INVT GD5000 MV VFD para control de presión en bombas de vacío de tornillo

La bomba de vacío de tornillo es un equipo de extracción de gases que utiliza un par de rotores de tornillo que giran de forma sincronizada, a alta velocidad y en sentido contrario dentro de la carcasa de la bomba para realizar la aspiración y la descarga de gas. Su principio de funcionamiento consiste en que el motor acciona el rotor de tornillo activo (rotor macho) mediante una correa o un acoplamiento, y impulsa el rotor de tornillo pasivo (rotor hembra). Ambos rotores se engranan dentro de un cilindro en forma de “∞”, formando un volumen de trabajo. A medida que los rotores giran, el volumen cambia periódicamente, logrando la compresión del gas. El ciclo de trabajo incluye tres procesos: aspiración, compresión y descarga.

Las bombas de vacío de tornillo son adecuadas para extraer gases que contienen grandes cantidades de vapor de agua y pequeñas cantidades de polvo. En procesos como evaporación, secado y concentración, pueden mejorar la eficiencia de producción y la calidad del producto, por lo que se utilizan ampliamente en industrias con altos requisitos de vacío limpio, como la farmacéutica, la química y la de semiconductores.

01 Necesidades del cliente

Una empresa química instaló recientemente una bomba de vacío de tornillo para mejorar el proceso de secado de sus productos. Para garantizar el correcto funcionamiento del proceso productivo, se requieren altos niveles de estabilidad operativa y rendimiento de control del variador de frecuencia, cumpliendo con los siguientes requisitos:

1. Ajustar automáticamente la presión según las condiciones de operación para mantener un nivel constante de vacío.

2. Mantener un control estable del vacío, reducir las fluctuaciones y mejorar la estabilidad de los procesos y la calidad del producto.

3. Mejorar la velocidad de respuesta del sistema, responder rápidamente a los cambios de carga y reducir el tiempo de establecimiento del vacío o recuperar más rápidamente el nivel de vacío establecido.

4. Alta eficiencia energética.

02 Solución de INVT

De acuerdo con las necesidades del cliente, se adoptó una solución de control de presión constante mediante PID basada en el variador de frecuencia de media tensión de la serie INVT GD5000. A través de la estrategia de control PID del variador, se regula la velocidad de funcionamiento de la bomba de vacío para mantener estable la presión del sistema. El control PID es un mecanismo de control por retroalimentación ampliamente utilizado en la automatización industrial, capaz de ajustar automáticamente la variable de control según la desviación del sistema para alcanzar el objetivo de presión establecido.

Ventajas de la solución

• Alta precisión de control y respuesta rápida: el sistema de control GD5000 adopta una arquitectura multinúcleo DSP + FPGA + ARM. Utiliza control vectorial sin sensor de velocidad, ofreciendo alta precisión, respuesta dinámica rápida y gran par de salida a bajas frecuencias.

• Excelente rendimiento a baja frecuencia: gracias a su avanzada compensación de baja frecuencia y algoritmos optimizados, satisface las necesidades de arranque bajo carga pesada.

• Alta resistencia a interferencias de tensión: incorpora tecnología LVRT (Low Voltage Ride Through) y función AVR (regulación automática de voltaje), adaptándose a entornos eléctricos exigentes.

• Control preciso: el control PID ajusta con precisión la salida del variador según la diferencia entre el valor real y el valor establecido, logrando un control exacto de la velocidad del motor.

• Respuesta rápida: mediante la acción coordinada de los términos proporcional, integral y derivativo, mejora la velocidad de respuesta del sistema ante cambios de carga.

• Gran adaptabilidad: el control PID puede aplicarse a diversos sistemas y cargas; mediante el ajuste de parámetros se pueden satisfacer distintos requisitos de control.

• Fácil implementación: el algoritmo PID es simple, fácil de implementar en variadores de frecuencia y puede optimizarse mediante ajustes de software.

03 Beneficios para el cliente

1. Ahorro energético significativo

Se logra arranque y parada suaves de la bomba de vacío, reduciendo el impacto de la corriente de arranque y prolongando la vida útil del equipo. Al ajustar dinámicamente la velocidad según la demanda real, el sistema alcanza una tasa media de ahorro energético superior al 30 % en comparación con el funcionamiento tradicional a velocidad constante.

2. Control estable

El control PID mejora la velocidad de respuesta y la estabilidad del sistema, reduciendo fluctuaciones y oscilaciones, garantizando el funcionamiento estable en diferentes condiciones de trabajo.

3. Alta precisión en el control de presión

Con la combinación de sensores de presión de alta precisión y el control PID del variador GD5000, las fluctuaciones de presión se mantienen dentro de ±0,5 %, garantizando la estabilidad del proceso productivo.

4. Operación y mantenimiento sencillos

El sistema cuenta con una interfaz de operación amigable. Los operadores pueden configurar fácilmente parámetros y monitorear el estado de funcionamiento a través de una pantalla táctil. El variador también incluye funciones de autodiagnóstico de fallas, reduciendo la dificultad y carga del mantenimiento.

5. Gestión y monitoreo remoto

A través del sistema de monitoreo superior, los operadores pueden visualizar en tiempo real el estado operativo y los parámetros del sistema, así como realizar control remoto, mejorando la eficiencia de gestión y la capacidad de respuesta ante emergencias.

En el contexto de la acelerada evolución hacia la inteligencia y la sostenibilidad en la industria química, el control preciso y la alta eficiencia energética se han convertido en demandas clave de las empresas. Gracias a su tecnología de control inteligente PID, el variador de frecuencia de media tensión GD5000 regula con precisión las variaciones de velocidad del motor, mejorando significativamente la estabilidad del sistema de producción y ayudando a las empresas químicas a lograr simultáneamente la reducción del consumo energético y el aumento de la capacidad productiva.

INVT integra profundamente las características de la industria y ofrece soluciones personalizadas para adaptarse a diferentes procesos productivos. A través de un diseño y ajuste precisos, libera plenamente el potencial del control PID, aportando un fuerte impulso a la transformación digital de las empresas químicas.