7 formas de ahorrar energía en motores eléctricos

Alrededor del 40 % del consumo eléctrico mundial se produce en motores eléctricos (en la industria, el porcentaje es del 70%). No es de extrañar que este sea uno de los elementos fundamentales a estudiar en una auditoría energética. Nos referimos a motores trifásicos.

motores eléctricos

Antiguo motor eléctrico (foto Fondo Antiguo Universidad de Sevilla)

7 formas de ahorrar energía eléctrica en motores eléctricos

1. Sustitución de motores obsoletos

Aunque pueda parecer de perogrullo, en muchas fábricas es habitual la existencia de motores muy antiguos, que dan problemas de mantenimiento e incluso se han rebobinado (porque se han llegado a quemar).

El estado del arte garantiza que los motores eléctricos actuales son mucho más eficientes que los antiguos y si además se han rebobinado, todavía es más reducido. En estos casos puede ser económicamente viable la sustitución del motor.

Por otra parte. la tendencia en normativa de motores hace que se esté exigiendo un grado mínimo de eficiencia energética.

Según la IEC-60034-30 a partir del 1 de enero de 2015 todos los motores eléctricos de entre 7,5 y 375 kW deben ser de eficiencia IE3. A partir del 1 de enero de 2017 se extiende la gama de motores IE3 desde 0,75 kW hasta 375 kW.

2. Mejora del factor de potencia

Un motor eléctrico es una carga inductiva y como tal requiere energía reactiva para funcionar. Si se instala un condensador (o batería de condensadores) lo más próximo posible al motor eléctrico, este requerirá menos cantidad de energía para funcionar, por lo que se ahorrará energía. El efecto es mayor cuanto mayor sea la potencia del motor.

El factor de potencia mide el ángulo de desfase entre la tensión aplicada a una carga y la intensidad que absorbe. El factor de potencia es muy bajo cuando el motor funciona a baja carga o en vacío.

Es habitual que los condensadores se coloquen en el punto de suministro de la compañía eléctrica para evitar penalizaciones por consumo de energía reactiva, pero eso no evita la circulación de energía reactiva (intensidad) necesaria para que el motor funcione. Si el condensador se instala cerca del motor, se evita el exceso de circulación de intensidad por los conductores de fábrica hasta llegar a la carga, evitándose esas pérdidas.

3. Empleo de variadores de frecuencia

En numerosas ocasiones, los motores se seleccionan en fase de diseño para el nivel máximo de carga, por lo que es probable que casi nunca funcionen en régimen nominal y consuman un exceso de energía eléctrica. Hay que verificar si el proceso permite la variación de velocidad en aquellos motores que no lo lleven instalado.

Los ahorros son muy importantes: en el caso de bombas y ventiladores la relación entre la potencia absorbida y la velocidad es cuadrática (es decir, si la velocidad se reduce a la mitad, la potencia se reduce a la cuarta parte). Es muy habitual ver en la industria ventiladores de velocidad fija.

Los métodos de regulación de tiro, válvulas de asiento y sistemas de recirculación utilizados en sistemas de velocidad fija son muy ineficientes.

Los motores eléctricos de jaula de ardilla (los más habituales) tienen mejor rendimiento cuando funcionan entre un 75% y un 95% de su régimen nominal.

El variador de frecuencia permite además corregir el factor de potencia.

La utilización de variadores de frecuencia permite prescindir de engranajes y de cintas o bandas de transmisión que todavía se ven habitualmente en la industria.

4. Eliminación del exceso de calor

La eficiencia de un motor es menor cuando se calienta. En el caso de motores grandes y lugares donde se alcanzan altas temperaturas, se pueden establecer sistemas de ventilación con control de la frecuencia (y por tanto de las revoluciones) en función de la temperatura ambiente donde se encuentran situados.

5. Vigilar las caídas de tensión de alimentación

Una tensión de alimentación inferior a la nominal provoca incrementos de intensidad, calentamiento y exceso de consumo, además de provocar desgastes en los bobinados del motor, reducción de su vida útil y aumentar la probabilidad de que el motor se queme. Hay que prestar atención cuando las líneas de alimentación a los motores (de gran potencia) son muy largas y las caídas de tensión pueden ser más importantes.

El desequilibrio entre tensiones debe mantenerse por debajo del 2%.

