¿Cómo se mide la eficiencia de un motor?

La eficiencia de un motor se define como la relación que existe entre la potencia de salida (mecánica) y la potencia de entrada (eléctrico). Esta puede ser medida de manera directa o indirecta.

• La medición directa implica el cálculo de la potencia eléctrica de entrada en función del voltaje y de las corrientes suministradas, y de la potencia mecánica de salida en función de la velocidad rotacional y el torque disponible en el eje.

• La medición indirecta consiste en medir la potencia de entrada y calcular la potencia mecánica de salida considerando todas las pérdidas en el motor.

Las pérdidas del motor pueden dividirse en
cinco grandes áreas:

• Pérdidas en el bobinado.
• Pérdidas en el estator.
• Pérdidas en el rotor.
• Pérdidas por fricción y ventilación.
• Pérdidas adicionales con carga (SLL).

De ellos, los primeros cuatro tipos de pérdidas se pueden determinar a partir de la potencia de entrada y corriente del motor.

En este aspecto, los cambios más considerables de la revisión de la norma están focalizados principalmente en el cálculo de las pérdidas adicionales con carga (SLL) pues son mucho más difíciles de determinar. La antigua norma (IEC 60034-2:1996), establece que los fabricantes pueden utilizar una estimación basada en la potencia nominal del motor. La última revisión de la norma (IEC 60034-2-1:2007) establece otras opciones de medición que permiten obtener un valor de estas pérdidas con ciertos grados de incertidumbre dependiendo del método que se ocupe.

¿Cómo se comparan las cifras de eficiencia entre el antiguo y nuevo estándar?

La tabla 1 muestra ejemplos de comparación de cifras de eficiencia entre el antiguo y el nuevo estándar para tres tipos diferentes de motor.

Notar que los valores de eficiencia bajo el nuevo estándar no son comparables si no se ocupan los mismos criterios de medición.

Tabla 1.

¿Cuál es el nuevo estándar de medición de eficiencia considerando los nuevos métodos?

En la tabla 2 se indica cuáles son las principales diferencias incorporadas en la nueva revisión de la norma.

El nuevo método basado en la medición real SLL ha sido utilizado en Norteamérica y Canadá, donde ha sido requerido bajo los estándares IEEE 112-B (2004) y CSA 390. Es probable que este método sea uno de los más utilizados pues es el que establece menor grado de incertidumbre y por ende es el más preciso.

Tabla 2.

La medición indirecta fue ampliamente utilizada por los fabricantes bajo el antiguo estándar. Sin embargo, las reglas relativas a la estimación del SLL en el método de medición indirecta se han hecho mucho más estrictas en el marco del nuevo estándar.

El nuevo estándar también introduce diferentes opciones para el método de medición indirecto:

• SLL determinado mediante medición directa.

• SLL estimado en el 2,5% - 0,5% de la potencia de entrada a la carga nominal.

• EH Star: las pérdidas se calculan mediante un análisis matemático.

En virtud del nuevo estándar, los fabricantes pueden seleccionar cualquier método de medición sugerido y siempre la documentación del motor debe indicar qué método fue utilizado. Hay que tener en cuenta que los valores de eficiencia proporcionados por diferentes fabricantes de motores son comparables sólo si fue utilizado el mismo método de medición.