¿Cuál es el rango de frecuencia del motor de frecuencia variable de imán permanente en los compresores de tornillo?

Rango de frecuencia de funcionamiento normal

En la aplicación práctica de los compresores de aire de tornillo, el rango de frecuencia de funcionamiento habitual del motor de frecuencia variable de imán permanente suele establecerse en20Hz Hasta 60HzEntre ambos. Este rango representa el intervalo de operación óptimo, determinado tras considerar de manera integral el rendimiento del motor, las características mecánicas del compresor y la estabilidad del sistema. En esta frecuencia, el motor puede mantener una eficiencia elevada, mientras que el compresor también logra conservar una buena eficiencia volumétrica.

Factores limitantes del límite inferior de la frecuencia

Aunque en teoría el variador de frecuencia puede generar frecuencias más bajas, en los compresores de tornillo de aire la frecuencia mínima suele no ser inferior a…15Hz O bien 20Hz. Los principales factores limitantes incluyen:

• Problema de disipación del calor del motor:En el funcionamiento a baja frecuencia, la eficacia de la refrigeración proporcionada por el ventilador integrado en los motores de imanes permanentes disminuye notablemente, lo que puede provocar un sobrecalentamiento del motor.
• Lubricación y retorno de aceite:El compresor de tornillo depende de la diferencia de presión para la lubricación y el retorno del aceite. Una frecuencia demasiado baja puede provocar una insuficiente diferencia de presión en el sistema, lo que afecta la circulación interna del aceite en el motor y, en consecuencia, puede causar desgaste o elevadas temperaturas.
• Característica de par:A frecuencias extremadamente bajas, el motor podría no proporcionar suficiente par de arranque y de funcionamiento, lo que provocaría una operación inestable del equipo.

Factores limitantes del límite superior de frecuencia

Asimismo, el límite superior de la frecuencia suele estar limitado a50Hz O bien 60Hz(es decir, la frecuencia de red), algunos diseños permiten el overclocking hasta 70Hz Izquierda o derecha. Superar el límite habitual conlleva los siguientes riesgos:

• Aumento del estrés mecánico:Una velocidad lineal del rotor demasiado elevada aumenta considerablemente la carga sobre los rodamientos, acorta su vida útil e incluso puede provocar fallos mecánicos.
• Calentamiento y pérdidas del motor:El funcionamiento a alta frecuencia aumenta las pérdidas por hierro y por cobre del motor, lo que provoca un rápido incremento de la generación de calor y afecta las propiedades magnéticas de los imanes permanentes.
• Límite de líneas del tipo host:El diseño de la línea de perfil del rotor y de los juegos del compresor está optimizado para una velocidad de rotación específica; el funcionamiento a velocidades superiores a la nominal provoca un aumento de las fugas internas, lo que, en consecuencia, reduce el caudal de descarga.

Aplicaciones especiales del diseño de banda ancha

Con el avance de la tecnología, algunos motores de imanes permanentes con variador de frecuencia diseñados para condiciones de operación especiales han ampliado su rango de frecuencia; por ejemplo, su rango de funcionamiento puede alcanzar10Hz Hasta 100HzEste tipo de motores de banda ancha suele incorporar ventiladores de refrigeración forzada independientes para resolver el problema de disipación del calor a bajas frecuencias, y está equipado con rodamientos reforzados y un diseño del rotor especialmente optimizado. Sin embargo, estos motores resultan más costosos y requieren sistemas de control por variador de frecuencia de mayor nivel; por lo general, se emplean únicamente en aplicaciones donde las fluctuaciones de consumo de aire son extremadamente elevadas o en situaciones que exigen un ahorro energético excepcional.

Recomendaciones de selección y uso

Al seleccionar un compresor de aire de tornillo, no conviene perseguir ciegamente un rango de frecuencia excesivamente amplio. Lo adecuado es elegir un equipo cuyo rango de frecuencia se ajuste a la curva real de consumo de aire de la planta, a las exigencias de presión de la red de tuberías y a las condiciones ambientales. Asimismo, durante la fase de puesta en servicio del sistema, mediante la configuración de los parámetros del variador de frecuencia, debe limitarse estrictamente la frecuencia de funcionamiento del motor dentro del rango seguro especificado por el fabricante, a fin de lograr el equilibrio óptimo entre la vida útil del equipo y el ahorro energético.