EFICIENCIA DE MOTORES ELÉCTRICOS

1. EFICIENCIA DE MOTORES ELÉCTRICOS

2. EFICIENCIA DE MOTORES ELÉCTRICOS Ing. Rubén Gómez Sánchez S. Consultor en Sistemas Integrales de Gestión e-mail: ist@qnet.com.pe Telef.: 4226045, 4219645 Fax: 4406732

3. CONTENIDO INTRODUCCIÓN 1. Bases de la Eficiencia Energética (EE) 2. Motores de Alta Eficiencia (MAE) 3. Ventajas técnicas y económicas de los MAE 4. Importancia del mantenimiento en la EE 5. Nuevo paradigma de compra 6. Prioridades en la evaluación de alternativas 7. Ejemplos de aplicación 8. Recomendaciones y conclusiones

4. INTRODUCCIÓN El mercado globalizado está caracterizado por la no existencia de barreras de protección de ningún tipo. No hay impedimentos para que las empresas atiendan a cualquier cliente, las únicas limitaciones son las siguientes: calidad, oportunidad, soporte técnico, garantías y precio. La decisión de los clientes es por la mejor combinación de los factores mencionados. Ésta es la caracterización de la lucha por los nichos de mercado y la competitividad.

5. CAPÍTULO 1 BASES DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

6. EFICIENCIA ENERGÉTICA (EE) Es una opción tecnológica orientada a determinar las formas y los métodos que permitan usar mejor la energía. No consiste en racionar o reducir los servicios que ésta presta. Sólo tiene sentido en la medida que permita reducir los costos globales de la producción en las empresas. Cada empresa deberá diseñar, a la medida de sus necesidades, sus propios Programas de Eficiencia Energética (PEE).

7. IMPLEMENTACIÓN DE LOS PEE La eficiencia energética se logra mediante la aplicación de un PEE que tome en cuenta: • Objetivos específicos y en cascada, • Gestión proactiva, • Articulación entre las funciones, • Manejo de parámetros de operación, • Medición de parámetros de operación, • Monitoreo sistemático de resultados.

8. OBJETIVOS EN CASCADA • Los objetivos de la empresa deben descender en cascada hacia las otras funciones de la empresa, • Cada área gerencial necesita fijar sus propios • objetivos, los cuales deben ser concordantes • con los de la empresa, • Debe implementarse el monitoreo para el control • del logro de los objetivos de la empresa.

9. CAPÍTULO 2 MOTORES DE ALTA EFICIENCIA (MAE)

10. MOTÓRES ELÉCTRICOS Máquinas que transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Su eficiencia debería ser una característica crítica de la selección ya que afecta al costo de operación.

11. DIAGRAMA ENERGÉTICO M.E. Pel est +Padic  Pel rot Pfric+Padic P2 = Pmec - Pfric - Padic

12. USOS DE LOS MOTORES La industria nacional está afectada por la grave recesión y la crísis política reinante. En consecuencia, cualquier intento o logro real con resultados positivos respecto de los PEE, tendrá un aporte significativo. Dentro de ello, los ahorros que puedan lograrse por el uso de los MAE será importante, además de reducir los costos de operación de las empresas.

13. CLASIFICACION DE MOTORES De acuerdo a la Norma Técnica Peruana, los motores se clasifican por su nivel de eficiencia y número de polos. De acuerdo con su eficiencia: • Motor de eficiencia estándar (EF3) • Motor de alta eficiencia (EF2) • Motor de muy alta eficiencia (EF1) • De acuerdo al número de polos: • Motores de 2, 4, 6 y 8 polos

14. EFICIENCIA DE LOS MOTORES De acuerdo a la Norma Técnica Peruana, se define como la potencia de salida y la potencia de entrada expresada en las mismas unidades y generalmente expresada en porcentaje. Se calcula mediante alguna de las siguientes fórmulas: • (Potencia de salida / Potencia de entrada) x 100 • (Potencia de entrada – Pérdidas) / Potencia de entrada x 100 • Potencia de salida / (Potencia de salida + Pérdidas) x 100

15. MEDICIÓN DE LA EFICIENCIA De acuerdo a la Norma Técnica Peruana, se recomiendo uno de los siguientes métodos para medir la eficiencia de un motor: • El método directo, en caso de alimentación por convertidor de corriente o convertidor de tensión, para los motores de potencia menor o igual a 50 kW. • 2. El método de totalización de pérdidas en caso de alimentación por un convertidor de corriente o un convertidor de tensión, para los motores de potencia mayor a 50 kW.

16. MEDICIÓN DE LA EFICIENCIA 3. El método de la totalización de las pérdidas con una fuente sinusoidal y un ensayo en vacío en caso de alimentación por un convertidor de tensión para los motores ensayados en un banco de ensayos (independiente de la potencia de los motores). 4. El método calorimétrico aplicable a todas las potencias, con convertidores de corriente y tensión.

