DEFINICIÓN DEL MOTOR DE INDUCCIÓN: Máquina
eléctrica que convierte energía eléctrica en
energía mecánica Wen Per. Wsal Wen = Energía
de entrada en forma eléctrica Wsal = Energía de
salida en forma mecánica Wper = Energía perdida
durante el proceso en forma de calor
Componentes de un motor eléctrico
Factores que inciden en la eficiencia del motor En los motores de
inducción tipo jaula de ardilla existen cinco tipos de
pérdidas: Tres de ellas son dependientes de la carga. Las
otras dos son pérdidas constantes e independientes de la
carga.
A continuación se mencionan cada una de ellas:
Pérdidas dependientes de la carga. Pérdidas en los
devanados del estator Pérdidas en la caja del rotor
(pérdidas por deslizamiento). Pérdidas
misceláneas. Pérdidas independientes de la carga.
Pérdidas en el núcleo del estator (pérdidas
magnéticas). Pérdidas por fricción.
El factor de carga juega un papel importante en las
pérdidas en los motores de inducción.
Factores que inciden en el consumo de energía 1. Horario
de operación. Juega un papel importante en la
reducción del consumo, cuando es posible el reajuste de
los tiempos de programación de la producción. 2.
Estado del mantenimiento. Existen factores relacionados con el
mantenimiento que inciden de manera importante en la eficiencia
del motor. Por ejemplo, al evitar el exceso de polvo y suciedad,
tanto en el exterior como en el interior, se evitan
calentamientos excesivos que contribuyen al incremento de las
pérdidas por I2R.
3. Deterioro tecnológico. El grado de obsolescencia
tecnológica afecta en gran medida el rendimiento
energético de los motores, siendo este uno de los
criterios más importantes para la selección de los
motores sujetos a cambio tecnológico. 4. Grado de control
y automatización. El grado de control tiene un impacto
importante en el consumo de energía, siempre y cuando
exista la posibilidad de ajustar las condiciones de
operación del sistema objeto de estudio. Se aclara que la
automatización de los procesos responde a: la homogeneidad
de los niveles de producción y el grado tecnológico
del proceso a automatizar (año de fabricación del
motor, accionamientos obsoletos, entre otros).
Equipos utilizados para mediciones Los equipos que normalmente se
utilizan para cuantificar el comportamiento energético de
los motores son los siguientes: Analizador de redes Dranetz PX5.
Analizador de redes Dranetz 440S. MCEmax En general, se puede
utilizar cualquier equipo analizador que pueda almacenar la
distorsión armónica de tensión con un
período de registro de un minuto; y con la capacidad de
almacenar simultáneamente la distorsión
armónica individual desde el orden 1 hasta el 30.
Identificación de ineficiencias Para la
identificación de ineficiencias en los motores se
recomienda la realización de medidas tanto
eléctricas como térmicas. Las medidas
eléctricas se pueden realizar con analizador de red que
permita el registro de potencias, tensiones y corrientes, entre
otras. De igual forma, se deben hacer medidas térmicas con
registradores de temperatura FLUKE 54 II y con cámaras
termográficas, que comprendan la medición de
temperaturas en el armazón del motor.
Medición de temperaturas en motores eléctricos: : :
: . (Gp:) Medición de temperatura (Gp:) caperuza del
motor. (Gp:) Medición de temperatura (Gp:) parte superior
del (Gp:) armazón del motor (Gp:) Medición de
temperatura (Gp:) termograma (Gp:) Medición de
temperatura: termograma
Niveles de tensión alejados de los nominales: Cuando el
motor opera a potencia nominal es recomendable que la
tensión del motor sea muy cercana al valor de la
tensión nominal con una desviación máxima
del 5%. A pesar que los motores con Normas NEMA están
diseñados para operar con una desviación
máxima de 10% el voltaje nominal, las variaciones de
tensión afectan significativamente la eficiencia, el
factor de potencia y el tiempo de vida.
Suministros con desequilibrios de tensiones: Los factores que
crean el desequilibrio de tensión son: cargas
monofásicas, cables de diferente calibre, fallas de
circuitos, etc. Los sistemas desequilibrados incrementan las
pérdidas en el sistema eléctrico industrial y en el
motor, aumentan el calentamiento y reducen la eficiencia del
motor. Por lo tanto para evitar fallas por calentamiento las
Normas recomiendan operar el motor con una potencia menor a la
potencia nominal.
Análisis de las tensiones con distorsión
armónica: Un alto contenido armónico en las
tensiones de alimentación de un motor, tiene impacto sobre
su potencia nominal. Cuando un motor eléctrico es
alimentado con una tensión con gran contenido
armónico se originan corrientes de altas frecuencias en el
rotor, contribuyendo al incremento de las pérdidas por
calentamiento y a la disminución de la potencia nominal
disponible.
Opciones tecnológicas de ahorro de energía Desde el
concepto de eficiencia energética es posible considerar
las siguientes opciones como estrategias para el ahorro de
energía: Uso de motores de eficiencia premium. Uso de
variadores de velocidad para el control de motores.
Corrección de caídas de tensión en la red de
alimentación. Balanceo de la tensión en la red de
alimentación. Compensación de energía
reactiva. Uso de filtros (pasivos, activos o híbridos)
para la mitigación de armónicos en la redes
eléctricas de alimentación.
¿Cuando usar motores de alta eficiencia? Tiempos de
operación prolongados. Potencias media a altas. Motor
opera a plena carga la mayor parte de su vida útil. Los
costos de la energía son altos. Aunque los motores de
mayor potencia son más eficientes , sus pérdidas
son significativas y no deberían ser ignoradas. De hecho,
los motores de alta potencia ofrecen mayor ahorro de
energía y justifican el costo de la inversión, ya
que un solo motor puede ahorrar más energía que
varios motores de baja potencia juntos.
Beneficios de un motor de alta eficiencia Operación
fría, segura, larga vida útil del aislamiento,
mayor capacidad de aceptar las tolerancias de: sobrecarga,
desbalances de fases, subtensión y sobretensión.
Menos necesidad de aire enfriamiento. Operación suave.
Disponible para mayor altitud de operación. Apto para
operar con variador de frecuencia y aplicaciones de control.
Menos ruido.
MOTORES DE ALTA EFICIENCIA (Gp:) El estator tiene una coraza
más grande para disminuir las pérdidas en las
láminas de hierro que lo componen. (Gp:) Mayor cantidad de
cobre en el devanado del estator para disminuir pérdidas
resistivas. (Gp:) Rodamientos más eficientes para
disminuir las pérdidas por fricción. (Gp:) La
distancia entre el estator y el rotor es más
pequeña para reducir pérdidas magnéticas.
(Gp:) Barras del rotor fabricadas con aluminio de alta calidad
para disminuir pérdidas resistivas.
Motor acoplado a un ventilador para el transporte
neumático de residuos. El motor operaba durante
períodos no productivos de la empresa, se realizó
un programa de control de encendido y apagado. El ahorro mensual
encontrado fue de 1..136 kWh/mes
Motor acoplado a un equipo de centrifugado de partículas.
El motor se encontraba bastante deteriorado y en mal estado de
mantenimiento.
(Gp:) Motor acoplado a un tambor para curtido de cuero. El motor
se encontraba bastante deteriorado, se realizó un estudio
para la sustitución del motor por uno de alta eficiencia y
para el uso de variador de velocidad.