Inverter: la historia de dos grandes.

Inverter: la historia de dos grandes.

¿Qué es la tecnología inverter?

Si bien la tecnología inverter está ligada a múltiples avances de la industria en optimización y ahorro de energía, lo cierto es que los equipos que utilizan este sistema innovador lo hacen desde tiempos añejos.

Inverter como palabra clave.

Muchas marcas han utilizado esta palabra para llegar a más cliente e imponer sus productos como algo renovado, optimizado y de mayor calidad con respecto a sus competidores pero al final ¿de qué se trata?.

En este artículo expondré a dos granes empresas de equipamiento electrónicos, una es Toshiba y la otra es KEMPPI. Ambas empresas se desarrollaron en ramas diferentes, pero son las precursoras de los sistemas actuales conocidos como sistemas INVERTER tanto en máquinas de soldar como en equipos de climatización.

Hablaremos de los equipos Inverter para soldadura o como originalmente se lo llamaba: switch o fuente de alimentación de soldadura.

Repasemos algunos conceptos básicos.

¿Qué es una máquina de soldar?

El objetivo de estas máquinas es conseguir una perfecta fusión de metales, una evolución que lleva más de 5.000 años.

Un poco de historia:

El origen de la soldadura como tecnología para la unión de materiales metálicos se remonta hasta la Edad de Bronce, donde se encuentran los primeros vestigios de procesos de soldadura utilizados para fines ornamentales. En la Edad de Hierro se han encontrado piezas de hierro forjado que habrían sido unidas calentándolas y martillándolas juntas, desarrollándose así la soldadura por forjado.

Armas de hierro forjadas en la edad de los metales. llevamos más de 5000 años mejorando las técnicas de herrería. Imagen de la webdelmaestro.com

En la Edad Media la soldadura en fase sólida se utilizaba para reducir el mineral de hierro a hierro metálico sin necesidad de fundirlo. Sin embargo el problema de unir chapa fue solucionado por la soldadura por fusión aunque fuentes de calor suficientemente intensas estuvieron disponibles a escala industrial recién al final del siglo XIX, cuando hicieron su aparición la soldadura oxi-gas, la soldadura por arco eléctrico y la soldadura por resistencia.

La soldadura por arco eléctrico con electrodo consumible, el más importante de los procesos de soldadura por fusión, es más complejo que los otros por lo que su desarrollo se produjo con mayor lentitud.

Se puede ver una reproducción de un antiguo grabado en madera de un taller
de soldadura eléctrica de 1887. (Introduction to Welding and Brazing)

En 1892, Slawianoff desarrolla un método para soldar aleaciones ferrosas con una barra metálica utilizada como electrodo. En 1906 el sueco Oscar Kjellberg recibe la patente del primer electrodo para soldadura revestido del mundo. Posteriormente fue quien fundó la empresa ESAB.

Soldadora convencional a transformador.
Fabricator EM500i es una inversora de ESAB que da hasta un 87% de eficiencia.

Máquinas convencionales.

Para comprender las mejoras introducidas por la tecnología inversora, ante todo debemos recordar cómo funcionan las máquinas soldadoras convencionales por arco eléctrico. Como lo indica su nombre, éstas máquinas generan un arco (salto de electrónes) entre la pieza a soldar y el electrodo. Este arco está provisto por la corriente eléctrica proveniente de la red domiciliaria o de una máquina generadora de corriente eléctrica (AC).

Transformador de una soldadora convencional. Podría pesar más de 50 kilos.

Este sistema posee varios problemas como por ejemplo:

. Pérdida de potencia por sobrecalentamiento del cobre. (La temperatura eleva su impedancia).
. Dificultad para establecer y mantener el arco (el electrodo se pega fácilmente al metal a soldar).
. Carga irregular de la red (monofásica).
. Susceptibilidad a las variaciones de voltaje.
. Gran tamaño y peso.
. Gran consumo eléctrico.
. Tiene algunas limitaciones según el tipo de electrodo
.

Aquí es donde aparecen los equipos inverter a cubrir todos los puntos. Pero entonces ¿Qué es una soldadora inverter? ¿Quién lo hizo primero?

De una forma rápida diremos que una soldadora inverter es una fuente de alimentación CC que gracias a la alta frecuencia de trabajo que se aplica al moderno transformador por medio de circuitería electrónica, logra superar todos los puntos negativos de las máquinas convencionales. Más adelante detallaremos algunos puntos.

Transformador de una soldadora inverter de 120A

Si bien varias empresas estaban trabajando en mejorar sus productos, KEMPPI fue la primera en introducir el sistema inverter en el mercado de Estocolmo 1978.

KEMPPI es una empresa familiar finlandesa ubicada en Lahti, fundada en 1949. Es el líder de diseño en la industria de la soldadura por arco entre otros servicios que presta actualmente.

Este 2021 la fuente del inversor cumplió 44 años desde su desarrollo. «Todo es parte de un ardiente deseo de saber. Combina eso con entusiasmo por aprender y descubrir nuevas cosas y habilidades y una buena comunidad de trabajo, con eso tienes todas las piezas que necesitas», nos dice Tapani Mäkimaa, un miembro original del equipo de desarrollo.

Tapani Mäkimaa: «Empezamos a pensar en soluciones. Cambiar a una frecuencia más alta que la frecuencia de red. La idea era sencilla, pero su implementación con la tecnología del momento parecía abrumadora. Luego se consideró lo que sería un componente suficientemente eficiente y confiable para las necesidades de producción industrial»

Mäkimaa cuenta que las primeras máquinas se probaron en pequeñas cantidades y hacían una especie de chillido al utilizarlo. (El sonido era emitido por la alta frecuencia de trabajo. En ese entonces se hablaba de 3000 Hz. Hay que tener en cuenta que esa tecnología es la misma que hoy en día se aplica en las fuentes conmutadas que mueven prácticamente todos los dispositivos pero a una frecuencia mucho mayor gracias a la evolución de los chips y semiconductores). El chillido no era un problema en el ambiente del taller pero el fabricante no estaba conforme.

