recirculación o la alimentación de un proceso continuo sí pueden andar lento todo el día, y ahí el ahorro aparece.
Hay además un límite físico que conviene tener presente: con altura estática alta, por debajo de cierta velocidad la bomba deja de vencer el desnivel y el caudal cae a cero. El rango útil de regulación lo pone la curva de la bomba, no el variador.
Lo que hay que mirar antes de comprar
Un variador no es un equipo que se cuelga y listo. Tres cosas que cambian el proyecto:
- Armónicos. Un variador es una carga no lineal: inyecta corrientes armónicas a la red. En una planta con varios, eso calienta el transformador, distorsiona la tensión y puede entrar en resonancia con un banco de condensadores existente. Se resuelve con reactor de línea o filtro, pero hay que preverlo y presupuestarlo.
- El motor y el cable. A baja velocidad el ventilador propio del motor también gira lento y enfría menos. Si el equipo va a trabajar largo rato bajo 30 Hz con torque alto, hay que verificar la curva de derrateo o usar ventilación forzada. Y en tramos largos entre variador y motor aparecen sobretensiones en los bornes que castigan el aislamiento: ahí va cable apantallado y, si corresponde, filtro de salida.
- El caudal mínimo de la bomba. Bajar demasiado la velocidad puede llevar la bomba por debajo de su caudal mínimo continuo, con recirculación interna, cavitación y vibración. El límite inferior lo pone la bomba, no el variador.
Y lo que convierte el ahorro en real: el variador tiene que estar controlado por una variable de proceso —presión, nivel, temperatura, caudal— en un lazo cerrado. Un variador instalado y dejado fijo en 50 Hz no ahorra nada. Esa parte es automatización, no electricidad.
Cómo lo hacemos nosotros
Antes de cotizar un variador medimos. Instalamos un analizador de redes algunos días sobre el equipo y registramos potencia real contra la hora, para ver el perfil de operación verdadero en vez del que uno supone. Esa medición es la que decide si el proyecto se hace, y es también la que se usa después para comprobar el ahorro contra la boleta.
El proyecto completo es variador, tablero, protecciones, cable apantallado, instrumento de proceso y el lazo de control en el PLC. Lo puede ver en control de movimiento VDF y servo y en programación de PLC y HMI. Si ya tiene banco de condensadores, revise antes la calculadora de factor de potencia: la combinación banco más variadores es justamente donde aparece la resonancia.