Optimización de la eficiencia de los motores eléctricos: Obtenga más beneficios por su dinero

Publicado por primera vez aquí.

Los motores eléctricos son dispositivos que convierten la energía eléctrica en fuerza mecánica. Funcionan según los principios del electromagnetismo, utilizando la interacción entre las corrientes del bobinado y los campos magnéticos para generar fuerza. Algunos motores, como los utilizados en la industria del transporte, pueden invertir el efecto y generar también electricidad, convirtiendo la fuerza en electricidad.

Muchas plantas industriales atribuyen más del 70% de su consumo de energía a los motores, por lo que incluso un ligero aumento de la eficiencia puede reducir drásticamente el gasto energético y mejorar también los beneficios.

Cómo aumentar la eficiencia de los motores

Hay una serie de áreas en las que pueden producirse pérdidas en la eficiencia de los motores. Van desde las pérdidas por fricción y calor hasta la disipación del campo magnético dentro del núcleo del motor. Incluso el tipo de materiales utilizados puede afectar a la eficiencia global de un motor.

La mejora de la eficiencia de los motores puede dividirse en tres fases:

Fase 1 - Evaluación

El primer paso consiste en supervisar y documentar cada motor, y evaluar el nivel de rendimiento actual. Recopile y registre los detalles esenciales para evaluar la eficiencia o el consumo actual del motor, como por ejemplo

• La edad del motor
• Cuántos caballos de fuerza genera realmente el motor
• Los valores de potencia y consumo
• Qué tipo de niveles de control se han implementado en su instalación
• Identificar las distintas cargas a las que está sometido el motor mediante un registrador de potencia

Una vez que tenga toda la información, puede utilizar un sistema de cálculo de la eficiencia, como motor master, para calcular la eficiencia del motor.

Fase 2 - Mejora

De inmediato, puede utilizar la información que ha recopilado durante la fase 1 para realizar algunas mejoras inmediatas. Los motores más antiguos son intrínsecamente ineficientes, por lo que pueden sustituirse por otros modernos de mayor eficiencia. Si hay alguno que esté sobredimensionado o infradimensionado, sustitúyalo por modelos de mejor tamaño para mejorar la eficiencia de funcionamiento.

Para optimizar los motores que piensa conservar, inspeccione tres variables que se sabe que reducen la eficiencia e incluso la vida útil del motor de forma significativa:

1. Desequilibrio de tensión En un motor trifásico, el desequilibrio de tensión es la diferencia de tensiones entre las fases. Para obtener un rendimiento y una eficiencia óptimos, las tensiones de las fases deben ser iguales, o lo más parecidas posible: el cálculo del desequilibrio de tensión (Vu) es bastante sencillo:
   • Promediar la tensión en las tres fases (Va)
   • Calcule la mayor desviación de la media (Vm)
   • Dividir la diferencia entre la tensión media y multiplicarla por 100

   [(Va-Vm)X100] ÷ Va = Vu

   Con una tensión media de 460 V, sólo una diferencia de 5 V crea un desequilibrio de tensión del 1,1%. Aunque la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) y la norma EN50160 exigen un desequilibrio máximo del 5% y del 2% respectivamente, normalmente se recomienda una diferencia del 1% o inferior.

2. Desequilibrio de corriente El desequilibrio de corriente es similar al desequilibrio de tensión. A diferencia de la tensión, se calcula midiendo la diferencia entre la corriente que se consume en cada una de las patas de un motor trifásico.El método para corregir el desequilibrio de la corriente depende de los factores que lo provocan:
   • Dispositivo de corrección del factor de potencia para el desequilibrio causado por la fuente de alimentación
   • Rebobinado o sustitución del motor por fallos internos o instalación defectuosa
   • En algunos casos, es preferible comprar un motor nuevo.
     • Motores de más de 15 años y menos de 40 CV
     • Motores no especializados de menos de 15 CV
     • El coste del rebobinado supera el 50% de la compra de un motor nuevo
3. Factor de potencia El factor de potencia es la relación (o porcentaje) entre la potencia real (en KW) de un motor y su potencia aparente (total) (en KVA). La potencia aparente es una expresión de la potencia real del motor y su potencia reactiva en kilovares (kVAR). El factor de potencia debe evaluarse en todas las cargas y circuitos principales, no sólo en los motores.Un aumento de la potencia reactiva de un motor aumenta la potencia aparente. Esto hace que el factor de potencia disminuya. Cuanto más se acerque el factor de potencia a 1 (o al 100%), mejor, por lo que la disminución de la potencia reactiva es generalmente mejor para la eficiencia.

   El objetivo de conocer el factor de potencia es identificar qué cargas hacen que la potencia reactiva se retrase y diseñar estrategias que puedan mejorar el factor de potencia.

Fase 3 - Prolongar la vida útil

Aparte de los métodos mencionados anteriormente, hay algunas estrategias más que puede utilizar para aumentar la vida útil de los motores de su instalación y, por tanto, también su eficiencia operativa:

• Laminación - En lugar de los aceros al carbono más baratos, se puede utilizar una laminación que contenga aceros con un poco de silicio. El uso de una laminación más fina y el aumento de su longitud reduce las pérdidas en el núcleo al limitar los efectos de la saturación y la histéresis.
• Lubricación - El intervalo de lubricación se decide por una serie de factores, por lo que hay que tener cuidado al aplicar los lubricantes. Nunca deben mezclarse distintos tipos de grasa, ni siquiera los que tienen los mismos elementos.
• Aislamiento - La eficiencia también puede disminuir debido a las corrientes parásitas. Éstas pueden minimizarse aislando adecuadamente las láminas o el laminado.

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