Cuando los motores de inducción no se utilizan en torno a sus valores nominales de potencia, cae su eficiencia y, dado su gran porcentaje de utilización en los procesos productivos, las industrias pagan por estas ineficiencias, que tienen un efecto directo en sus costos de producción y en sus márgenes.

Figura 1. Eficiencia de un motor de inducción en función de la potencia en la carga.

De acuerdo al gráfico mostrado en la Figura 1, un motor de inducción reduce su eficiencia si la potencia a la que es utilizado es menor al 50% de su potencia nominal de diseño y, según estudios del Departamento de Energía estadounidense, un 44% de los motores usados en instalaciones industriales trabaja al 40% o menos de plena carga. 

Los motores que funcionan con cargas bajas son ineficientes debido principalmente a las pérdidas en el hierro. A modo de referencia, el consumo de energía de un motor funcionando en vacío es aproximadamente la totalidad de las pérdidas en el hierro, las que pueden representar hasta un 70% de las pérdidas totales del motor. En consecuencia, cuanto más "aliviado" trabaje un motor, tendrá más pérdidas y será más ineficiente. Por esta razón, el correcto dimensionamiento de un motor es una actividad crítica, porque el sobredimensionamiento conducirá indefectiblemente a una mayor ineficiencia.

Figura 2. Proceso típico de definición de la potencia.

La Figura 2 es un ejemplo típico de una actividad de diseño conducente a un sobredimensionamiento. En primer lugar, se define la potencia efectivamente requerida por la carga, y se incrementa normalmente en un 10% por contingencias no cubiertas en la etapa de diseño de los equipos. Posteriormente, el ingeniero de proyectos incluye un porcentaje adicional de potencia por contingencias no cubiertas en el diseño. Por último, al definir el motor a utilizar, se elige aquél que más se acerque a esta última, la que generalmente es la mayor potencia más cercana. Si bien no siempre se procede de este modo, el ejemplo grafica un procedimiento típico de diseño sobredimensionado de un proceso industrial.

Las pérdidas del hierro son proporcionales al voltaje aplicado, y cuanto menor sea el voltaje, menores serán aquéllas.

• Cortando la energía del motor: Esta sería la forma más efectiva, pero no siempre es posible, ya que el motor puede estar designado para trabajar las 24 horas.

• Reemplazando motores estándar por motores de alta eficiencia: Estos últimos son de 4% a 6% más eficientes que los motores estándares cuando trabajan a plena carga, pero son muy ineficientes cuando están cargados ligeramente. Además, su elevado precio no deja de ser relevante al decidir la inversión.

• Empleando un variador de frecuencia: Se puede ahorrar energía, ya sea deteniendo y activando un motor o reduciendo la velocidad de éste. Su uso está limitado a ciertas aplicaciones y se debe tener en consideración la generación de armónicos y los costos asociados.

¿Otra opción?

Un 20% de la energía eléctrica consumida por motores de inducción podría ser ahorrada si estos motores fueran más eficientes en cualquier punto de su curva de carga. Los motores de inducción, en sí mismos, no tienen forma alguna de equilibrar la potencia de entrada con la potencia requerida en la carga.

Por esta razón, se han desarrollado tecnologías que permiten incrementar la eficiencia de los motores de inducción, aprovechando la característica de ineficiencia de motores en bajas condiciones de carga, logrando llevar al motor a una condición óptima de eficiencia permanente, sin que se vea afectado el proceso productivo asociado al motor.