Solución de picos de corriente a baja velocidad y disparos por sobrecarga del motor en bombas de desplazamiento positivo

Reducir la velocidad de una bomba de desplazamiento positivo suele provocar una parada inesperada. La velocidad de rotación disminuye, la intensidad de corriente aumenta rápidamente y el variador de frecuencia se desconecta, lo que contradice la creencia común de que reducir la frecuencia del motor siempre conlleva una menor demanda de potencia.

Las bombas de desplazamiento positivo requieren un par mecánico constante, incluso a velocidades reducidas. Cuando la frecuencia de funcionamiento desciende, la resistencia de los devanados del estátor pasa a dominar la impedancia del circuito, lo que provoca el colapso del flujo magnético interno. El motor absorbe una corriente compensatoria elevada para mantener la rotación del eje, superando los límites de protección contra sobreintensidad.

Mecanismos de resistencia del estátor y degradación del flujo
A diferencia de las unidades centrífugas, que reducen su carga durante la deceleración, las bombas de desplazamiento positivo mantienen una resistencia constante frente al desplazamiento del fluido. Cuando la velocidad cae por debajo de los 20 Hz, la fuerza contraelectromotriz del motor disminuye drásticamente, desplazando el equilibrio eléctrico hacia la impedancia de los devanados del estátor.

Este cambio provoca que la caída de tensión (IR) en el estátor consuma la tensión disponible en los terminales. Si se suministra energía mediante un variador de frecuencia sin una compensación adecuada del flujo, el rotor pierde su excitación magnética, lo que genera una corriente de deslizamiento reactiva muy elevada.

En operaciones continuas a baja velocidad, un deslizamiento excesivo del motor multiplica las pérdidas en el rotor y acelera el calentamiento interno. Si se utiliza un variador de frecuencia (por ejemplo, en sistemas de 60 Hz a 50 Hz) sin ventilación externa, la deficiente refrigeración acelera la activación de las protecciones por sobrecarga térmica.

Ajuste de parámetros para la estabilidad del par a baja frecuencia
Pasos para la configuración correcta del variador
Habilitar la regulación vectorial sin sensores (sensorless): Cambiar el modo de control del variador de escalar (V/f) a vectorial en lazo abierto. Los algoritmos vectoriales separan la corriente que genera el par de la corriente de magnetización, eliminando los picos de intensidad a baja velocidad sin necesidad de recurrir a aumentos manuales y rudimentarios de la tensión.

Calibrar el refuerzo de par de arranque (torque boost): Si se utiliza el variador en modo escalar, configurar la tensión de arranque entre el 2 % y el 4 %. Evitar un refuerzo excesivo, ya que esto satura las chapas del núcleo magnético y provoca picos de corriente en vacío.

Reducir la frecuencia de conmutación (frecuencia portadora): Ajustar la frecuencia de conmutación a 2 o 4 kHz. Una frecuencia portadora más baja reduce la distorsión de la forma de onda debida al «tiempo muerto» (dead-time), mejora la disipación de calor en el variador y estabiliza las corrientes de salida bajo cargas elevadas a baja velocidad.

Protocolo de verificación en campo y puesta en marcha
Antes de reiniciar las bombas bajo carga, es imprescindible conectar una pinza amperimétrica de valor eficaz verdadero (True-RMS) en las fases de salida hacia el motor. Al operar un convertidor de frecuencia para una alimentación trifásica de 50 Hz a 60 Hz, ejecute rutinas completas de autoajuste, verifique los ventiladores de refrigeración por aire forzado y evalúe las curvas térmicas bajo condiciones de viscosidad de descarga máxima.