El problema: el mantenimiento por calendario no basta
Un variador de frecuencia es casi todo semiconductores y cobre, y eso rara vez se desgasta. Dos partes sí: los capacitores electrolíticos del bus de CD y los ventiladores. Son los consumibles, y cambiarlos a tiempo es casi todo lo que significa el mantenimiento preventivo de un variador.
Los dos envejecen con el calor, no con la fecha del calendario. Un variador en un cuarto fresco y limpio puede conservar sus capacitores el doble de tiempo que el mismo variador en un gabinete caliente junto a un horno. Por eso un solo intervalo para todos los variadores llega demasiado pronto para unos y demasiado tarde para otros.
- Capacitores del bus de CD: se secan por dentro. Su vida depende de la temperatura de su núcleo, que sube con el aire que los rodea y con la corriente de rizo que pasa por ellos.
- Ventiladores: fallan cuando envejece la grasa de sus rodamientos. Envejece más rápido con calor, sólo mientras el ventilador gira, y todavía más rápido con polvo.
La trampa del calendario
| Cuarto limpio | Gabinete con polvo | |
|---|---|---|
| Temperatura | 25 °C | 45 °C |
| Carga | 60 % | 90 % |
| Horas al día | 8 | 24 |
| Ambiente | Limpio | Con polvo |
| Desbalance de la red | 0 % | 2 % |
| Capacitores del bus de CD | 15,0 añostope de la estimación | 2,7 años |
| Ventiladores | 15,0 añostope de la estimación | 2,0 años |
Mismo variador, mismo calendario.
Estímalo para tu variador
Ingresa las condiciones reales de operación —el aire alrededor del variador, su carga, sus horas de marcha, su ambiente y la calidad de la red— para estimar cuánto le queda a cada componente.
Avanzado — si conoces las piezas (opcional)
De la hoja de datos del componente. Si lo dejas vacío, la calculadora usa valores típicos elegidos por Wertek.Tiempo estimado a la renovación
Estimación, no garantía. Supone que el variador está energizado las 24 horas, que marcha las horas que capturas con carga y temperatura constantes, y que sus ventiladores giran siempre que marcha. Los variadores reales no trabajan así, y de eso trata la última sección.
El impacto en números
Toma un variador en un gabinete a 35 °C, al 75 % de carga, trabajando 16 horas al día en un cuarto limpio. La calculadora da 11,9 años para los capacitores y 6,8 años para los ventiladores. Ahora cambia una cosa a la vez:
- Si el gabinete trabaja 10 °C más caliente, los capacitores bajan de 11,9 años a 6,0 años.
- Con 2 % de desbalance en el voltaje de la red, los capacitores bajan de 11,9 años a 9,7 años.
- Si el cuarto tiene polvo, los ventiladores bajan de 6,8 años a 4,8 años.
Si este variador se detiene hoy, ¿cuánto le cuesta cada hora de paro a tu línea?
Lee la placa antes de suponer la edad
El reloj de desgaste de los ventiladores empieza cuando el variador se instala y trabaja. Los capacitores son distintos: también envejecen en el anaquel. Antes del primer arranque, averigua cuánto tiempo estuvo el variador sin energía.
Qué envejece en el anaquel y qué no
- Capacitores del bus de CD: envejecen sin energía. En almacenamiento su capa de óxido se degrada y su corriente de fuga sube, más rápido entre más caliente esté el almacén (Nippon Chemi-Con). Eso es lo que repara el reformado.
- Ventiladores: su vida se da en horas de operación (L10), las horas que giran (ebm-papst, RS DesignSpark). Las fuentes públicas consultadas no dan una regla de vida en anaquel para ventiladores; para su desgaste, lo que cuenta es el tiempo de giro.
Cómo saber cuánto tiempo estuvo almacenado
Compara la fecha de fabricación con la fecha en que se va a energizar. La fecha de fabricación está en la placa o codificada en el número de serie; por ejemplo, ABB documenta qué dígitos de su serie dan el año y la semana. Los variadores de refacción en un almacén y los apagados en planta también cuentan: lo que importa es el tiempo sin energía. Si no se puede saber la fecha, trátalo como el peor caso y refórmalo con el procedimiento del fabricante.
Fuente: ABB p. 8
Cómo guardar un variador de refacción
Los fabricantes de capacitores recomiendan almacenarlos a temperatura y humedad normales, sin sol directo; el calor acelera el aumento de la corriente de fuga (Nippon Chemi-Con). Mantén el variador limpio y seco, sin condensación (ABB lo pide antes de reformar). La temperatura de almacenamiento cambia el límite: un fabricante permite 12, 24 o 36 meses sin energía según se haya almacenado a 50, 45 o 40 °C como máximo (Schneider Electric). Y un fabricante recomienda, como buena práctica, energizar los variadores almacenados con regularidad —más o menos cada seis meses— a tensión nominal (KEB).
