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Ahorro de Energía en Motores de Inducción CONAE Junio 2007

Contenido • Conceptos Básicos • Selección de Motores • Medidas Operacionales

¿Qué es un motor eléctrico? Un motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica

Wen = Energía de entrada en forma eléctrica Wsal = Energía de salida en forma mecánica Wper = Energía perdida durante el proceso en forma de calor

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Eficiencia de un motor La eficiencia es la capacidad que tiene el motor de convertir la potencia eléctrica (entrada) en potencia mecánica útil (salida).

Eficiencia =

PSALIDA × 100 PENTRADA

Pérdidas en un motor • Pérdidas fijas: No dependen de la carga – Pérdidas magnéticas o pérdidas en el hierro – Pérdidas por fricción y ventilación

• Pérdidas variables: dependen de la carga – Pérdidas en los devanados o perdidas eléctricas – Pérdidas indeterminadas

Variación de eficiencia de un motor (1) Variación de tensión: – Reducción de eficiencia, incremento del FP, incrementa la corriente de arranque, debido a que las corrientes magnetizantes se incrementan exponencialmente – Mayor consumo de energía para compensar la potencia solicitada por el par, incremento del FP, sobrecalentamiento, afecta el aislamiento del motor y reduce la vida útil del motor

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Variación de eficiencia de un motor (2) • Desbalanceo de fases: provoca un flujo magnético de secuencia negativa que ocasiona una corriente desbalanceada, de valor mayor que en condiciones normales. Las corrientes negativas crean torques que se oponen al par normal del motor, provocando vibraciones • Motores sobredimensionados: Los motores eléctricos tienen una curva de comportamiento de eficiencia de acuerdo al factor de carga al que están operando

Variación de eficiencia de un motor (3) • Con un motor reembobinado hay una disminución de la eficiencia del motor: – Taller adecuado: la eficiencia disminuye de 1 a 2% – Taller de mala calidad: la eficiencia puede disminuir hasta un 6% – Es común considerar un 3% de disminución de eficiencia por cada reembobinado

Motores de alta eficiencia Cuando se diseña un motor y se requiere de alta eficiencia, se debe recurrir a la optimización de materiales: •Acero con mejores propiedades •Laminaciones delgadas •Aumentar calibre conductor •Mejorar el diseño de las ranuras •Mejorar el sistema de aislamiento del motor •Utilizar rodamientos de mejor calidad y larga duración •Mejorar las aletas de ventilación

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Norma Oficial Mexicana (1) Las normas oficiales mexicanas que promuevan el ahorro de energía, estableciendo los valores de eficiencia mínimos de motores eléctricos de inducción que se comercializan en México. Estos valores están homologados con USA y Canadá. • NOM-014-ENER-2004 · Eficiencia energética de motores eléctricos de corriente alterna, monofásicos, de inducción, tipo jaula de ardilla, enfriados con aire, en potencia nominal de 0,180 kW a 1,500 kW. Límites, método de prueba y marcado. • NOM-016-ENER-2002 · Eficiencia energética de motores de corriente alterna, trifásicos, de inducción, tipo jaula de ardilla, en potencia nominal de 0,746 a 373 kW. Límites, método de prueba y marcado.

Norma Oficial Mexicana (2) Potencia kW HP 0.75 1 1.1 1.5 1.5 2 2.2 3 3.7 5 5.6 7.5 7.5 10 11 15 15 20 19 25 22 30 30 40 37 50 45 60 56 75 75 100

2 74.0 77.0 80.0 81.5 82.5 84.0 85.5 85.5 86.5 86.5 87.5 88.5 88.5 89.5 89.5 90.2

EFICIENCIA ESTÁNDAR 4 6 8 75.5 75.5 72.0 80.0 78.5 75.5 81.5 78.5 75.5 81.5 80.0 75.5 84.0 81.5 82.5 86.5 82.5 84.0 86.5 84.0 85.5 87.5 85.5 85.5 87.5 86.5 86.5 89.5 86.5 86.5 90.2 87.5 87.5 90.2 88.5 88.5 91.0 88.5 89.5 91.7 89.5 89.5 91.7 90.2 89.5 92.4 90.2 90.2

2 75.5 82.5 84.0 85.5 87.5 88.5 89.5 90.2 90.2 91.0 91.0 91.7 92.4 93.0 93.0 93.6

EFICIENCIA ALTA 4 6 82.5 80.0 84.0 85.5 84.0 86.5 87.5 87.0 87.5 87.5 89.5 89.5 89.5 89.5 91.0 90.2 91.0 90.2 92.4 91.7 92.4 91.7 93.0 93.0 93.0 93.0 93.6 93.6 94.1 93.6 94.5 94.1

8 74.0 77.0 82.5 84.0 85.5 85.0 88.5 88.5 89.5 89.5 91.0 91.0 91.7 91.7 93.0 93.0

Selección de un motor Es conveniente contar con especificaciones del motor y con la siguiente información antes de seleccionar un motor – Potencia del motor, eficiencia, tensión de operación, etc. – Temperatura de operación y clase de aislamiento – Carga inicial y número de arranques esperados – Torque de arranque – Tipo de carcaza – Ambiente de trabajo – Protección térmica – Tipo de montaje

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Recomendaciones (1) • Seleccionar el punto real de carga; debe ser aplicado entre un 75% y un 100% • Seleccionar el motor adecuado al ciclo de trabajo • Seleccionar el armazón del motor deacuerdo al ambiente • Seleccionar correctamente la velocidad del motor

Recomendaciones (2) • Seleccionar adecuadamente el sistema de enfriamiento • Utilizar motores de inducción trifásicos en lugar de monofásicos • Utilizar motores síncronos en lugar de motores de inducción

Medidas operacionales (1) 1. Efectuar correctamente la instalación eléctrica y el montaje de los motores y su carga 2. Realizar en forma correcta la conexión a tierra 3. Evitar instalar motores en lugares reducidos

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Medidas operacionales (2) 4.

5.

Corregirla caída de tensión en los alimentadores. POR NORMA: +/- 5%, pero se recomienda que sea menor a un +/- 1% Balancear la tensión de alimentación de motores trifásicos, que está no sea mayor al 3%

Medidas operacionales (3) 6. 7.

8.

Compensar el factor de potencia Evitar en medida de lo posible el arranque y la operación simultanea de los motores Utilizar arrancadores a tensión reducida

kW

θ

kVAR L

kVA kVARC

Medidas operacionales (4) 9. Cambiar arrancadores convencionales por electrónicos 10. Sustituir poleas, engranes o bandas para reducir la velocidad por variadores de frecuencia electrónicos

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Medidas operacionales (5) 11. Utilizar variadores de velocidad , cuando la carga sea variable 12. Acoplar directamente el motor a la carga siempre que el accionamiento lo permita 13. Instalar acoplamientos flexibles

Medidas operacionales (6) 14.Instalar equipos de control de temperatura 15.Mantener en buen estado y calibrados las protecciones de sobrecalentamiento y sobrecarga.

Medidas operacionales (7) 16.Revisar periódicamente las conexiones eléctricas del motor 17.Mantener en buenas condiciones los sistema de ventilación y enfriamiento

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Medidas operacionales (8) 18. Verificar frecuentemente la alineación de la carga 19. Reparar o cambiar ejes del motor y de la transmisión dañados 20. Mantener en optimas condiciones los cojinetes del motor

Medidas operacionales (9) 21. Realizar periódicamente lecturas de los parámetros eléctricos 22. Efectuar rutinariamente la limpieza del motor

www.conae.gob.mx Ing. Leonel Díaz Pichardo [email protected] 3000 1000 ext. 1020

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