MOTORES ELÉCTRICOS DE ALTA EFICIENCIA.

 MOTORES ELÉCTRICOS DE ALTA EFICIENCIA.

Los motores eléctricos son los usuarios de mayor consumo de energía eléctrica en plantas industriales. Aproximadamente entre el 60 y 70 % del consumo de energía eléctrica de una industria corresponde a equipos electromotrices tales como ventiladores, bombas, compresores, bandas transportadoras, etc.. Es evidente el gran impacto de los motores eléctricos en el consumo de energía en el sector industrial, por tanto, resalta la importancia de identificar y evaluar oportunidades de ahorro de energía en ellos. Sin embargo, es necesario determinar con precisión el estado energético actual de los mismos (factor de carga, eficiencia, factor de potencia, antigüedad, etc.) y conocer sistemas alternativos como son motores de alta eficiencia y variadores de frecuencia entre otros.

Pérdidas de energía y eficiencias. La función de un motor eléctrico es convertir la energía eléctrica en energía mecánica para realizar un trabajo útil. En la transformación una parte de la energía eléctrica tomada de la red se convierte en calor, constituyendo una pérdida inherente al motor, ver figura.

 

Las pérdidas de un motor de inducción, pueden ser desglosadas en 5 principales áreas, cada una de estas depende del diseño y construcción del motor. Estas pérdidas se clasifican en aquellas que ocurren cuando el motor esta energizado y permanecen para un voltaje y velocidad dados, y las que se dan en función de la carga del motor. Eficiencia. La eficiencia de un motor es la relación entre la potencia mecánica de salida y la potencia eléctrica de entrada. Este es el concepto más importante desde el punto de vista del consumo de energía y del costo de operación de un motor eléctrico. La eficiencia se puede expresar de las siguientes maneras:

El valor mas alto de eficiencia sería la unidad, si acaso las pérdidas fueran cero, como lo indica la segunda expresión. Por ello los fabricantes de motores están haciendo innovaciones tecnológicas tendientes a disminuir las pérdidas al máximo posible y lo están logrando con un diseño mejorado empleando materiales de alta calidad y un mejor proceso de fabricación.

Conforme la eficiencia pueden considerarse tres géneros de motores eléctricos:

 Motores de Eficiencia Estándar

 Motores de Alta Eficiencia

Motores de Eficiencia Premium

¿Qué establece la norma IEC 60034-30-1 con respecto al tema de clasificación de eficiencia en motores asíncronos de corriente alterna?

La Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA, por sus siglas en inglés) lleva fijando normas para motores en Norteamérica desde 1926. NEMA actualiza y publica con regularidad el MG 1, un libro que ayuda a los usuarios a elegir y usar bien motores y generadores. Esta publicación incluye información práctica sobre rendimiento, eficiencia, seguridad, pruebas, construcción y fabricación de generadores y motores de corriente alterna (CA) y corriente continua (CC). Por su parte, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, por sus siglas en inglés) define las normas para los motores eléctricos en el resto del mundo. De forma parecida a NEMA, la IEC publica la norma 60034-1, que sirve de guía de motores en el mercado internacional.

Aunque NEMA e IEC presentan muchas similitudes, también hay algunas diferencias fundamentales entre estas dos normas para motores. NEMA centra su filosofía en diseños más robustos para cubrir un mayor número de aplicaciones. Dos de los pilares fundamentales de esta filosofía de diseño son la facilidad de selección y el espectro de aplicación. Por su parte, IEC se centra en la aplicación y el rendimiento. La selección de dispositivos IEC implica conocer más datos sobre la aplicación, por ejemplo, carga de motor, ciclo de trabajo y corriente a plena carga (FLC) al elegir un contactor IEC. Además, NEMA diseña componentes con un elemento de seguridad y un factor de servicio de hasta un 25 %, mientras que IEC se centra en el ahorro de espacio y costos.

Normas de eficiencia IEC

En 2014, IEC publicó la norma IEC/EN 60034-30-1 sobre clases de eficiencia de motores CA con funcionamiento en línea. Esta norma define cuatro clases de eficiencia para motores eléctricos de velocidad única. En comparación con la IEC/EN 60034-30: 2008, amplía notablemente la lista de productos abarcados al incluir los motores de 8 polos e introduce la clase de eficiencia IE4 para motores eléctricos. Últimamente, las normas técnicas han sido actualizadas por la IEC/TS 60034-30-2, abarcando motores CA de velocidad variable que no quedan recogidos en la IEC/EN 60034-30-1 y solo para convertidores de frecuencia. Se aplican a motores de imanes permanentes y síncronos. El objetivo de la IEC/TS 60034-30-2 es crear un marco de igualdad de condiciones entre tecnologías de motor innovadoras, nuevas o ya consolidadas, para favorecer la competencia leal y el desarrollo del mercado.

 

Conclusión

 Los motores de alta eficiencia, además presenta un enfoque conceptual de las características físicas que lo distinguen de motores estándar,  lo cual podemos enunciar que los motores de alta eficiencia son motores de construcción especial que cumplen con normas para su buen funcionamiento. Si bien es cierto que los motores eléctricos de alta eficiencia son una alternativa importante para el uso eficiente de la energía eléctrica, su mala aplicación puede ocasionar la presencia de problemas de arranque o de sobre costo innecesarios. Por lo que es importante conocer sus características electromecánicas, ventajas, limitaciones, para analizar la pertinencia de su aplicación en cada caso. El desconocimiento de las características electromecánicas de los motores de alta eficiencia ha llevado a que las personas cometan errores en la instalación y mantenimiento de las mismas.