Cómo medir la eficiencia energética de los motores: de la fabricación al funcionamiento

En un nivel fundamental, los motores energéticamente eficientes utilizan menos energía para producir la misma fuerza de rotación necesaria para una determinada aplicación. Algunos motores son más eficientes que otros debido a su diseño, un campo en el que ABB ha acumulado su experiencia durante 140 años. Cuando se conectan a variadores de velocidad (VSD), los motores pueden controlarse para que funcionen siempre exactamente a la velocidad requerida por la aplicación y, por tanto, minimizar la cantidad de energía consumida, especialmente con un motor y un variador perfectamente adaptados y del mismo proveedor. Pero también hay muchas oportunidades de ahorro de costes y energía para las empresas que actualmente utilizan motores sobredimensionados o no optimizados para las necesidades reales de una aplicación.

Para que la eficiencia signifique algo en cualquiera de estos contextos, es necesario cuantificarla. Como dice el refrán: sólo lo que se puede medir, se puede mejorar. El esfuerzo merece la pena, porque la eficiencia del motor es una de las pocas cosas que pueden reducir los gastos operativos y, al mismo tiempo, reducir las emisiones de carbono.

Cumplir las normas regionales es imprescindible para comunicar los niveles de eficiencia a los clientes y reguladores locales, pero el mundo necesita un lenguaje común de la eficiencia para provocar un cambio generalizado.

Precisamente por eso, la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) ha esbozado un sistema de clasificación que va de IE1 a IE5, distinguiendo los motores por su eficiencia, de Standard a Ultra-Premium. IE4 representa actualmente el nivel de eficiencia más alto definido para los motores de funcionamiento directo en línea (DOL), mientras que IE5 se ha definido para los motores accionados por VSD.

Sobre esta base, en Europa se han introducido las Normas Mínimas de Eficiencia Energética (MEPS) para garantizar que los motores se adhieran a una línea base de eficiencia energética, y en todo el mundo se están adoptando marcos similares, como la Etiqueta Energética China. Mientras tanto, las normas establecidas por la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA) han servido de base para normas como la Norma Final sobre Motores de Potencia Integral (IHP) de los motores eléctricos de Estados Unidos.

Pero incluso fuera de las clasificaciones y los objetivos, es ABB quien lidera la carga de la eficiencia energética de los motores. Durante las fases de diseño y fabricación, los motores ABB se someten a estrictos procedimientos de prueba para garantizar que cumplen los criterios de eficiencia. Esto implica una evaluación detallada de parámetros como el consumo de energía, el rendimiento térmico y la integridad de los materiales. Nuestros motores se prueban en condiciones normalizadas para simular diversos escenarios operativos.

ABB introdujo los motores de reluctancia síncrona (SynRM) de eficiencia ultrapremium (IE5) para proporcionar un mayor ahorro de energía y rendimiento en comparación con las clases de eficiencia anteriores. El motor SynRM alcanza este alto nivel de eficiencia gracias a su diseño, ya que no tiene imanes permanentes ni pérdidas de bobinado en el rotor; lo que contribuye a reducir las temperaturas de funcionamiento y a facilitar las tareas de mantenimiento. Y no dejamos de ampliar los límites hacia niveles de eficiencia aún mayores, incluso más allá de las normas oficiales.

Se prevé que la clase emergente de hipereficiencia IE6 para SynRM, aunque aún no está normalizada, ofrezca otro 20% de reducción de las pérdidas de energía en comparación con IE5, lo que marcará un hito importante en el diseño y la funcionalidad de los motores que sigue la progresión lógica de cada clase de eficiencia anterior.

Así, el nivel IE6 supondrá un enorme paso adelante que reducirá drásticamente el coste operativo de los motores en el mercado e impulsará la sostenibilidad en prácticamente todos los sectores. La fabricación de motores para alcanzar este nivel implica un diseño innovador, ingeniería de precisión y mejoras en los materiales que van más allá de todo lo anterior.

Dicho esto, el viaje de la eficiencia energética no concluye en la fase de fabricación. La vida útil de un motor presenta sus propios retos y oportunidades. En este caso, la monitorización del estado desempeña un papel crucial para mantener y mejorar la eficiencia del motor. ABB utiliza tecnologías digitales avanzadas que permiten a los operarios evaluar el estado de los motores en tiempo real, lo que posibilita el mantenimiento predictivo y la optimización del rendimiento.

Los dispositivos ABB Ability  Smart Sensors vigilan parámetros como los niveles de vibración, la temperatura de los rodamientos y el consumo de energía para determinar el estado de un motor y evitar fallos inesperados y paradas imprevistas. Esta supervisión continua también nos permite asegurarnos de que nuestros motores funcionan dentro de los parámetros de eficiencia diseñados a lo largo de su vida útil, así como revelar nuevas oportunidades de ahorro operativo basadas en patrones de uso.

La eficiencia en los motores es, en última instancia, un punto en el que se cruzan nuestros objetivos como industria: aumentar los beneficios y mejorar la sostenibilidad. Es tan importante que resulta evidente; pero para llevar los niveles de eficiencia aún más lejos de lo que están hoy hará falta un esfuerzo concertado, respaldado por una normalización rigurosa, transparencia individual y prácticas de diagnóstico exhaustivas.