Tecnología de motores: ¿qué parámetros influyen en el rendimiento?

Según las cifras oficiales de la OCDE, la industria es la responsable del mayor ahorro energético conseguido gracias a la mejora del rendimiento energético, con un 51 % del ahorro energético conseguido entre los años 2000 y 2017. Los mayores porcentajes en este sentido son el de la generación de calor de proceso y el aprovechamiento de la corriente eléctrica por parte de los accionamientos. Por tanto, implantar medidas de gran alcance en ambos ámbitos contribuye notablemente a proteger los recursos por un lado y a conseguir los objetivos climáticos por el otro. En el sentido de la directiva sobre diseño ecológico, los motores eléctricos son el grupo de productos más relevante, sobre todo en lo relativo al consumo energético por parte de la industria, debido a que los sistemas que se accionan con este tipo de motor consumen alrededor de un 70 % de la energía eléctrica empleada en el sector industrial. Esto equivale aproximadamente a la mitad de la energía eléctrica consumida en toda la Unión Europea. Por tanto y según las estimaciones, en el año 2015 los motores eléctricos convirtieron aprox. 1400 teravatios/hora de energía eléctrica en energía mecánica y calor. Este es el motivo por el que en casi todo el mundo existe algún tipo de reglamento relativo a los motores eléctricos en modo continuo y en muchas regiones existen incluso normas sistémicas que también incluyen las bombas, los ventiladores o los compresores de aire. La reglamentación del rendimiento energético tiene el mismo impacto en lo relativo a la protección de los recursos como en lo relativo a la rentabilidad. Por norma general, todos los motores eléctricos fabricados según la normativa actual (p. ej. IE3), incluso los que funcionan en modo continuo durante un solo turno, rentabilizan en poco tiempo los costes adicionales que generan en comparación con la inversión necesaria para los motores IE1, que eran el estándar antes. En la página web de NORD DRIVESYSTEMS encontrará un resumen actualizado de las normativas sobre rendimiento y las normas para motores vigentes en todas las regiones del mundo.

La primera ola de optimización basada en la eficiencia

En 2011 los fabricantes de motores asíncronos tuvieron que dar el primer paso claro hacia el aumento del rendimiento, puesto que dicho año entró en vigor la Directiva 640/2009, que se mantuvo vigente hasta el 30 de junio de 2021 y que hizo obligatorio el uso de motores IE2 para el servicio continuo. A raíz de esto, en un año se duplicó la cantidad de motores IE2 utilizados, mientras que el uso de motores IE1 descendió drásticamente. Por primera vez se vendió una cifra nada desdeñable de motores IE3, pero incluso estas ventas aumentaron solo tras la introducción obligatoria de superar los 7,5 kW en 2015 y para todas las potencias desde 2017. Con el nuevo reglamento europeo 2019/1781, que sustituye al reglamento anterior desde el 1 de julio de 2021, cabe esperar un notable retroceso de las cifras de venta de los motores IE2 debido a que los usuarios seguirán apostando por los motores IE1, por ser más baratos, en todos aquellos ámbitos en los que no se aplique la normativa IE3 que está en camino.

Las pérdidas de los motores IE3 son un 20 % inferiores a las de los motores IE2. En la mayoría de los casos, esto va ligado a un importante cambio, en concreto a un aumento del material activo. Los fabricantes han reaccionado de forma distinta a esta situación. Alguno optó por modificar el diámetro radicalmente. Esta modificación tiene un efecto cuadrático en el tamaño de la superficie del rotor como parámetro importante de aprovechamiento. Esto permitió eludir las prórrogas o las grandes alteraciones en la calidad de la chapa. Muchos fabricantes se negaron a realizar la inversión que este paso requería: costes de desarrollo, nuevos cárteres de aluminio con canales menos profundos y una forma externa por lo general más bien rectangular, más espacio para el estator, mismas medidas de montaje en caso de centrados mayores y nuevos escudos del rodamiento y ventiladores o capós del ventilador. Otros fabricantes aprovecharon el volumen hasta el último milímetro, lograron la clasificación IE2 comprimiendo el estator y el bobinado y a continuación pensaron en nuevas medidas para dar el paso hacia IE3.