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Calcular el par del motor eléctrico
El primer motor eléctrico industrial se consideró probablemente un avance en su día, aunque había mucho margen de mejora. A medida que la tecnología ha ido avanzando, los fabricantes de motores han desarrollado mejores motores que consumen menos energía y tienen un coste menor. Aunque es natural que los fabricantes empleen la última tecnología en la creación de motores eléctricos, el margen de mejora de los métodos de producción ha sido fundamental para mejorar la eficiencia de estos motores.
Un simple motor de corriente continua convierte la energía eléctrica de corriente continua en energía mecánica. Suele estar equipado con un elevado número de bobinas, lo que lo hace eficiente. Sin embargo, todavía puede producirse un gran desperdicio de energía debido a la fricción entre el conmutador y las escobillas, así como a la pérdida de par en determinados ángulos. Además, si el motor se atasca al intentar levantar una carga pesada, las bobinas del rotor pueden sobrecalentarse fácilmente y fundirse. Por eso, muchos aparatos industriales y domésticos pesados utilizan motores eléctricos.
Eficiencia de los motores eléctricos
Según algunos estudios, los motores eléctricos son responsables de cerca del 45% del consumo total de energía eléctrica [1]. Si centramos el análisis en uno de los ámbitos más consumidores de energía, el industrial, el porcentaje atribuible a los motores se eleva a unos dos tercios.
Teniendo en cuenta que varias de las máquinas actualmente en funcionamiento están obsoletas, es evidente que la sustitución por nuevos motores más eficientes conllevaría importantes ventajas para el medio ambiente y la explotación de los recursos, así como en los costes de fabricación y luego en la competitividad. Se estima, por ejemplo, que, en la única Europa, el uso de tecnologías de accionamiento de vanguardia en lugar de las obsoletas puede determinar una reducción de los consumos anuales en 135 TWh y de las emisiones de CO2 en 69 millones de toneladas [2]. Evaluando el ciclo de vida completo de un motor en funcionamiento constante, podemos comprobar que el gasto relacionado con el consumo de energía representa con mucho el mayor porcentaje del coste total (incluso más del 90%, [3]).
Calcular la eficiencia del motor
Se trata de una inversión de capital que puede devolver muchas veces su valor original en los próximos 20 años. Al mismo tiempo, puede mejorar la fiabilidad de los equipos, reducir los tiempos de inactividad y los costes de reparación, y dar lugar a menores emisiones de dióxido de carbono a la atmósfera.
La inversión es sencilla: instale motores eléctricos con la mayor eficiencia energética eléctrica acorde con sus necesidades. Los motores energéticamente eficientes se amortizan en unos pocos años, o a veces incluso en unos pocos meses, después de lo cual seguirán acumulando ahorros por valor de muchas veces su coste de compra durante todo el tiempo que permanezcan en servicio. Es otra forma de decir que lo que hay que tener en cuenta a la hora de comprar un motor nuevo son los costes de funcionamiento, no sólo el coste inicial.
La regla se aplica a todos los motores, aunque este artículo se limita a los motores de uso generalizado que cumplen los requisitos de la Ley de Política Energética de 1992 (EPAct) y a los que, además, cumplen o superan los índices de eficiencia NEMA Premium™ de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos. En un momento explicaremos qué significan estas clasificaciones.
Calculadora de eficiencia de motores
La eficiencia anunciada de los motores es un tema importante en el mercado. La eficiencia del motor es una relación de lo bien que el motor convierte la energía eléctrica en energía mecánica y se calcula dividiendo la potencia que entra en el motor por la potencia que sale de él. Entender las pérdidas de eficiencia del motor es importante porque las unidades menos eficientes conllevan mayores costes de funcionamiento a lo largo de la vida del motor.
Entonces, ¿qué ocurre con la energía que no se convierte en energía mecánica? La Ley de Conservación de la Energía dice que la energía no puede crearse ni destruirse, pero puede cambiar de forma. La diferencia entre la potencia de entrada y la de salida, a menudo denominada pérdida de vatios, se convierte en calor. De esto se pueden extraer varias conclusiones. Un motor más eficiente costará menos de operar. Podría funcionar más frío o podría convertir más potencia por volumen que un motor de tamaño similar.
Estas pérdidas se atribuyen a la fuerza que se necesita para superar la resistencia asociada a la rotación del rotor o el inducido del motor. Ejemplos de pérdidas por fricción son el rozamiento de los rodamientos, los casquillos o las escobillas en un motor de corriente continua de tipo universal o con escobillas. En general, las pérdidas por fricción son proporcionales a la velocidad del rotor.