Calculadora de Ahorro con Variador de Frecuencia (VFD) — ROI Industrial
Calcula el ahorro energético y retorno de inversión al instalar un variador de frecuencia (VFD/drive) en motores de velocidad variable. Incluye leyes de afinidad para bombas y ventiladores.
Cómo usar esta calculadora
- Ingrese la potencia del motor (HP o kW) y velocidad actual de operación.
- Indique el porcentaje promedio de velocidad requerida (típicamente 60-80%).
- Ingrese las horas de operación anuales y el costo de electricidad.
- La calculadora aplica la ley cúbica para calcular el ahorro real.
- Compare el ahorro anual con el costo del VFD para obtener el payback.
- Revise el ahorro adicional en demanda máxima CFE y mantenimiento reducido.
- Considere cable apantallado y filtros si la distancia al motor es mayor a 10m.
Fórmula
Ahorro = P_nominal × [1 - (V₂/V₁)³] × horas × $/kWh | Ley cúbica: P ∝ n³ (bombas/ventiladores) Ejemplo Práctico
Ejemplo: Ventilador industrial 25 HP en planta de Guadalajara, 6,000 h/año, $2.80/kWh. Actualmente opera al 100% con damper al 70%. Con VFD a 70% velocidad: consumo = 18.65kW × (0.7)³ = 6.4kW. Ahorro: (18.65 - 6.4) × 6,000 × $2.80 = $205,800/año. VFD 25HP: $85,000. Payback: 5 meses.
Interpretación de Resultados
La ley cúbica hace que el ahorro sea espectacular en cargas de par variable (bombas, ventiladores): reducir la velocidad al 80% reduce el consumo al 51%. Al 60% → consumo 21.6%. Los ahorros típicos son 20-60% dependiendo del perfil de carga. Para cargas de par constante (bandas, compresores), el ahorro es menor (10-20%).
Preguntas Frecuentes
¿Qué tipo de cargas se benefician más del VFD?
Las cargas de par variable: bombas centrífugas, ventiladores, sopladores y torres de enfriamiento. En estas cargas, la ley cúbica (P ∝ n³) genera ahorros del 30-60%. Las cargas de par constante (bandas transportadoras, extrusoras, molinos) ahorran menos (10-20%) pero el VFD ofrece arranque suave y control de velocidad.
¿Cuánto cuesta un variador de frecuencia en México?
Precios referencia 2025 (marca media — WEG, Danfoss): 1 HP → $5,000-8,000. 5 HP → $12,000-18,000. 10 HP → $20,000-30,000. 25 HP → $55,000-85,000. 50 HP → $100,000-150,000. 100 HP → $200,000-350,000. Marcas premium (ABB, Siemens, Rockwell) cuestan 30-50% más. La instalación añade 15-25% al costo del equipo.
¿El VFD genera armónicos que dañan mis equipos?
Sí, los VFD generan armónicos (principalmente 5° y 7°). Para 1-2 VFD pequeños no es problema. Para múltiples VFDs o instalaciones sensibles: 1) Usar VFD con filtro de entrada (reactor AC 3-5%). 2) Instalar filtro de armónicos pasivo o activo. 3) Considerar VFD con rectificador de 18 pulsos. La NOM-001-SEDE no regula armónicos directamente, pero IEEE 519 establece los límites.
¿El VFD afecta la vida útil del motor?
El VFD puede reducir ligeramente la vida del aislamiento por los picos de voltaje en la salida PWM. Para motores > 10m de distancia del VFD, instalar un filtro de salida (reactor dV/dt o filtro seno). Los motores "inverter duty" (diseñados para VFD) tienen aislamiento reforzado. Para motores existentes estándar, trabajar máximo al 90% de velocidad nominal evita problemas.
¿Existe financiamiento para variadores en México?
Sí. FIDE (Fideicomiso para el Ahorro de Energía) ofrece financiamiento para proyectos de eficiencia energética incluyendo VFDs, con tasas preferenciales y plazos de 24-60 meses. NAFIN también ofrece créditos verdes. Algunos fabricantes como ABB y Siemens ofrecen esquemas de leasing. El pago mensual generalmente es menor al ahorro energético, haciendo que el proyecto se pague solo.
¿El VFD también reduce el cargo por demanda de CFE?
Sí, significativamente. El arranque suave del VFD elimina el pico de corriente (de 6-8× a 1.2× la nominal). En tarifas GDMTH/GDMTO, esto reduce el cargo por demanda en $2,000-$15,000 MXN/mes según el tamaño del motor. Además, la potencia continua reducida baja la demanda registrada. Beneficio doble: ahorro en kWh consumidos + ahorro en demanda máxima.
¿Necesito cable especial para conectar el VFD al motor?
Recomendado: cable apantallado (shielded VFD cable) para distancias > 10m. Sin apantallado, los pulsos PWM del VFD causan sobrevoltajes en las terminales del motor (hasta 2× V_nominal), degradando el aislamiento. Para distancias > 30m: agregar filtro de salida (reactor dV/dt o filtro sinusoidal). El cable de control del VFD debe ir en canalización separada del de potencia.
¿El VFD causa problemas de armónicos en la red?
Sí. Un VFD estándar (6 pulsos) genera armónicos de corriente (5°, 7°, 11°, 13°) con THDi de 35-80%. Soluciones: reactor de línea (reduce THDi a 30-40%, costo mínimo). Reactor DC (reduce THDi a 25-35%). Filtro activo (reduce THDi < 5%, costo alto). VFD multipulso 18 pulsos (THDi < 5%). La norma IEEE 519 limita THDi al 5% en el punto de acometida.