AHORRO DE ENERGÍA CONENFOQUE A MOTORES DE INDUCCIÓN Equipo 1 Hernández de Lucio Omar Sánchez Gómez Antonio de Jesús Morales Palacio Hamner Argenis Vilchis López Luis Alberto DEFINICIONES IMPORTANTES: Eficiencia: Se define como la razón entre la potencia de salida y la potencia de entrada del motor. Eficiencia nominal: Es el valor de la eficiencia mostrado en la placa de datos del motor. Motor de eficiencia normalizada: Es aquel que tiene una eficiencia nominal igual o mayor a la establecida en la Norma Oficial Mexicana NOM-016-ENER-2012. Motor de inducción: Es un motor eléctrico en el cual solamente una parte, ya sea el rotor o el estator, se conecta a la fuente de energía y la otra trabaja por inducción electromagnética. Motor eléctrico: Es una máquina rotatoria para convertir energía eléctrica en mecánica. Motor trifásico: Es un motor que utiliza para su operación energía eléctrica de corriente alterna trifásica. Potencia de entrada: Es la potencia eléctrica que el motor toma de la línea. Potencia de salida: Es la potencia mecánica disponible en el eje del motor. Potencia nominal: Es la potencia mecánica de salida, indicada en la placa de datos del motor. lo cual reduce los costos de operación de la misma y provoca una mejora en la productividad. representa aproximadamente un gasto de $56. La eficiencia energética debería ser el punto más importante cuando una industria tiene instalados motores eléctricos o se piensa en comprar nuevos. que opera aproximadamente 3. y un factor de carga del 75%. consideremos un motor típico de 20 CP. lo anterior representa aproximadamente 3 veces el costo inicial del motor. con una eficiencia de 83%. Para ejemplificar lo antes expuesto.¿Por qué es importante mejorar la eficiencia en un motor? El incrementar la eficiencia de un motor eléctrico conlleva a un ahorro de energía dentro de la industria. con una tarifa eléctrica de 1.2726 $/kWh2. lo anterior considerando que el costo anual por operación (consumo de energía) de un equipo convencional o de baja eficiencia siempre es mayor que la inversión inicial de un equipo eficiente y nuevo.800 al año por consumo de energía.000 horas al año. . 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. Pérdidas en los devanados del estator Pérdidas en la caja del rotor (pérdidas por deslizamiento). Pérdidas por fricción. . Pérdidas misceláneas. Pérdidas independientes de la carga.A continuación se mencionan cada una de ellas: Pérdidas dependientes de la carga. Pérdidas en el núcleo del estator (pérdidas magnéticas). .El factor de carga juega un papel importante en las pérdidas en los motores de inducción. . 2.Factores que inciden en el consumo de energía 1. Por ejemplo. Existen factores relacionados con el mantenimiento que inciden de manera importante en la eficiencia del motor. Horario de operación. al evitar el exceso de polvo y suciedad. se evitan calentamientos excesivos que contribuyen al incremento de las pérdidas por I2R. cuando es posible el reajuste de los tiempos de programación de la producción. tanto en el exterior como en el interior. Estado del mantenimiento. Juega un papel importante en la reducción del consumo. siempre y cuando exista la posibilidad de ajustar las condiciones de operación del sistema objeto de estudio. accionamientos obsoletos. Grado de control y automatización.3. 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. Deterioro tecnológico. entre otros). siendo este uno de los criterios más importantes para la selección de los motores sujetos a cambio tecnológico. El grado de control tiene un impacto importante en el consumo de energía. . 4. El grado de obsolescencia tecnológica afecta en gran medida el rendimiento energético de los motores. y con la capacidad de almacenar simultáneamente la distorsión armónica individual desde el orden 1 hasta el 30. Analizador de redes Dranetz 440S. . se puede utilizar cualquier equipo analizador que pueda almacenar la distorsión armónica de tensión con un período de registro de un minuto. MCEmax En general.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. . De igual forma. que comprendan la medición de temperaturas en el armazón del motor. se deben hacer medidas térmicas con registradores de temperatura FLUKE 54 II y con cámaras termográficas. Las medidas eléctricas se pueden realizar con analizador de red que permita el registro de potencias.Identificación de ineficiencias Para la identificación de ineficiencias en los motores se recomienda la realización de medidas tanto eléctricas como térmicas. tensiones y corrientes. entre otras. Medición de temperaturas en motores eléctricos: Medición de temperatura Medición de temperatura : caperuza del motor. : termograma . Medición de temperatura : parte superior del armazón del motor Medición de temperatura: termograma . 83 Corriente a Carga Nominal 1.23 1.91 0.10 Elevación de Temperatura a Carga Nominal 1.956 0.89 0.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%.86 Deslizamiento a Carga Nominal 1.915 0.73 0.00 0.81 0.11 1.050 1.000 0.00 0.905 0.925 0.90 0.88 0.90 1.87 0.935 Carga Para Eficiencia Máxima 0. las variaciones de tensión afectan significativamente la eficiencia.925 1.010 .920 Factor de Potencia a Carga Nominal 0. el factor de potencia y el tiempo de vida.1 1.920 0. % del Voltaje Nominal 90 95 100 105 110 Eficiencia a Carga Nominal 0.04 1. A pesar que los motores con Normas NEMA están diseñados para operar con una desviación máxima de 10% el voltaje nominal.11 1.00 1. Los sistemas desequilibrados incrementan las pérdidas en el sistema eléctrico industrial y en el motor.Suministros con desequilibrios de tensiones: Los factores que crean el desequilibrio de tensión son: cargas monofásicas. . cables de diferente calibre. Por lo tanto para evitar fallas por calentamiento las Normas recomiendan operar el motor con una potencia menor a la potencia nominal. aumentan el calentamiento y reducen la eficiencia del motor. etc. fallas de circuitos. 