El SINAMICS V20 es la familia de variadores de frecuencia (convertidores de frecuencia) de gama básica de Siemens, pensada para el control de velocidad de motores asíncronos trifásicos en aplicaciones sencillas de automatización de procesos. Se caracteriza por sus cortos tiempos de puesta en servicio, su fácil manejo, su funcionamiento estable y sus funciones de ahorro de energía, lo que lo posiciona como la alternativa económica dentro del portafolio SINAMICS (por debajo del G120 y G120C en prestaciones, pero suficiente para la mayoría de accionamientos de velocidad variable en OEM e instalaciones industriales.
Descripción del producto
Rango de potencia y alimentación:
- 230 V 1 AC (monofásico): 0,12 – 3 kW
- 400 V 3 AC (trifásico): 0,37 – 30 kW, tolerancia de tensión -15%/+10%
Características técnicas destacadas:
- Rango de frecuencia de salida de 0 a 550-650 Hz según variante
- Control vectorial sensorless (V/f y control de par sin encoder) para arranque suave y par elevado a baja velocidad
- Capacidad de sobrecarga alta (HO): 150% de la corriente nominal durante 60 s en ciclos de 300 s
- Protocolos de comunicación integrados: USS y Modbus RTU (RS-485)
- Grado de protección IP20 (frontal)
- Temperatura de funcionamiento: -10 °C a 60 °C
- La mayor rango de tensión, la refrigeración avanzada y las placas electrónicas revestidas aumentan la robustez del convertidor, permitiendo un funcionamiento estable en condiciones difíciles de suministro de línea SiemensSiemens
Montaje e instalación: montaje a presión («push-through») o en pared, con posibilidad de instalación lateral («side-by-side») sin necesidad de separación entre unidades, lo que ahorra espacio en el armario eléctrico.
Puesta en marcha y diagnóstico: el asistente de puesta en marcha guiado, la copia de parámetros sin necesidad de alimentación externa y el panel de operador básico (BOP) simplifican la configuración. Opcionalmente, el módulo SINAMICS V20 Smart Access habilita un punto de acceso Wi-Fi propio para configurar y diagnosticar el variador desde smartphone, tablet o portátil vía navegador web, sin software adicional.
Accesorios disponibles: panel de operador básico (BOP), módulo de acceso inteligente, cargador de parámetros (con tarjeta SD/MMC y batería propia para actualizar firmware sin alimentar el equipo), módulo de expansión de E/S (2 DI adicionales + 2 DO de relé) y módulo de frenado (integrado de fábrica en los tamaños de carcasa FSD y FSE, desde 7,5 hasta 15 kW).
Aplicaciones
El V20 está orientado a secuencias de movimiento simples, es decir, aplicaciones de par variable o par constante sin requerimientos de posicionamiento ni sincronismo fino. Los cuatro grandes grupos de uso se muestran en el diagrama de arriba. Como referencia de fabricante, algunos ejemplos concretos dentro de cada categoría:
- Bombeo y ventilación: bombas centrífugas, ventiladores radiales y axiales, compresores
- Transporte de materiales: cintas transportadoras, transportadores de rodillos y de cadena
- Procesos industriales (unidades individuales): molinos, mezcladoras, amasadoras, trituradoras, agitadores, centrifugadoras
- Máquinas con ejes acoplados mecánicamente: máquinas de hilar, trenzar y equipos para textiles, cuerdas y alambres, con módulo de frenado dinámico opcional para estos casos
Un caso de referencia documentado por Siemens es la integración del V20 junto con controladores SIMATIC S7-1200/S7-1500 y TIA Portal para automatización robótica, el pesaje, la inspección y el muestreo de productos agrícolas, lo que ilustra su uso típico como accionamiento auxiliar dentro de una célula de automatización más amplia, controlado por PLC vía Modbus RTU o E/S digitales.