6. Sistema de aire comprimido

Analizar la situación de los motores eléctricos de los compresores de aire. El sistema de aire comprimido siempre requiere un análisis aparte en una auditoría energética, por ser una de las formas de energía más habituales en la industria y también, la más cara.

Las fugas de aire comprimido en conductos y máquinas suponen que los compresores estén funcionando más tiempo del debido con el consiguiente derroche de energía.

7. Mantenimiento de los motores

Labores de mantenimiento programadas permiten evitar averías y gastos innecesarios de energía eléctrica, así son necesarias labores como alineamiento de ejes, control de cojinetes, revisión de conexionado del motor (aprietes periódicos de bornas), ventilación, revisión de engranajes, etc.

¿Qué herramientas necesitamos para evaluar la eficiencia de un motor eléctrico?

Al analizar los ahorros de energía que pueden obtenerse en los motores de una fábrica, hay que tener en cuenta las limitaciones existentes puesto que  generalmente no es posible realizar mediciones en vacío de determinados parámetros de los motores que nos ayudarían a calcular las pérdidas y conocer exactamente el grado de eficiencia (conociendo las pérdidas en el hierro, pérdidas en el cobre y pérdidas mecánicas). Las mediciones no deben afectar el funcionamiento normal de los procesos.

AllanW_screwdrivers-1073515_1280_red

Motores eléctricos- herramientas (foto AllanW, pixabay.com)

1. Documentación

1.1. Inventario de los motores más importantes de la planta.

1.2. Hojas técnicas con las características de funcionamiento (manuales). Obtener fotografías de las placas, lo que permitirá la búsqueda de información en Internet: la documentación de los motores en numerosas ocasiones no está disponible pero los fabricantes suelen publicar online sus catálogos de especificaciones técnicas de equipos.

1.3. Fundamentación teórica. Imprescindible para el cálculo de los ahorros. El conocimiento y correcta interpretación de las fichas técnicas y del proceso a la hora de considerar, por ejemplo, la instalación de un variador de frecuencia. La rentabilidad de la inversión, que suele ser elevada, debe estar fundamentada en cálculos precisos basados por una parte en relaciones teóricas (por ejemplo, tablas de funcionamiento de bombas y relación cuadrática entre potencia absorbida y velocidad) y por otra en los datos obtenidos de las herramientas de medida.

2. Equipos de medida

2.1. Analizadores de redes eléctricas

Podemos identificar desequilibrios de tensión e intensidad e incluso ausencia de fase, sobrecargas, problemas en el arranque y si es un analizador de calidad eléctrica, armónicos y comportamientos irregulares.

Además, podemos registrar el consumo antes y después de implantar una medida de ahorro energético.

2.2. Cámaras termográficas

Se pueden observar fácilmente calentamientos en el cuerpo del motor y en los ejes, identificando excesos de consumo de energía por funcionamiento defectuoso.

2.3. Tacómetros

Miden las revoluciones del eje del motor. En sistemas de motores complejos o de elevada potencia, se suele incorporar un tacómetro que envía las señales a un sistema SCADA que permite disponer en tiempo real del valor de la velocidad de giro del eje.

  • Los tacómetros permiten detectar si se ha perdido una fase, cuando se observa que el motor tarda mucho en adquirir la velocidad nominal de giro
  • Detectan problemas en el eje o engranajes, cuando se observan velocidades irregulares
  • Permiten verificar la velocidad correcta de los reductores (grupos de engranajes)
  • Se puede verificar el correcto funcionamiento de un variador de frecuencia (es decir, que las variaciones de frecuencia se corresponden con las velocidades de rotación teóricas).
  • Las variaciones de velocidad cuando las cargas son constantes permiten conocer la existencia de un problema que hay que resolver.

2.4. Caudalímetros

Permiten verificar el punto óptimo de funcionamiento de las bombas de fluidos.

2.5. Medidores de vibraciones

Permiten observar problemas en el eje (incorrecto alineamiento), problemas en los sistemas de acoplamiento, en los rodamientos.

2.6. Anemómetros

Permiten la medida de los flujos de aire y detectar de forma indirecta si los equipos están proporcionando el volumen de aire requerido para el proceso (ventilación de salas, aporte a proceso, etc).

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Uso de cookies

Este sitio web utiliza cookies para que usted tenga la mejor experiencia de usuario. Si continúa navegando está dando su consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies, pinche el enlace para mayor información.plugin cookies

ACEPTAR
Aviso de cookies