Motores de alta eficiencia frente a motores estándar
La Directiva 2009/125/CE establece un marco comunitario para el establecimiento de requisitos de diseño ecológico para los productos relacionados con la energía. Prevé, a través de una serie de pasos intermedios, una normativa específica para los motores eléctricos con el fin de mejorar su consumo y rendimiento en términos de eficiencia energética.
El 74% del consumo de electricidad en el sector industrial procede del uso de motores eléctricos; si todos los sistemas antiguos que han funcionado hasta ahora se sustituyeran por accionamientos de alta eficiencia en Europa, esto supondría un ahorro energético anual de 135.000 millones de kilovatios hora.
El Reglamento (CE) nº 640/2009 indica los requisitos mínimos de diseño ecológico para los motores eléctricos y el uso del control de velocidad; el reglamento incluye los motores asíncronos trifásicos a 50 Hz y 60 Hz, con rotor de jaula y una velocidad con las siguientes características:
El citado reglamento queda derogado a partir del 1 de julio de 2021 y es sustituido por el Reglamento (UE) 2019/1781 que amplía la gama de motores afectados. Se ha aumentado el rango de potencia de 0,12 kW, 8 polos y se han añadido los motores monofásicos.
Eficiencia del motor Ie3
Este documento presenta las conclusiones del primer análisis global del consumo de energía en los sistemas accionados por motores eléctricos (EMDS) y las opciones para reducirlo. Se evalúa la energía que utilizan actualmente los EMDS y el potencial de ahorro energético, se examinan los obstáculos del mercado para la adopción de soluciones de eficiencia energética y se revisan las políticas actuales y sus resultados. A continuación, el informe propone un amplio paquete de recomendaciones políticas para ayudar a los gobiernos a aprovechar el enorme potencial de ahorro energético de los SGDE.
Motor de alta eficiencia ie3
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La eficiencia final medida de un motor se calcula basándose únicamente en los elementos de la aplicación concreta en la que se utilizan. Para los motores en sí, sin carga, los fabricantes proporcionan clasificaciones basadas en fórmulas estándar. Para entender los motores de alta eficiencia sólo hay que saber qué los hace diferentes.
Pero primero, veamos el concepto básico utilizado para explicar la eficiencia del motor, que dice que la eficiencia es la relación entre la potencia de salida del eje y la potencia eléctrica de entrada. La potencia de salida del eje puede medirse en caballos o en vatios. En este artículo utilizaremos los vatios. La fórmula más utilizada es la sencilla mencionada anteriormente:
Una vez que haya utilizado esta fórmula y haya encontrado su eficiencia – y no es del 100 por ciento – es el momento de considerar las pérdidas que se produjeron dentro del motor. La eficiencia del motor disminuye en función de una serie de factores conocidos en los que la potencia se pierde cuando la corriente que pasa por el motor se encuentra con una serie de resistencias. Estas pérdidas pueden incluir el cableado y su resistencia, las pérdidas de hierro debidas a eventos magnéticos y las pérdidas térmicas.
Motor de imanes permanentes de alta eficiencia
Los motores térmicos transforman el calor en trabajo. El rendimiento térmico expresa la fracción de calor que se convierte en trabajo útil. El rendimiento térmico se representa con el símbolo [math]\eta[/math], y puede calcularse mediante la ecuación:
Los motores térmicos suelen funcionar con un rendimiento de entre el 30% y el 50%, debido a las limitaciones prácticas. Es imposible que los motores térmicos alcancen un rendimiento térmico del 100% ([math]\eta = 1[/math]) según la Segunda Ley de la Termodinámica. Esto es imposible porque en un motor térmico siempre se produce algo de calor residual, mostrado en la figura 1 por el término [math]Q_L[/math]. Aunque la eficiencia completa en un motor térmico es imposible, hay muchas formas de aumentar la eficiencia global de un sistema.
Este mismo resultado puede obtenerse midiendo el calor residual del motor. Por ejemplo, si se introducen 200 J en el motor y se observan 120 J de calor residual, se habrán realizado 80 J de trabajo, lo que supone una eficiencia del 40%.
Esto describe la eficiencia de un motor idealizado, que en la realidad es imposible de alcanzar[3] A partir de esta ecuación, cuanto más baja sea la temperatura del sumidero [math]T_L[/math] o más alta la temperatura de la fuente [math]T_H[/math], más trabajo estará disponible en el motor térmico. La energía para el trabajo proviene de una disminución de la energía total del fluido utilizado en el sistema. Por lo tanto, cuanto mayor sea el cambio de temperatura, mayor será esta disminución en el fluido y, por lo tanto, mayor será la energía disponible para realizar trabajo[4].