Situación → qué hacer
| Situación | Qué hacer | Fuente |
|---|---|---|
| Menos de 1 año sin energía | Arrancar sin reformar. | ABB p. 7 · KEB America |
| De 1 a 2 años sin energía (hasta 3 en algunos modelos) | Reformar antes de usarlo: energizar sin carga de 30 minutos a una hora, según indique el fabricante. Ver reformado | ABB pp. 6, 9 · KEB America |
| Más de 2 años (3 en algunos modelos) | Reformar con un circuito controlado: con la corriente limitada o subiendo la tensión poco a poco. Ver reformado | ABB pp. 6, 10 · KEB America |
| Fecha de fabricación o de almacenamiento desconocida | Tratarlo como el peor caso: reformar con el procedimiento del fabricante antes de energizar. Ver reformado | Recomendación de Wertek |
Qué anotar el día que entra en servicio
La fecha de instalación —cuando se energiza en servicio— y, si se reformó, la fecha y el método usado. La calculadora de arriba cuenta la vida desde la fecha de instalación: sin ella, cada estimación empieza en el lugar equivocado.
En Wertek, la placa del variador guarda la fecha de instalación y la fecha de reformado de los capacitores, en el expediente del activo. Reformar no renueva los capacitores, así que no reinicia su vida estimada.
¿Estuvo más de un año en anaquel? Reforma los capacitores antes de energizarlo
El reloj del desgaste empieza cuando el variador se instala y se energiza, no cuando se fabricó; pero un variador en un anaquel no está quieto para sus capacitores. Los fabricantes de variadores piden reformar los capacitores del bus de CD antes de aplicar tensión plena si el variador estuvo sin energía alrededor de un año o más. Omitirlo puede destruirlos en el primer arranque.
Por qué lo necesita un capacitor almacenado
En almacenamiento, la capa de óxido que aísla a un capacitor electrolítico de aluminio reacciona poco a poco con el electrolito: baja la tensión que soporta y sube su corriente de fuga, más entre más caliente esté el almacén. Si se le aplica la tensión plena de golpe, el calor de esa corriente de fuga puede perforar el dieléctrico y abrir la válvula de alivio del capacitor. Un tratamiento de tensión controlado reconstruye el óxido y regresa la corriente de fuga a su nivel.
Qué piden los fabricantes de variadores
| Tiempo sin energía | Qué pide el fabricante | Fuente |
|---|---|---|
| Menos de 1 año | No hace falta reformar. | ABB p. 7 |
| De 1 a 2 o 3 años, según el modelo | Encender el variador 30 minutos sin carga antes de usarlo. | ABB pp. 6, 9 |
| Más de 2 o 3 años, según el modelo | Un circuito de reformado externo en el bus de CD, con la corriente limitada (500 mA como máximo), durante el tiempo que indique el fabricante. | ABB pp. 6, 10 |
| 12, 24 o 36 meses, si se almacenó a 50, 45 o 40 °C como máximo | Aplicar la tensión de red una hora antes de arrancar el motor, sin que pueda darse una orden de marcha mientras tanto. | Schneider Electric |
| De 1 a 2 años; más de 2 años | Operar el variador una hora sin salida de modulación; después de 2 años, subir la tensión de entrada despacio con un transformador variable. | KEB America |
Los fabricantes no ponen la línea en el mismo lugar: por años y modelo de variador, sólo por años, o también por la temperatura de almacenamiento. Por eso el único procedimiento válido es el del fabricante de tu variador.
El procedimiento, en términos generales
- Antes de empezar: desconectar y bloquear la alimentación, verificar cero volts de las terminales de entrada y de CD a tierra, y nunca energizar la alimentación del variador mientras esté conectado un circuito de reformado (ABB, pp. 9, 11).
- Se aplica tensión a los capacitores de forma controlada, nunca la tensión plena de golpe: con la corriente limitada —un fabricante la limita a 500 mA, con la tensión de CD entre 1,35 y 1,45 veces la tensión nominal de CA del variador, o la sube poco a poco desde cero (ABB, p. 10)— o subiendo la entrada despacio con un transformador variable (KEB).
- El tiempo depende de cuánto estuvo almacenado: de 30 minutos o una hora en almacenamientos cortos a tiempos más largos, fijados por el fabricante, en los largos. No se arranca el motor ni se aplica carga.
- Al terminar, esperar a que se descarguen los capacitores —un fabricante indica 5 minutos— y medir el bus de CD cerca de cero antes de tocar nada (ABB, p. 11).
¿Y si sólo lo dejo energizado más tiempo?
Sí ayuda, pero sólo cuando lleva poco tiempo guardado: es el método corto de las fuentes. ABB: de 1 a 2 años apagado (hasta 3 en algunas series), 30 minutos sin carga. KEB: de 1 a 2 años, una hora sin salida al motor. Schneider Electric: pasado su límite de almacén, que depende de la temperatura, una hora con tensión de red antes de arrancar.
