Cinco pequeños cambios para aumentar la eficiencia de la planta

El coste de la energía necesaria para el funcionamiento de un motor eléctrico durante diez años es como mínimo 30 veces el precio de compra original. La mayor parte de los costes durante la vida útil del equipo corresponden al consumo de energía. Marek Lukaszczyk, del fabricante de motores y accionamientos WEG, explica cinco medidas que se pueden tomar para mejorar la eficiencia energética de los motores. Afortunadamente no es necesario realizar enormes cambios en la planta para conseguir un ahorro. Muchos de estos cambios pueden aplicarse con los equipos y el espacio existentes.

Mejoras sencillas en los motores

Muchos de los motores eléctricos en uso son de baja eficiencia o no tienen el tamaño adecuado para la aplicación. Ambos aspectos hacen que trabajen más de lo necesario, consumiendo de este modo más energía. Asimismo, es posible que los motores más antiguos se haya rebobinado varias veces durante su mantenimiento, reduciendo la eficiencia. De hecho, se estima que un motor pierde del 1 al 2 % de su eficiencia cada vez que se rebobina.

Dado que el consumo de energía representa el 96 % del coste total del ciclo de vida de un motor, pagar más por un motor de eficiencia superior producirá rentabilidad de la inversión a lo largo de su vida útil.

Pero si el motor funciona y ha funcionado durante décadas, ¿por qué molestarse en mejorarlo? Con el proveedor de motores adecuado, el proceso de actualización no implica una interrupción de la actividad. Un calendario predefinido garantiza que el cambio del motor se lleve a cabo rápidamente y con el menor tiempo de inactividad. La selección de espacios físicos estándar ayuda a racionalizar el proceso, pues no será necesario modificar la estructura de la fábrica.

Naturalmente, si tiene centenares de motores en sus instalaciones, no será viable cambiarlos todos a la vez. Empiece con los motores que han sido sometidos a rebobinado y planifique un calendario de sustitución a lo largo de dos o tres años para evitar tiempos de inactividad prolongados.

Sensores de rendimiento del motor

Los responsables de planta pueden instalar sensores de reajuste para mantener los motores funcionando a pleno rendimiento. Con métricas importantes, como la monitorización en tiempo real de la vibración y la temperatura, los análisis de mantenimiento predictivo integrados identificarán futuros problemas antes de que se produzcan averías.

Con aplicaciones basadas en sensores como el WEG Motor Scan se extraen datos del motor y se envían a un smartphone o una tableta. En Brasil, una planta de fabricación implementó esta tecnología en motores que impulsaban cuatro máquinas de recirculación de aire idénticas. Cuando el equipo de mantenimiento recibió una alerta que indicaba que una de ellas tenía niveles de vibración por encima del umbral aceptable, investigaron con mayor atención y pudieron resolver el problema. Sin este dato podría haberse producido un cierre imprevisto de la fábrica. 

Pero ¿qué ahorro de energía se consiguió con esta mejora? En primer lugar, el aumento de la vibración implica un aumento del consumo de energía. Una firme base integrada en el motor y una sólida rigidez mecánica son cruciales para reducir la vibración. Al corregir rápidamente este rendimiento por debajo del nivel óptimo, el derroche de energía se redujo al mínimo.

En segundo lugar, al evitar el cierre completo de la fábrica no fue necesario un aumento de la energía para volver a poner marcha todas las máquinas.

Instalación de arrancadores suaves

Los responsables de planta deben instalar arrancadores suaves en aquellas máquinas y motores que no tienen un funcionamiento continuo. Estos dispositivos reducen temporalmente la carga y el par en la cadena de tracción y la sobretensión del motor durante el arranque.

Es como estar en un semáforo en rojo. Aunque podamos pegar un pisotón en el acelerador cuando el semáforo se ponga en verde, sabemos que es una forma poco eficiente de conducir que somete a tensión mecánica al automóvil, además de ser peligrosa.

