Variadores para Refrigeración y cadena de frío

La refrigeración es inusual entre los sectores de esta guía porque la carga nunca se detiene. Un almacén frigorífico extrae calor de forma continua y la planta se diseña para el día más caluroso del año más un margen, lo que significa que trabaja muy por debajo de su capacidad durante la mayor parte del año. Todo lo que permita a la planta ajustar su producción a la ganancia térmica real —literalmente— vale aquí más que en ningún otro sitio.

Existe además una restricción dura que otros sectores no tienen: la temperatura de evaporación. Hacer girar más despacio un compresor o una bomba de condensador reduce la potencia, pero si la temperatura de evaporación sube demasiado el producto se calienta. Cada ahorro debe tomarse dentro de una banda definida por la seguridad alimentaria o la calidad de proceso, y el lazo de control que mantiene la planta en el extremo lento de esa banda es donde reside el valor.

En el lado de condensación, la relación entre caudal, temperatura del agua y potencia del compresor está bien establecida, y es el ahorro más claro disponible en una planta frigorífica. Enfriar el agua de condensación más de lo que necesita el compresor cuesta potencia de bomba y de ventilador de torre; enfriarla menos de lo que necesita cuesta potencia de compresor mucho más bruscamente. El punto óptimo se mueve con el bulbo húmedo, y un variador en bombas y ventiladores es lo que permite a la planta situarse en él.

Un condensador evaporativo con ventiladores y bombas de rociado integrados es la versión compacta de la misma idea y la máquina que más se convierte en la práctica. El control debe secuenciar ventilador, bomba de rociado y, si existe, bomba de tratamiento de agua, y debe hacerlo con las condiciones ambientales como entrada en lugar de con un calendario fijo. Bien hecho, la planta deja de pelearse consigo misma en primavera y otoño.

Cuando la planta dispone de un motor síncrono de imán permanente en la bomba de agua de refrigeración, hay además un segundo ahorro: las máquinas de imán permanente mantienen su rendimiento mucho más abajo en el rango de velocidad que los motores asíncronos, de modo que se desplaza toda la curva y no un único punto de funcionamiento. Por eso la conversión suele hacerse junto con la sustitución del motor y no por separado.

Las condiciones físicas de un almacén frigorífico son hostiles de una forma en que no lo es una sala de calderas. El aire cálido y húmedo encuentra una superficie fría en algún punto de la planta, lo que significa condensación y después hielo. Un variador instalado en una sala que se lava periódicamente necesita una envolvente elegida para ello, y su circuito de refrigeración debe evacuar calor sin aspirar aire húmedo a través de la electrónica.

Los equipos situados en un congelador o en un túnel de congelación rápida se enfrentan al problema contrario: arrancar un motor que lleva horas a baja temperatura, con lubricante espesado y holguras cerradas. El par de arranque es mayor y el variador debe poder entregarlo sin quemar el motor, lo que en la práctica supone un refuerzo de par a baja velocidad y un límite de corriente que proteja el bobinado y no el variador.

Las muchas horas de funcionamiento hacen además que la monitorización de estado valga más que en una planta que para los fines de semana. Registrar tendencias de temperatura de rodamientos, corriente del motor en un punto de carga conocido o el tiempo de recuperación tras abrir una puerta convierte el variador en un instrumento de diagnóstico. En un almacén con cien mil euros de mercancía dentro, poder ver un compresor degradarse durante semanas en lugar de fallar un domingo por la noche es un argumento empresarial real.

Una planta frigorífica es a menudo la mayor carga eléctrica individual de un centro de distribución y funciona de forma continua. Un frontal de diodos en un variador de ese tamaño aporta distorsión a toda la instalación, de modo que la elección del rectificador es una decisión de planta y no de variador. Los frontales activos y los filtros de baja distorsión son las respuestas habituales cuando la red es débil o la instalación tiene un objetivo de calidad de onda.

Un frontal activo hace además el variador de cuatro cuadrantes, lo que importa cuando la planta tiene regeneración significativa: un ventilador de condensador en un día frío y ventoso, o una descarga de compresor. En lugar de quemar esa energía en una resistencia, un frontal regenerativo la devuelve a la red, lo que en una planta de funcionamiento continuo es medible y no teórico.

El punto práctico es de secuencia. El rectificador del variador, su filtro de entrada y la refrigeración del cuadro interactúan, y el cuadro debe concebirse para los tres en fase de diseño. Añadir un filtro a un cuadro existente suele ser posible, pero antes hay que hacer el cálculo de espacio y el térmico.