Principales conclusiones sobre tecnologías de digitalización para aumentar la eficiencia energética en sistemas accionados por motores eléctricos

En todoel mundo, lossistemas de motores eléctricos consumen unos 10 700 TWh anuales en todo el mundo y fueron responsables del 53 % del consumo mundial de energía eléctrica en 2016. Esto corresponde aproximadamente al consumo combinado de electricidad de China.

Las tecnologías de digitalización para sistemas accionados por motores eléctricos tendrán un impacto significativo en la industria de los sistemas de motor, ofreciendo un vasto potencial de mejoras en el rendimiento, la eficiencia y el coste. Sin embargo, para determinar qué tecnología digital es significativa para quién, empecemos por el propio sistema de motores eléctricos.

En el informe de la AIE"Clasificación de las tecnologías de digitalización para sistemas accionados por motores eléctricos", se presenta la siguiente definición:

Un sistema de motorización óptimo incluye componentes de sistema óptimos alineados (control del motor, motor, equipo mecánico y aplicación) diseñados y operados para las demandas de proceso correctas en un marco temporal específico. La aplicación de tecnologías digitales a los sistemas accionados por motores eléctricos puede ampliar el alcance y la accesibilidad de la optimización, lo que se traduce en eficiencias en el funcionamiento (coste operativo, flexibilidad, adquisición, huella), la energía, los materiales (circularidad) y las emisiones.

¿Cómo elegir una tecnología digital para mejorar?

La elección de una determinada solución de tecnología digital requiere conocer el beneficio esperado para un entorno empresarial específico basado en el statu-quo. Pero esto significa que primero hay que saber separar -o clasificar- las distintas tecnologías de digitalización.

Una clasificación amplia

Una clasificación amplia podría parecerse a la siguiente, utilizando 5 categorías:

Tecnologías de control: Aquí se incluyen tecnologías como los controladores lógicos programables (PLC), los variadores de frecuencia (VFD) y los sistemas de control avanzados que se utilizan para controlar el funcionamiento de los sistemas accionados por motores eléctricos. Estas tecnologías permiten supervisar y controlar en tiempo real el funcionamiento de los motores, mejorando la eficiencia y reduciendo el derroche de energía.

Tecnologías de mantenimiento predictivo: Incluyen tecnologías como algoritmos de aprendizaje automático y herramientas de análisis de datos que se utilizan para predecir posibles fallos en los sistemas accionados por motores eléctricos. Las tecnologías de mantenimiento predictivo pueden ayudar a las organizaciones a reducir el tiempo de inactividad y mejorar la eficiencia al evitar que ocurran fallas.

Tecnologías IoT: Esto incluye tecnologías como sensores, cámaras y plataformas basadas en la nube que permiten la supervisión y el control remotos de los sistemas accionados por motores eléctricos. Las tecnologías IoT pueden mejorar la fiabilidad y el rendimiento de los sistemas de motores, al tiempo que reducen el desperdicio de energía.

Tecnologías de Big Data y análisis: Estas incluyen tecnologías como el almacenamiento de datos, la minería de datos y las herramientas de inteligencia empresarial que permiten a las organizaciones procesar y analizar grandes cantidades de datos generados por los sistemas accionados por motores eléctricos. Las tecnologías de big data y análisis pueden ayudar a las organizaciones a tomar decisiones informadas sobre el rendimiento y el mantenimiento de sus sistemas.

Tecnologías de simulación y modelado: Estas incluyen tecnologías como el diseño asistido por ordenador (CAD) y el análisis de elementos finitos (FEA) que permiten a las organizaciones simular y modelar el rendimiento de los sistemas accionados por motores eléctricos. Las tecnologías de simulación y modelado pueden ayudar a las organizaciones a optimizar el rendimiento y reducir el derroche de energía.

Clasificación más detallada

Personalmente, me gusta más la clasificación elaborada en el marco del Programa de Colaboración Tecnológica de la AIE sobre Equipos de Uso Final Eficientes Energéticamente (4E) - Anexo de Sistemas de Motor Eléctrico (EMSA). Agrupa 13 tecnologías de digitalización en 4 casillas:

Comunicación entre componentes

1. Sensores
2. Internet de los objetos
3. Control inteligente

Análisis de datos y optimización del funcionamiento

1. Análisis de datos (nivel de equipo)
2. Análisis de datos (línea de producción / empresa)
3. Supervisión en tiempo real

Tecnologías que añaden más ventajas

1. Inteligencia artificial
2. Gemelos digitales
3. Servicios basados en la nube
4. Realidad aumentada

Otras tecnologías relevantes

1. Fabricación aditiva
2. Robótica avanzada
3. Drones

El futuro

Para apoyar la toma de decisiones en la industria, es necesario seguir investigando las distintas aplicaciones. Especialmente la identificación de casos de uso industrial será un motor importante, que dará respuesta a las siguientes preguntas:

1. ¿Cuál es el potencial de eficiencia energética de cada solución?
2. ¿Cuáles son los aspectos económicos subyacentes, evaluando el modelo de negocio y las vías de financiación?
3. Por ejemplo, es probable que tecnologías como los gemelos digitales ofrezcan ventajas más amplias, de modo que el aumento de la eficiencia energética del sistema motor se convierta en un caso de uso entre muchos otros.

Llamada a la acción

Si conoce algún caso de uso industrial en el que se utilicen tecnologías digitales como las descritas anteriormente, estaremos encantados de publicarlo aquí para los 150.000 expertos de EEIP. No dude en enviármelos a juergen.ritzek@ee-ip.org