Del mismo modo, un arranque más lento de la maquinaria consume menos energía y produce menos tensión mecánica en el motor y el eje. A lo largo de la vida útil del motor, un arrancador suave brinda un ahorro de costes debido a su menor consumo energético. Algunos arrancadores suaves también incorporan optimización automática de energía. El arrancador suave, idóneo para aplicaciones de compresores, evalúa los requisitos de la carga y los ajusta en consecuencia para mantener el consumo energético al mínimo. 

Uso de un variador de velocidad (VSD)

Los variadores de velocidad (VSD), también llamados variadores de frecuencia (VFD) o inversores, ajustan la velocidad de un motor eléctrico, según los requisitos de la aplicación. Sin este control, el sistema simplemente frena cuando se requiere menos potencia, expulsando la energía desperdiciada en forma de calor. En una aplicación de ventilador, por ejemplo, los VSD reducen el flujo de aire de acuerdo con los requisitos, en lugar de simplemente cortarlo, al tiempo que se mantiene a máxima capacidad. 

Combine un VSD con un motor super-premium para conseguir una importante reducción de los costes energéticos. En las aplicaciones de torres de refrigeración, por ejemplo, el uso de un motor W22 IE4 de alta calidad con un VSD HVAC CFW701, correctamente dimensionado, proporciona una reducción de los costes energéticos de hasta el 80 % y un ahorro medio de agua del 22 %.

Si bien la normativa actual establece que los motores IE2 deben utilizarse con un VSD, resulta difícil aplicar en todos los sectores. Esto explica por qué la normativa es cada vez más estricta. A partir del 1 de julio de 2021, los motores trifásicos deberán cumplir las normas IE3, independientemente de la incorporación de un VSD.

Los cambios previstos para 2021 también aumentarán los requisitos para los VSD, asignando también a este grupo de productos clasificaciones IE. Deberán cumplir una norma IE2, si bien un variador IE2 no representa la eficiencia equivalente de un motor IE2. Se trata de sistemas de clasificación distintos.

Aprovechamiento pleno de los VSD

Instalar un VSD es una cosa. Aprovechar todo su potencial es otra bien distinta. Muchos VSD incluyen funciones útiles que los responsables de planta no saben que existen. Un buen ejemplo son las aplicaciones para bombas. El control de fluidos puede ser complejo. Entre fugas y bajos niveles de fluido hay muchas cosas que pueden salir mal. El control incorporado, como Pump Genius en VSD de WEG, permite un uso más efectivo de los motores basado en las demandas de producción y la disponibilidad de los fluidos.

La detección automática de tuberías rotas en el VSD ayuda a identificar las zonas de fuga de fluidos y a ajustar el rendimiento del motor en consecuencia. Además, la detección de bomba seca permite que si se agota el fluido, el motor se desactive automáticamente y se emita una alerta de bomba seca. En ambos casos, el motor reduce su consumo de energía cuando se requiere menos energía para gestionar los recursos disponibles.

Si se utilizan varios motores en la aplicación para bombas, el control de bomba jockey también puede optimizar el uso de motores de distinto tamaño. Es posible que la demanda solo requiera el uso de un pequeño motor o una combinación de un motor pequeño y otro grande. Pump Genius ofrece más flexibilidad para utilizar un motor de tamaño óptimo para un caudal determinado.

Los VSD pueden incluso realizar la limpieza automática de la turbina del motor para garantizar que se lleva a cabo el desentrapamiento de modo uniforme. Esto ayuda a mantener el motor en condiciones óptimas, lo que mejorará la eficiencia energética.

Si no está satisfecho pagando treinta veces el precio del motor en facturas de energía durante una década, es hora de hacer algunos de estos cambios. No se producirán de la noche a la mañana, pero un plan estratégico que aborde los aspectos menos eficientes redundará en importantes beneficios de eficiencia energética.