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Motores y transformadores
sobre dimensionados

Haciendo un análisis del consumo eléctrico del país, se puede ver que el sector industrial es responsable de aproximadamente el 40% del consumo total de energía eléctrica nacional. Dentro de este sector, más del 55% del consumo eléctrico corresponde al uso de motores eléctricos. Esta cifra aumenta de manera significativa cuando estos equipos han sido sobredimensionados. En este sentido, CEMIG (Central Eléctrica de Minas Gerais) realizó recientemente una investigación en Brasil en que se estudiaron un total de 3.425 motores (equivalentes a 78.850 HP), descubriendo que cerca del 30% de ese total estaban sobre dimensionados. Resultados que asemejan mucho a la realidad chilena.

El sobre dimensionamiento de motores eléctricos es uno de los principales factores de desperdicio de energía eléctrica, ya que el motor trabaja en una región donde el rendimiento y el factor de potencia no son los óptimos. A modo de ejemplo, consideremos un motor de 100 HP operando solamente con un 25% de la carga, es decir, haciendo el trabajo de un motor de 25 HP. Analizando la figura 1, observamos que el rendimiento del motor es de aproximadamente 78% y su factor de potencia está en torno al 50%.

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Figura 1: Curva de desempeño de un motor de 100 HP.

Haciendo el mismo análisis con un motor correcto (de 25 HP), observamos en la figura 2 que para la condición de 100% de la carga los valores de rendimiento y factor de potencia están en puntos optimizados, siendo respectivamente de 90.1% y de .082.

weg2.gif (18963 bytes)
Figura 2: Curva de desempeño de un motor de 25 HP.

Teniendo como base estas informaciones, podemos calcular el consumo de los motores para los dos casos mencionados.


a) Motor de 100 HP (sobre dimensionado) operando con carga a un 25%

Pc1 = Po x 0,736 x 100 / ?%

Pc1 = 25 x 0,736 x 100 / 78

Pc1 = 23,60 kWh

Donde:

Pc1 = Potencia consumida por motor de 100HP operando al 25%.

Po = Potencia exigida por la carga en condición nominal.

?% = Rendimiento del motor en condición de operación (25% de carga).


b) Motor de 25 HP (dimensionado correctamente)

Pc2 = Po x 0,736 x 100 / ?%

Pc2 = 25 x 0,736 x 100 / 90,1

Pc2 = 20,42 kWh

Donde:

Pc2 = Potencia consumida por motor de 25 HP.

Po = Potencia exigida por la carga en condición nominal.

?% = Rendimiento del motor en condición de operación (100% de carga).


Podemos observar que al dimensionar correctamente el motor, estamos evitando un desperdicio de energía que, en este caso, es:

Ahorro = Pc1 – Pc2

Ahorro = 23,60 – 20,42

Ahorro = 3,18 Kwh.

Un ahorro de 13,47%.


Opciones para evitar el sobredimensionamiento

Como solución para evitar el sobredimensionamiento de motores y transformadores, algunos fabricantes ofrecen cursos de Especificación y Dimensionamiento de Motores Eléctricos de Inducción Trifásicos. Asimismo, se ofrecen catálogos con información técnica detallada de los motores, como también herramientas de software que ayudan a realizar el dimensionamiento de estos equipos.

De igual modo, un fabricante pone a disposición de sus clientes un Plan de Estudio y Sustitución de Motores eléctricos en base a reposición, que consiste en promover la utilización de motores de alta eficiencia.

Las ventajas de este programa son:

Ahorro de energía

El motor antiguo se utiliza como parte de pago

Se obtiene un motor nuevo, de alto rendimiento, con garantía

Se garantiza elretorno de la inversión


Paralelamente con el plan de estudio, repotenciacion y sustitución de motores por motores de alta eficiencia, recomendamos verificar los actuales sistemas de partida, control y protección de los motores. Para esto, existen dos acciones fundamentales:


1º Mejoras en el sistema de control en motores que accionan cargas variables (bombas, ventiladores): Con el uso de los variadores de frecuencia, tenemos una reducción controlada de la potencia de los motores variando su velocidad. Esto trae como consecuencia un importante ahorro de energía eléctrica que, dependiendo del ciclo de trabajo, puede ser de:

Bombas centrífugas 20 a 50%

Bombas alternativas 10 a 30%

Ventiladores/extractores 20 a 50%

Correas transportadoras 10 a 30%


2º Uso de partidores suaves: Especialmente en aplicaciones donde es necesaria la repetición de partidas del motor. Cada vez que el motor es activado en partida directa, éste consume hasta siete veces la corriente nominal del motor. Con el uso del partidor suave, es posible hacer partir el motor con la corriente mínima evitando, entre otras cosas, estar afecto a demandas máximas de corriente, fluctuaciones bruscas en la red eléctrica y problemas mecánicos ocacionados por el alto torque de partida de los motores.

De igual modo, existen otras acciones que se pueden estudiar según la situación actual de su sistema de energía eléctrica.

Contribución de WEG Chile.  -   www.wegchile.cl
Marzo 2008
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Comentarios acerca de este artículo
Jesus Quesada inventor privado (25/11/2014)

quiero sustituir un motor de 100 hp por uno eléctrico de cuantos hp debe de ser este?

fernando perez.g particular (31/10/2013)

Exelente comentario para cambiar en alguna medida los conceptos equivocados.

CARLOS RODRIGUES AIRE AC (27/07/2011)

REQUIERO CALCULAR EL DIAM DE CABLE PARA MOTORES DE 25 HP A 440 Y 10 HP, TENDRAN UNA TABLA ?

Dario Thorrens Gomez - consultor energetico Fertilizantes Colombianos S.A. (22/07/2008)

Muy cierto y en la practica se encuentra en casi todas las industrial el sobredimensionamiento, que no es mas que un concepto de seguridad y confiabilidad basado en una robustez, soportado desde luego en una cultura antieconomica. En etos tiempos en donde los costos de la energia estan en primer orden, el industrial debe cambiar frente a este gran problema y es como reducuir sus costos energeticos y para esto, es mas que aplicar una muy buena auditoria energetica, que identifique todos estos focos, que solo son sumideros de energia, para el ejemplo citado he realizado estudios de sobredimiensdionamiento a todo nivel tanto a nive electrico como mecanico. Aqui la carga es algo que hay que tener en cuenta y sobre todo cuando hablamos de equipos de altas longevidades, en donde no solo reemplazar el accionamiento (motor electrico)lo es todo, es decir si hay ahorros, pero si miramos todo el conjunto equipo mecanico (bomba - vntilador) incluyendo el arrancador adecuado (variador o arrancador) dependiendo del tipo de carga, nos encontraremos con los verdaderos ahorros de energia que superan la compra de los equipos de alta eficiencia.

Cristián Guevara Vicuña Expertos Eficiencia Energética (06/04/2008)

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