Con mucho tiempo guardado —más de 2 o 3 años, según la fuente— más horas no lo vuelven seguro, porque el problema es el primer momento: al aplicar la tensión plena de golpe sobre un óxido degradado pasa una corriente de fuga grande, el capacitor se calienta y puede fallar en ese instante (KEB; ABB, p. 7). Lo que lo evita es subir la tensión poco a poco o limitar la corriente: fuente de CD con límite de corriente, resistencia en serie o transformador variable (ABB, p. 10; KEB). Por eso las fuentes cambian de método pasado cierto tiempo en vez de pedir más horas.
Donde sí sirve energizar sin carga, sin esa ventana, es en la prevención: energizar los variadores en almacén más o menos cada seis meses a tensión nominal (KEB), para que nunca necesiten el reformado controlado.
Alta tensión. El reformado lo hace personal calificado, siguiendo el procedimiento del fabricante de tu variador: sus tensiones, tiempos y circuitos. Esta página explica por qué; no es un procedimiento.
De la estimación al control con Wertek
La calculadora supone que las condiciones nunca cambian. Los variadores reales trabajan más calientes en verano, cambian de carga con la producción y juntan polvo entre limpiezas. Wertek convierte la estimación en un plan:
- Digitaliza la placa y la fecha de instalación: el dato del que depende cada estimación.
- Un plan de mantenimiento que genera las órdenes de trabajo en su fecha.
- Los técnicos reciben las órdenes en la app móvil, registran el trabajo y las cierran.
Protege tus drives críticos
Registrar el variador y su placa en Wertek es gratis. Las órdenes de trabajo programadas vienen con los planes de pago.
En qué se basa la estimación
Capacitores del bus de CD: el calor dentro del capacitor
La vida de un capacitor electrolítico de aluminio depende sobre todo de la temperatura dentro de él. Los fabricantes de capacitores publican la regla: entre más fresco trabaja el núcleo, más dura — aproximadamente el doble por cada 10 °C menos. Sus guías de estimación también se detienen en 15 años.
Dentro de un variador, esa temperatura sube con tres cosas: el aire alrededor del variador, la carga (más corriente es más rizo calentando el capacitor por dentro) y el desbalance del voltaje de la red, que obliga a pasar rizo adicional por el bus de CD. Las horas parado pero energizado también envejecen el capacitor, sólo que más despacio.
Ventiladores: la grasa de los rodamientos
Lo que normalmente acaba con un ventilador es la grasa de sus rodamientos. Los fabricantes de ventiladores dan la vida como L10 —las horas en que uno de cada diez ventiladores ya falló— y la regla de la industria es que la vida de la grasa cae aproximadamente a la mitad por cada 15 °C más.
La grasa sólo envejece mientras el ventilador gira, así que las horas de operación pesan tanto como el calendario. El polvo la acorta todavía más; no hay una ley pública de cuánto, así que ese efecto es un supuesto propio de Wertek y está pensado para corregirse con evidencia de campo.
Qué es público y qué es propio de Wertek
Las dos reglas de arriba —el calor acorta la vida de los capacitores y de la grasa de los ventiladores— son públicas, y las fuentes están enlazadas abajo.
Wertek pone lo demás como supuestos propios, pensados para un variador industrial típico: cuánto más caliente está el aire dentro del variador que alrededor, cuánto calientan los capacitores la carga y el desbalance de la red, la vida nominal típica de las piezas cuando no la capturas, y cuánto acorta el polvo la vida de un ventilador. Se corrigen conforme se registran cambios de piezas. Si conoces tus piezas, captura sus valores nominales en los campos avanzados.
Fuentes
Todas públicas. La página usa la regla que describe cada fuente; los demás supuestos son propios de Wertek.
- Nippon Chemi-Con — Vida de los capacitores electrolíticos de aluminio: la vida se duplica cada 10 °C, calentamiento por rizo, techo de 15 años.
- ebm-papst — Fórmula L10 de la vida mecánica de los ventiladores; la vida de la grasa como límite habitual.
- RS DesignSpark — Por qué importa la vida L10 en ventiladores; ejemplo resuelto de la vida de la grasa que se reduce a la mitad cada 15 °C.
- Power Monitors — Cómo el desbalance de voltaje de la red sube el rizo del bus de CD de un variador.
- ABB — Capacitor reforming instructions (3BFE64059629 Rev H) — Instrucciones de reformado de capacitores para variadores con capacitores electrolíticos en el bus de CD: cuándo reformar, métodos según el tiempo sin energía, cómo leer la fecha de fabricación en el número de serie.
- Schneider Electric — FAQ FA337087 — Tiempo de almacenamiento antes de reformar para variadores Altivar Process, según la temperatura de almacenamiento.
- Nippon Chemi-Con — Technical note (§8 Storage) — Nota técnica, almacenamiento de capacitores electrolíticos de aluminio: por qué sube la corriente de fuga y el tratamiento de tensión que reforma el dieléctrico.
- KEB America — VFD storage and capacitor reforming — Almacenamiento y reformado de capacitores de variadores: umbrales por años sin energía y energizar los variadores almacenados más o menos cada seis meses como buena práctica.