El tema de la eficiencia energética toma importancia ante el aumento en el uso de la energía eléctrica en países donde el crecimiento energético se contrapone con el crecimiento industrial. Ante esa visión, la generación de energía está limitada y aprovechando la existente simplemente debemos hacer más eficientes los usos. Ahora bien, existen variados equipamientos eléctricos asociados con bajo consumo, pero el caso relevante sin duda que son los motores eléctricos.

En la industria cerca del 60% de la energía eléctrica se "consume" en motores eléctricos. De éstos, el 70% corresponden a motores trifásicos de inducción tipo jaula de ardilla.

La eficiencia de este tipo de motor está dada en la razón entre la potencia que se obtiene nominalmente en el eje del motor (potencia mecánica) y la potencia absorbida por el motor (potencia eléctrica). De esta forma, la diferencia entre ambas potencias corresponderá a las pérdidas eléctricas y mecánicas asociadas a la conversión de energía que se produce en cada motor eléctrico.

La potencia en el eje está dada nominalmente por el fabricante (potencia nominal del motor), al igual que el factor de potencia, tensión, corriente absorbida y en muchos casos la eficiencia misma. Si no es conocida, la eficiencia se puede determinar a través de los anteriores datos del fabricante.

Como antecedente, la potencia absorbida en un motor trifásico de inducción tipo jaula de ardilla se expresa por:

Por lo tanto, el rendimiento (o eficiencia) será:

Beneficios para los usuarios

Para quien adquiere un motor en una aplicación nueva o para quienes deseen renovar equipamiento, el usar motores más eficientes o menos eficientes, es una decisión que normalmente pasa por el valor de compra del motor.

Sin duda que puede estar tomando la peor decisión. Pensemos que vamos a adquirir un motor que trabajará prácticamente todos los días del año sino todos los días, que representaría 8760 horas de funcionamiento anual. Así tendríamos que el costo de compra no superará el 3% de todo el costo asociado a la operación y mantenimiento. Por lo tanto, es en la operación donde viene el ahorro y no en la compra.

Para evaluar con simplicidad, el ahorro anual (A) de operar un motor más eficiente vendrá dado en la relación:

donde:

: Potencia nominal del motor, kW

C : Costo de la energía, $ / kWh (Kilowatt/hora)

T : Tiempo de operación anual del motor, horas

: Rendimiento % del motor menos eficiente

: Rendimiento % del motor más eficiente

Considerando normal que un motor más eficiente es más caro que un motor menos eficiente, el tiempo simple de retorno de inversión por haber adquirido un motor de mayor rendimiento será:

donde, VC corresponderá al valor de compra.

Para quienes deseen evaluar mejor, es posible considerar en las relaciones anteriores el valor del dinero en el tiempo adicionando fórmulas de interés simple o compuesto.

Como ejemplo, supongamos que desea evaluar el cambio de un motor existente de 11 kW cuya eficiencia se estima en 85% después de 7 años de uso. Tomemos como opción de compra un motor Siemens de 11 kW, 4 polos, 89% de rendimiento, con VC de $ 350.000.

Si el costo de la energía fuera $ 50 / kWh y el motor opera 8000 horas al año, el ahorro anual A que se obtendrá será de $ 232.650. Con esto, la inversión estará amortizada en un tiempo TR de 18 meses. Para pensar en renovar toda la planta, ¿no le parece?