¿Los variadores salvarán el planeta?

En este artículo veremos la importancia de los variadores para un futuro más verde. Lo que empezó como un fortalecimiento de la preocupación de las comunidades científicas a principios del siglo XX, se ha convertido en un hecho presente en la mayoría. El cambio climático es real y necesita una actuación real. El resultado del informe especial del año pasado sobre el cambio climático golpeó fuertemente a los medios de comunicación: si en un futuro cercano el calentamiento global supera 1.5 °C por encima de los niveles preindustriales incluso en medio grado, se espera que se produzcan sequías e inundaciones importantes. 

Parece que es necesario controlar las emisiones de carbono a la atmosfera. Y en varios frentes, la energía eléctrica parece ofrecer el camino a seguir. Por ejemplo, la ecologización del transporte (de motores de combustión a motores eléctricos), o de los sistemas de calefacción (de quemadores de combustible a bombas de calor eléctricas) son acciones que eliminarían dos de las principales fuentes de contaminación del aire del planeta.

Sin embargo, el problema con la energía eléctrica es que producirla sigue siendo un proceso relativamente sucio. Las plantas industriales, al quemar carbón, petróleo y gas, no solo liberan más carbono a la atmósfera que casi cualquier otro sector, sino que mantienen en funcionamiento una industria de combustibles fósiles que, a través de la minería, la perforación y el fracking, restringe y envenena los ecosistemas.

En estas circunstancias, cualquier aumento significativo en su producción podría socavar las sólidas credenciales ecológicas de la electricidad.

Ahora que estamos en contexto, aquí es donde entran los variadores. Estos permiten hacer los motores mucho más eficientes regulando la electricidad que usan. Los drives maximizan la usabilidad de energía y trabajo y minimizan los desperdicios. Los variadores permiten emparejar la energía con el trabajo. Sin ellos, la velocidad de un motor no se regula mediante la regulación de la electricidad, sino a partir de frenos mecánicos.

Además, la inteligencia de la entrega de energía se realiza de forma dinámica para muchos variadores de frecuencia, en respuesta a la salida del proceso en curso, por medio de mecanismos de retroalimentación de circuito cerrado; más comúnmente llamados controladores PID.

Para aplicaciones como ventiladores y bombas, donde el par es proporcional a la velocidad al cuadrado y la potencia a la velocidad al cubo, los ahorros de energía pueden ser realmente significativos: un ventilador que funcione a la mitad de la velocidad consumirá solo una octava parte de la potencia utilizada a la velocidad máxima.

Y en lugar de desperdiciarse a través de la disipación de calor, también se puede ahorrar cualquier exceso de energía devuelta por un motor a medida que se desacelera. Esto se hace a menudo haciendo que la energía circule entre los variadores alrededor de un sistema de bus de CC compartido, un variador que requiere energía que la recoja de otro que lo está regenerando. Además, el flujo de energía bidireccional puede habilitarse para accionamientos individuales por medio de módulos regenerativos integrados.

Los ahorros totales de energía logrados por los sistemas basados en accionamientos son considerables. Dado que la energía es cara, han aportado una rentabilidad bienvenida a las empresas que les encargan la actualización de sus operaciones. No es raro en estos casos oír hablar de recortes en la factura de la luz en torno al 75%.

 Por supuesto, las unidades de este tipo no se utilizan en todas partes. La gama de aplicaciones (bombas, ventiladores, compresores, transportadores) es amplia pero finita. Dicho esto, hay algunas áreas, como el sector de la edificación, donde su relevancia es alta (sistemas de calefacción y refrigeración HVAC). Y se cree que la eficiencia energética mejorada tiene el potencial de ver una disminución de la demanda mundial de energía en las próximas décadas, a pesar de que el área total de espacio construido continúa creciendo.

Pero hay una forma mucho más radical en la que se limpia la electricidad. El desarrollo de fuentes de energía renovables, en particular la energía solar y eólica, en proveedores viables de la corriente principal promete romper por completo el vínculo entre la electricidad y los combustibles fósiles.

Es la otra área de progreso en la que los variadores de frecuencia están contribuyendo a la ecologización de la energía. Los sistemas de propulsión especialmente, configurados han sido parte integral del diseño de una serie de proyectos pioneros de energía renovable, entre ellos turbinas eólicas y de olas; así como a la importantísima conexión de esos nuevos sitios de producción a la red nacional (incluso cuando la red en sí se vuelve más diversa y distribuida).

Gracias por un lado a los niveles de eficiencia más altos en los equipos eléctricos y, por otro, a la mayor penetración de las energías renovables en la combinación de suministro, una relación mucho más alterada entre los kilovatios-hora consumidos y los gases de efecto invernadero emitidos.

De hecho, con más tecnologías impulsadas por electricidad que sustituyen a las mismas tecnologías de combustión, podría llegar a ser posible, en algunos casos, equiparar un aumento en el consumo de electricidad con una disminución de las emisiones de carbono.

Las unidades han jugado un papel importante en este cambio radical. Y lo han hecho como parte de un movimiento de ingeniería más amplio que premia la eficiencia a largo plazo sobre la efectividad a corto plazo. Si las unidades no pueden salvar el planeta por sí mismas, son una señal del tipo de manejo inteligente de recursos que puede hacerlo.