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. .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. . . .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 filtros (pasivos. Balanceo de la tensión en la red de alimentación. Uso de variadores de velocidad para el control de motores. Compensación de energía reactiva. activos o híbridos) para la mitigación de armónicos en la redes eléctricas de alimentación. Corrección de caídas de tensión en la red de alimentación. ¿Cuando usar motores de alta eficiencia? Tiempos de operación prolongados. Aunque los motores de mayor potencia son más eficientes . De hecho. Potencias media a altas. . ya que un solo motor puede ahorrar más energía que varios motores de baja potencia juntos. Los costos de la energía son altos. los motores de alta potencia ofrecen mayor ahorro de energía y justifican el costo de la inversión. Motor opera a plena carga la mayor parte de su vida útil. sus pérdidas son significativas y no deberían ser ignoradas. . Disponible para mayor altitud de operación. Operación suave. mayor capacidad de aceptar las tolerancias de: sobrecarga. segura. Menos necesidad de aire enfriamiento. larga vida útil del aislamiento. Menos ruido.Beneficios de un motor de alta eficiencia Operación fría. desbalances de fases. subtensión y sobretensión. Apto para operar con variador de frecuencia y aplicaciones de control. La distancia entre el estator y el rotor es más pequeña para reducir pérdidas magnéticas. Rodamientos más eficientes para disminuir las pérdidas por fricción. Barras del rotor fabricadas con aluminio de alta calidad para disminuir pérdidas resistivas.MOTORES DE ALTA EFICIENCIA El estator tiene una coraza más grande para disminuir las pérdidas en las láminas de hierro que lo componen. . Mayor cantidad de cobre en el devanado del estator para disminuir pérdidas resistivas. El ahorro mensual encontrado fue de 1.. El motor operaba durante períodos no productivos de la empresa.Motor acoplado a un ventilador para el transporte neumático de residuos.136 kWh/mes . se realizó un programa de control de encendido y apagado. El motor se encontraba bastante deteriorado y en mal estado de mantenimiento. .Motor acoplado a un equipo de centrifugado de partículas. .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. ALTERNATIVAS EFICIENTES El rendimiento energético de la construcción de imanes permanentes de Weg ha sido demostrado en una de las aplicaciones prototipo de estos motores en una fábrica textil. la fábrica textil ha reducido su consumo anual de energía en un 33% y ha aumentado la utilización de sus máquinas en un 80%. Con la sustitución de los motores de inducción convencionales utilizados en sus máquinas hiladoras de anillos por motores WMagnet de imanes permanentes. . Con el coste de la energía más alto que nunca. el rendimiento de los accionamientos MVW 01 es crucial. y transistores de IGBT de alta tensión (6. Los motores eléctricos WQuattro y WMagnet son de baja tensión. . pero una parte significativa del mercado es de motores de media tensión. y es aquí también donde hay un potencial considerable para el rendimiento energético. La ventaja de esto es una reducción del número de componentes del accionamiento. Weg está explotando este potencial con su nuevo variador de velocidad de media tensión MVW 01. el cual alcanza un rendimiento de 99%.5 kV) para reducir las corrientes armónicas del motor a niveles extremadamente bajos. y las consecuentes mejoras de rendimiento y fiabilidad que ello conlleva. con un diseño único que emplea una topología multinivel para minimizar los niveles de componentes. Utilizar arrancadores estrella-delta o de devanado partido. pero tienen el inconveniente de que el par de arranque se reduce notoriamente. permite una mayor eficiencia en el arranque. en lugar de los convencionales electromagnéticos para el arranque de los motores. . como alternativa de los arrancadores a tensión reducida. con el consiguiente ahorro de energía. cuando la carga impulsada no requiera de alto par de arranque. Con esto se evita un calentamiento excesivo en los conductores y se logra disminuir las pérdidas durante la aceleración. Son más económicos y eficientes en términos de energía.Instalación de arrancadores Utilizar arrancadores a tensión reducida en aquellos motores que realicen un número elevado de arranques. Instalar arrancadores electrónicos. . . en sistemas de bombeo o compresión que deben suministrar caudales variables y que para hacerlo utilicen válvulas u otros dispositivos de control. Instalar motores de velocidad ajustable con reguladores electrónicos. poleas. por motores de velocidad ajustable con reguladores electrónicos.Instalación de variadores de velocidad Sustituir motores con engranes. La eficiencia total del motor y su carga se eleva notablemente. en los que la carga sea variable y se pueda controlar ajustando la velocidad. en aquellos accionamientos. bandas u otro tipo de transmisión. con ahorros importantes de energía. para reducir la velocidad del motor. Por ejemplo.
Report "Ahorro de energía Con Enfoque a Motores de Induccion"