Guía de selección de tamaño de carcasa según potencia del motor
1. Selección de tamaño (potencia y carcasa)
Regla general de selección: el criterio correcto no es la potencia en kW del motor, sino la corriente nominal del motor comparada con la corriente de salida del variador (In del V20), porque la relación kW–A varía con la tensión, el cos φ y el tipo de motor. Para la selección definitiva, Siemens recomienda usar el catálogo o la app SINAMICS SELECTOR, no solo la tabla de potencia orientativa.
Otros factores a verificar antes de cerrar el tamaño:
- Tipo de carga: par constante (transportadores, mezcladoras) vs. par variable/cuadrático (bombas, ventiladores) — afecta si necesitas capacidad de sobrecarga alta (HO, 150% durante 60 s en ciclo de 300 s) o si te alcanza con el perfil estándar.
- Derateo por temperatura ambiente y altitud sobre los 1000 msnm.
- Frecuencia de conmutación (PWM) — subirla para reducir ruido audible obliga a derratear corriente de salida.
- Longitud y tipo de cable de motor (apantallado si hay EMC exigente).
El V20 se fabrica actualmente en siete tamaños de carcasa (FSAA, FSAB, FSA, FSB, FSC, FSD, FSE), con los dos primeros —FSAA y FSAB— siendo los más recientes y compactos, pensados específicamente para motores de baja potencia con solo 68 mm de ancho.
| Carcasa | Alimentación típica | Rango de potencia orientativo (400 V 3AC) |
|---|---|---|
| FSAA / FSAB | 230 V 1AC | Motores muy pequeños (< 0,55 kW aprox.) |
| FSA | 230 V 1AC / 400 V 3AC | 0,55 – 3 kW |
| FSB | 400 V 3AC | 4 – 5,5 kW |
| FSC | 400 V 3AC | 7,5 kW |
| FSD | 400 V 3AC | 11 – 15 kW |
| FSE | 400 V 3AC | hasta 30 kW |
Los valores exactos por referencia (potencia, corriente nominal In, código de pedido 6SL3210-…) hay que confirmarlos en la lista de precios/catálogo vigente, porque hay variantes con y sin filtro EMC integrado que cambian ligeramente la corriente admisible. Como dato práctico de disponibilidad: las potencias más solicitadas en stock suelen ser 0,55 / 0,75 / 1,1 kW; las carcasas mayores suelen ser sobre pedido.
Nota de instalación por tamaño: FSD y FSE ya traen módulo de frenado integrado de fábrica; FSA-FSC lo necesitan como accesorio externo si la aplicación requiere frenado dinámico rápido (por ejemplo, centrífugas o máquinas textiles con paradas rápidas).
2. Esquema de conexionado
Bornes de potencia:
L1, L2/N, L3— entrada de red (monofásica usa L1/L2-N; trifásica usa L1/L2/L3)PE— tierra de protección (obligatoria; la corriente de fuga puede superar 3,5 mA, así que el conductor de PE debe dimensionarse según normativa local para equipos de fuga alta)U, V, W— salida al motor
Bornes de control (conector extraíble de 26 pines): incluyen entradas digitales, salidas digitales, entradas y salida analógicas, alimentación de 10 V, y comunicación RS-485.
