Eficiencia

Gestión Energética de los motores eléctricos: mejora de la eficiencia de los accionamientos con el uso de variadores de velocidad
Luis Fernando Mantilla Peñalba, Juan Antonio Cardona Pardo
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Energética E.T.S.I.I. y T., Universidad de Cantabria Avda. los Castros, s/n. 39005 Santander (España) Tel.:+34 942 201381, fax: +34 942 201385, e-mail:mantillf@unican.es

Resumen. El objetivo principal de un variador de velocidad es la reducción de velocidad de un motor de corriente alterna. De esta forma, el variador permite a las máquinas conducidas por motores eléctricos producir la misma salida que obtendrían utilizando otros métodos de regulación de flujo, pero consumiendo menos potencia de entrada. Consecuentemente, el ahorro de energía que se obtiene esimportante y cada vez son más los usuarios que apuestan por este método de control. Las mejores oportunidades de ahorro se consiguen en las máquinas que operan a carga parcial durante grandes periodos de tiempo.
El uso de esta tecnología aporta otros beneficios adicionales, como son la mejora de la calidad del producto y fiabilidad del sistema, o la prolongación de la vida de los equipos. Eneste trabajo se ha realizado una valoración de ahorros de energía y costes económicos en algunos motores instalados en una empresa industrial del sector químico radicada en la Comunidad Autónoma de Cantabria. Los motores seleccionados han sido cinco, todos ellos accionadores de bombas y ventiladores. Se demostró que la inversión realizada se amortizaría en un plazo de cinco años, con ahorros anualesde más de 25.000 euros al año.

Por otro lado, el número estimado de motores que operan bajo carga variable de entre los motores de tamaño superior a los 50 CV es aproximadamente el 25%. Igualmente se espera un crecimiento de los mismos superior al que experimentará el total. De ahí la necesidad de una utilización más eficiente de la energía en este modo de operación cada vez más común en losmotores. Como la mayoría de los sistemas trabajan por debajo de su capacidad nominal durante la mayor parte del tiempo, se han desarrollado métodos para reducir la salida de los motores a un nivel que coincida con lo que se le demanda. Los reguladores de tiro, válvulas de estrangulación y sistemas de recirculación que se usan tradicionalmente para este fin son muy ineficientes desde el punto devista energético. Reduciendo la velocidad de la carga, por ejemplo de una bomba o un ventilador, se obtendría el mismo objetivo de una manera más adecuada. Es en este campo donde toman importancia los variadores de velocidad, cuya función principal es ofrecer diferentes velocidades de trabajo. Esto permitirá ahorros energéticos y, por tanto, ahorro en costes en aquellas máquinas accionadas por motoreseléctricos que no trabajan a plena carga la mayor parte del tiempo.
Transportadores 15% Otros compresores 14% Compresores de aire 8% Bombas 32% Otros 8% Ventiladores 23%

Palabras llave
Eficiencia energética, motores, bombas y ventiladores.

1. Introducción
Los motores eléctricos son los mayores consumidores de electricidad en la industria y en el comercio. Casi la mitad de la energíaeléctrica usada y cerca de las dos terceras partes de la utilizada en la industria es consumida por motores eléctricos. Como se observa en la figura 1, que muestra el reparto del consumo de energía eléctrica realizado por diferentes tipos de cargas, resulta interesante buscar oportunidades de ahorro energético cuando los motores trabajan con bombas y ventiladores, debido a su importante porcentaje deconsumo eléctrico.

Fig 1. Consumo de motores de potencia < 300 kW

El objetivo final, por tanto, es minimizar el uso de la energía consumida por los motores eléctricos mediante la utilización de variadores de velocidad modernos que sustituyan, total o parcialmente, a los métodos convencionales de control de la carga.

2. Caso práctico en industria química
A. Descripción de la planta Se...