Audio emitido por el el primer prototipo de soldadoras inverter de KEMPPI al soldar (1977)

El nuevo interruptor o switch, se introdujo por primera vez en la máquina de demostración HILARC400 en una Feria tecnológica en Alemania – 1977.

El inversor o inverter fue elegido como el nombre porque es corto y fácil de recordar señala Mäkimaa. «La primera máquina inversora multifuncional HILARC250 se lanzó en la Feria de Estocolmo un año después».

La primera soldadora INVERTER lanzada oficialmente fue la HILARC250 1978

Como se puede apreciar la tecnología inverter en máquinas de soldar no ha dejado de crecer y su desarrollo tiene más de 40 años. Sus ventajas con respecto a la tecnología analógica o convencional está a la vista. Aquí algunos puntos a destacar:

CONSUMO DE ENERGÍA: Por la diferencia en la tecnología, los inversores son más eficientes y consumen menos energía que los transformadores.
CICLO DE TRABAJO: Sea para soldadura o punteo, cuando se habla del ciclo de trabajo (período en el que la máquina está soldando), los inversores son más eficientes, logrando mantener una cierta cantidad de corriente durante más tempo.
Ejemplo: en un período de 10 minutos: Máquina 100 A @ 60 % = soldadura 6min (100A) y 4 minutos en reposo.
PESO Y TAMAÑO: La maquinas de soldadura inversora és aproximadamente 3 veces más ligera y más compacta que el transformador de soldadura, lo que permite su uso en lugares de difícil acceso . El traslado es aún más fácil por el uso de la correa de hombro, disponible en muchas unidades portátiles.
FACILIDAD DE USO: Los selección de parámetros de la máquina de soldadura con electrodos es generalmente simple, seleccionando sólo la corriente de soldadura a través de una manivela o un botón.  
Los inversores tienen un panel extremadamente simple y en algunos casos poseen indicadores en los paneles, facilitando parámetros de ajuste y precisión. Los trasformadores tienen un ajuste fácil con manivelas, que en relación con los inversores no tienen la misma precisión y comodidad. 
TECNOLOGÍA: Los inversores se componen de circuitos electrónicos, garantizando eficiencia y comodidad en el cambio de corriente y tensión. Las máquinas son compactas, de gran alcance y puede trabajar con una amplia gama de electrodos. Los inversores entregan corriente continua con un rectificador integrado.

En el apartado a) vemos la simpleza de un circuito convencional comparado con el apartado b) el cual posee un circuito mucho más complejo a la hora de realizar una reparación o mantenimiento.

En la actualidad la implementación de equipos de soldadoras inverter es común, como también ver sus averías en nuestros talleres de reparación. Desde mkfetlabs.com seguiremos generando contenidos al respecto (quizás un poco más técnico) para que tanto nuestros alumnos que cursan o cursaron nuestros diferentes talleres como el internauta en general, estén al tanto de los avances en este campo.

Toshiba revoluciona los equipos de climatización – Inventa Inverter

Técnicos de Toshiba trabajando

La prestigiosa empresa japonesa inventa el primer sistema de acondicionador de aire INVERTER en 1981, para combatir la crisis energética por la cual pasaba ese país. Como todo invento, lo complicado fue hacer funcionar el equipo con la tecnología del momento ya que muchos de los componentes incluyendo el compresor, no se habían hecho o se estaban desarrollando. Ellos también tuvieron el problema del chillido en las bobinas de los motores (al igual que KEMPPI con el chillido en su prototipo de soldadora) como bien lo explican ellos mismos en el videos que lo dejamos a disposición de ustedes:

Hoy en 2021, el primer aire acondicionado inverter cumpliría 40 años. Este nuevo sistema el cual lo vamos a describir en otro apartado es el futuro de la climatización. En muchos países hablar de equipos convencionales o de on/off parece ser algo extremadamente antiguo sin embargo en países como Argentina, todavía no se gana la confianza del público en general ya sea por su complejidad tecnológica o su precio elevado. Fuera de eso sabemos con exactitud, que es un sistema al cual vamos a migrar tarde o temprano.

La gran eficiencia de estos equipos se ven detallados en el manual de usuario. En algunos casos el equipo puede superar los 70 y 80% de eficiencia comparados con un convencional.

Aire Acondicionado Inverter LG ARTCOOL (Ahorra hasta un 70% de energía)

Conclusión:

La tecnología inverter tiene diferentes inicios pero un objetivo único: Optimizar el trabajo y lograr la mayor eficiencia posible estableciendo un nuevo paradigma: Producir una tecnología más sustentable. Con el aumento de la población, aumenta el consumo eléctrico, poniendo a muchos países al borde del colapso energético. Si optimizamos ese consumo podremos mejorar el futuro y eso es Inverter.

En un próximo artículo desarrollaremos los sistemas de lavado inverter y heladeras inverter.

Espero que esta información haya sido de su agrado. Cualquier sugerencia o duda escribirnos al correo que figura en pie de página.

Enlaces de referencia: KEMPPI, INTRODUCCIÓN A LA METALURGIA DE LA SOLDADURA, esab.lv, toshiba-aire.es

2 comentarios sobre “Inverter: la historia de dos grandes.

  1. Javier

    Excelente.

  2. Gustavo Orellana

    Una pregunta y hay inverter para cuartos fríos de baja temperatura

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