| Terminal | Función |
|---|---|
10V |
Referencia de tensión auxiliar para potenciómetro |
AI1 |
Entrada analógica bipolar (-10…10 V) o 0/4-20 mA |
AI2 |
Entrada analógica 0…10 V o 0/4-20 mA |
0V |
Común / referencia |
DI1…DI4 |
Entradas digitales configurables |
DIC |
Común de entradas digitales (puentear a 24V o 0V define PNP/NPN) |
24V |
Alimentación interna 24 V para entradas |
AO+ / AO- |
Salida analógica 0-20 mA (realimentación de velocidad, corriente, etc.) |
DO1+ / DO1- |
Salida de relé (contacto libre de potencial) |
DO2 |
Salida transistorizada PNP |
P+ / N- |
Par diferencial RS-485 (USS o Modbus RTU, seleccionable por parámetro) |
Lo que simplifica mucho el cableado en campo: las macros de conexión (Cn001 a Cn011). Son plantillas preconfiguradas que asignan automáticamente la función de cada DI/AI al seleccionar un número de macro (por BOP o parámetro P0700), evitando tener que parametrizar entrada por entrada. Ejemplos típicos:
- Cn002 — control por bornes: DI1 = Marcha/Paro, DI2 = Inversión de giro, DI3 = Confirmación de fallo, DI4 = JOG, consigna por AI1
- Cn003 — tres velocidades fijas seleccionables con DI1/DI2/DI3 (baja/media/alta)
- Cn004 — velocidades fijas en modo binario (hasta 16 combinaciones con DI1-DI4)
- Cn008 — control PID con consigna analógica (para bombeo con presión constante, típico en tu diagrama de aplicaciones)
- Cn011 — control total por Modbus RTU vía RS-485, sin cableado de bornes de mando
Además existen macros de aplicación (AP010 bombas, AP020/AP021 ventiladores/compresores, AP030 cintas transportadoras, etc.) que ajustan de una vez parámetros como modo de control U/f cuadrático o bloqueo de consigna negativa, alineados justo con las categorías que vimos en el diagrama de aplicaciones.
Buenas prácticas de cableado:
- Separar físicamente cables de potencia (red/motor) de los de control, y usar apantallado en AI/RS-485 con la malla aterrizada solo en el extremo del variador.
- El V20 monofásico 230 V admite RCD tipo A o B (30 mA); en trifásico 400 V hay restricciones según la carcasa cuando se usa esquema IT — conviene revisar el manual antes de instalar diferencial.
- En carcasas FSA/FSB solo se admiten cables flexibles con terminal de horquilla certificado UL en los bornes de red.
3. SINAMICS V20 vs. SINAMICS G120C
| Criterio | V20 | G120C |
|---|---|---|
| Rango de potencia | 0,12 – 30 kW | Aprox. 0,55 – 132 kW |
| Tipo de control | V/f, vectorial sensorless básico | Vectorial, vectorial sensorless con mejor dinámica y precisión |
| Comunicación | USS / Modbus RTU (RS-485) únicamente | Añade PROFINET, PROFIBUS DP y EtherNet/IP según variante de Control Unit |
| Seguridad integrada (Safety) | No trae; requiere hardware externo si se necesita paro seguro | Trae Safe Torque Off (STO) integrado de serie en la mayoría de variantes |
| Formato | Compacto, todo en una carcasa | También compacto (CU + Power Module en un solo cuerpo, a diferencia del G120 modular) |
| Costo relativo | Más económico | Mayor costo, justificado por prestaciones |
Cuándo usar cada uno, como guía práctica:
- Elige V20 si la aplicación es autónoma o se controla desde bornes/potenciómetro/RS-485 simple, no necesitas integrarte a una red PROFINET/PROFIBUS con el PLC, y no hay requisito de seguridad funcional certificada. Es el caso típico de bombas, ventiladores, cintas y máquinas de proceso simples que vimos en la sección de aplicaciones.
- Elige G120C si el variador debe dialogar con un PLC S7-1200/S7-1500 por PROFINET dentro de TIA Portal, si necesitas Safe Torque Off (por ejemplo, en una máquina con resguardos de seguridad), o si buscas mejor precisión de control de velocidad/par sin llegar a la complejidad de un G120 modular.
- Si la potencia requerida supera los 30 kW, o necesitas funciones de seguridad más avanzadas (Safe Stop 1, Safely Limited Speed, Safe Direction) o retroalimentación por encoder, ahí ya te sales del V20/G120C y entras en el terreno del G120 modular con sus Control Units y Power Modules intercambiables.
