La eficiencia del motor: conoce sus tipos

Las personas que en la actualidad trabajan alrededor de los motores, ya sea como operarios, transportistas o vendedores, están percibiendo como la eficiencia del motor es un tema que se está haciendo más complejo o sofisticado. Conocer el funcionamiento y los estándares de eficiencia es muy necesario.

¿Qué es la eficiencia?

La eficiencia del motor eléctrico y de cualquier máquina consiste en la relación que se haya entre la potencia de salida y la de entrada. Es decir, la salida mecánica de energía, dividida entre la totalidad de la energía de entrada, o eléctrica. De todos modos, para ser correcta, la entrada y la salida han de ser citadas en las mismas unidades físicas.

La salida de la potencia mecánica será en todas las ocasiones menor a la entrada de energía eléctrica. Esto sucede porque la energía se va perdiendo mediante la conversión de eléctrica a mecánica, de diferentes modos, como fricción y calor.

La eficiencia del motor es precisamente lo que tiene como objetivo el diseño de este, intentando que las pérdidas sean las menos posibles. Muchos de los motores eléctricos están creados para trabajar entre el 50% y el 100% del valor nominal. Los puntos más altos de eficiencia suelen quedarse en el 75% del nominal.

La entrada en un motor AC es medida en vatios o kilovatios, mientras que la salida es la energía dada por el eje, en rpm. Normalmente se mide en caballos de potencia. La entrada siempre será mayor que la salida y la diferencia se encontrará en la pérdida de energía del motor.
 

Método Ratio Entrada/Salida

Supongamos que medimos tanto la salida como la entrada de un motor con un margen de error del 3%. Para lograr una eficiencia del 90%, con 75 caballos de salida nominal, la eficiencia que derive de las medidas se movería en un abanico de un bajo de 84,8% a un 95,3%.

Cuanto más grande sea la verdadera eficiencia, mayor será el posible error en el ratio salida/entrada. Más preciso aún es comprobar la pérdida total del motor y dividirla entre el resultado de la salida más la pérdida. Sustraemos el resultado de 100 y obtenemos la eficiencia del porcentaje.

Factores de potencia y eficiencia del motor

El factor de potencia es habitualmente objeto de controversia al no ser aceptado como una medida de reducción de coste energético. Una mejora del Factor de Potencia logra reducir los costes si el cliente definitivo está sujeto a cargos de uso de Factor de Potencia. Los clientes con tarifas únicamente basadas en consumo, no se verían beneficiados por el Factor de Potencia.

La corrección de Factor de Potencia en un cliente final se usa para evitar las cargas y reducir la utilización de transformadores y generadores. Para minimizar las pérdidas, las compañías eléctricas animan a sus clientes a gastar energía en base a ciertos parámetros.

La mayoría de las cargas de instalaciones comerciales son motores, cargas que necesitan potencia reactiva inductiva. Los condensadores aplican esta energía en la dirección contraria a la potencia reactiva inducida.

Eficiencia mínima

Aunque no se utilice la palabra ‘garantizado’, siempre se ha aceptado como definición de eficiencia mínima que un motor particular debe alcanzar ese nivel de eficiencia. Hay motores que alcanzan el valor nominal, otros llegan a igualarlo, mientras que otros lo superan.

En la actualidad y tras el desarrollo de varias generaciones seguidas de motores cada vez más eficientes, algunos productos del mercado superan las eficiencias de largo. Puede encontrarse, por lo tanto, que muchos motores estaban habilitados con eficiencias por encima del estándar.

Fuentes habituales de pérdidas de eficiencia del motor

De fricción:

Son pérdidas derivadas de la fuerza necesaria para resistir el arrastre producido por el efecto rotatorio del motor. Algunos ejemplos de pérdidas de fricción son las de cojinetes o escobillas en un motor universal de corriente continua. Normalmente estas pérdidas van en proporción a la velocidad del rotor.

De inercia:

Cuando un motor es enfriado por aire, se generan pérdidas producidas por las turbulencias contra la rotación del rotor. Algunos ejemplos serían geometrías no cilíndricas o ranuras de armadura.

De hierro:

También conocidas como pérdidas de núcleo, estas están generadas por los recorridos magnéticos del motor. Lo normal es que se pierdan vatios por masa. En cada acero las características son diferentes. Para entenderlo mejor, dividiremos las pérdidas de hierro en dos modelos.

Pérdidas de histéresis:

Son provocadas por los cambios de polaridad de flujo en el núcleo de acero y se efectúan por capacidad del material como por la densidad.

Pérdidas de Foucault:

Estas son producidas por la densidad, la frecuencia y el área del flujo.

Pérdidas óhmicas:

Son afectadas por medio de la corriente que circula a través de los conductores del motor. Son el cuadrado de la corriente multiplicado por la resistencia.