Puesta en marcha general (parámetros básicos)
Secuencia estándar de puesta en marcha rápida (Quick Commissioning) del V20 a través del menú de configuración del BOP, con los parámetros exactos que vas a tocar en cada paso.
- 1
Verificar cableado y alimentación Confirma que la red está desenergizada durante el cableado, que L1/L2/L3-PE y U/V/W están correctamente conectados, y que la tensión de red coincide con la placa del variador (230 V 1AC o 400 V 3AC). Espera el tiempo de descarga del bus DC (varios minutos) antes de manipular bornes tras un corte de energía.
- 2
Restablecer a ajustes de fábrica (si el equipo ya fue usado) Con P0010 = 30 y P0970 = 1 (o 21) se borra cualquier configuración previa. Es obligatorio hacer este reset antes de cambiar la macro de conexión a un valor distinto del último usado, o los ajustes pueden quedar mezclados entre macros.
- 3
Entrar al menú de configuración Desde el BOP, accede a ‘Menú de configuración’ (Setup menu). Dentro encontrarás cuatro submenús en orden: datos del motor, macro de conexión, macro de aplicación y parámetros comunes. P0003 controla el nivel de acceso (déjalo en 1, estándar, salvo que necesites parámetros de experto).
- 4
Introducir datos de placa del motor Con P0010 = 1 activo, carga desde la placa del motor: P0100 (región/frecuencia base: 0=Europa 50 Hz, 1=Norteamérica hp/60 Hz, 2=Norteamérica kW/60 Hz), P0304 (tensión nominal), P0305 (corriente nominal), P0307 (potencia nominal), y si están disponibles P0310 (frecuencia nominal) y P0311 (velocidad nominal). Estos datos son la base del cálculo interno del motor.
- 5
Seleccionar la macro de conexión (Cn) Elige la macro Cn que coincide con el cableado físico que hiciste en los bornes de control (Cn002 control por bornes, Cn003 tres velocidades fijas, Cn008 PID con consigna analógica, Cn011 control total por Modbus RTU, etc.). Esto asigna automáticamente la función de cada DI/AI sin parametrizarlas una por una.
- 6
Seleccionar la macro de aplicación (AP) Elige la macro AP correspondiente al tipo de carga (AP010 bombas sencillas, AP020/AP021 ventiladores/compresores, AP030 cintas transportadoras, etc.). Ajusta de una vez parámetros como el modo de control U/f cuadrático para bombas y ventiladores, o el bloqueo de consigna negativa.
- 7
Ajustar límites y rampas (parámetros comunes) Define P1080 (frecuencia mínima) y P1082 (frecuencia máxima) según los límites mecánicos de la carga, y P1120/P1121 (tiempos de aceleración y deceleración) según cuánto puede tolerar el acoplamiento mecánico sin golpes de par.
- 8
Finalizar y verificar en vacío Termina con P3900 = 1, 2 o 3, lo que dispara el cálculo automático de los parámetros del motor a partir de los datos de placa y cierra la puesta en marcha rápida. Arranca el motor sin carga acoplada, confirma sentido de giro correcto y que la corriente en vacío sea razonable antes de acoplar la carga real.
Un par de notas prácticas que no están en el paso a paso:
- P0010 solo se puede modificar con el motor parado — si intentas cambiar datos de motor con el variador en marcha, el BOP no te va a dejar entrar al menú.
- El orden importa: primero datos de motor, luego macro Cn, luego macro AP, luego parámetros comunes. Si inviertes el orden y seleccionas una macro Cn después de haber tocado parámetros comunes, la macro puede sobrescribir cosas que ya habías ajustado.
- Si tu instalación usa control PID (bombeo/ventilación con presión o caudal constante) o Modbus RTU desde PLC, esos casos tienen parámetros adicionales específicos (P2200-P2251 para PID, P2010-P2023 para Modbus) que no entran en esta puesta en marcha básica — dime si quieres que entremos en alguno de los dos.
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