17. CAPÍTULO 3 VENTAJAS TÉCNICAS Y ECONÓMICAS DE LOS MAE

18. VENTAJAS TÉCNICAS DE LOS MAE Fuente: Industrial Assessment Centers, US-DOE

19. MOTOR ELÉCTRICO ESTÁNDAR

20. MOTOR ELÉCTRICO DE ALTA EFICIENCIA

21. COSTO ANUAL DE UN MOTOR ESTÁNDAR El precio del kWh considerado es US$ 0,05

22. COSTO ANUAL DE UN MOTOR DE ALTA EFICIENCIA El precio del kWh considerado es US$ 0,05

23. AHORRO ANUAL EN US$ POR USAR LOS MAE El precio del kWh considerado es US$ 0,05

24. CAPÍTULO 4 IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO EN LA EE

25. ¿LA EE ES EFECTO O CAUSA? Como es evidente todo equipo o máquina eléctrica debe estar sujeto a mantenimiento. Por lo que debemos preguntarnos, ¿qué tipo de mantenimiento: correctivo (reactivo), preventivo, predictivo o proactivo debería efectuarse?. Es claro que la EE depende del rendimiento total del equipo, y éste depende de la eficacia de la gestión de la función de mantenimiento. En consecuencia, la EE es efecto del rendimiento, y es también efecto de la gestión de mantenimiento.

26. MANTENIMIENTO 1 Atender al mercado actual requiere ser altamente competitivo; por lo que las empresas no pueden darse el lujo de que sus equipos fallen o salgan de operación (frecuente, ni esporádicamente), ya que esto dará como efecto: mayores costos de operación, mayores costos de mantenimiento, y pérdidas en la producción. Por tanto, se hace necesaria la implementación de Planes de Mantenimiento Preventivo (PMP), como mínimo.

27. MANTENIMIENTO 2 Representación gráfica de los efectos de las fallas en equipos eléctricos. RECUPERACIÓN DEL RITMO DE PRODUCCIÓN Ingresos PRODUCCIÓN PARADA Tiempo

28. MANTENIMIENTO 3 Sí las industrias no tienen planes de mantenimiento preventivo (PMP), las salidas de servicio de los equipos mecánicos y eléctricos podrán generar los siguientes costos: 1. Mayores costos de reparaciones CDM 2. Pérdidas de productos CNP 3. Mayores costos de producción CNP 4. Mayores costos de mantenimiento CDM 4. Inconformidad de productos CNC

29. MANTENIMIENTO 4 En consecuencia, el costo de las pérdidas totales (CDP), debido a las fallas de los equipos podría ser calculado por la siguiente relación matemática: CDP= CDM + CNP + CNC CDP = costos de las pérdidas totales CDM = costos de mantenimiento CNP = costos de no producción CNC = costos de no calidad

30. HISTORIAL DE MOTORES Datos técnicos Marca: Potencia: Amperaje: Frecuencia: RPM: Factor de potencia: Eficiencia: Numero de polos: Ubicación: Factor de servicio: INTERVENCIONES DE MANTENIMIENTO FECHA TIPO DEFECTO CAUSA H. FUNCIONA COSTO IM MANTENIMIENTO 5

31. CAPÍTULO 5 NUEVO PARADIGMA APLICABLE A LAS COMPRAS

32. ¿CUAL ES EL CRITERIO DE COMPRA? En la mayor parte de las organizaciones, en la actualidad, se aplica un criterio de decisión de compra que toma en cuenta el precio del producto (inversión inicial). Bajo este escenario, en ningún caso se podría elegir los MAE, ya que su precio es mayor. Por lo que, el nuevo criterio de compra sería comparar la sumatoria actualizada de la inversión inicial más los costos de operación (consumos de energía eléctrica, como mínimo) durante la vida útil estimada (10 años).

33. EJEMPLO DE APLICACIÓN

34. CAPÍTULO 6 PRIORIDADES EN LA EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS

38. CAPÍTULO 7 EJEMPLOS DE APLICACIÓN

39. EJEMPLO 1: MOTOR DE 50 HP Una empresa debe reemplazar un motor que está llegando al término de su vida útil, se requiere evaluar los ahorros potenciales por el uso de un MAE. Datos técnicos: Operación continua (8760 horas/año) Precio MAE: US$ 1580,75, motor estándar US$ 1206,20, el costo adicional asciende a US$ 374,55 Del cuadro de beneficios, se obtiene un ahorro anual de US$ 566,80 por usar un MAE. En consecuencia, la inversión adicional se recupera en 8 meses.

40. EJEMPLO 2: INCREMENTO E (1%) El incremento de 1% en la E (de 94% a 95%) en un motor de 500 HP que opera a un 80% de factor de carga representaría un ahorro en energía de: Energía 94%: (0,746x500x0,80)/0,94= 317,45 kW Energía 95%: (0,746x500x0,80)/0,95= 314,11 kW Entonces un MAE de 95% consume menos energía, el ahorro es de kW= 317,45-314,11= 3,34 kW, sí el motor trabaja 6000 horas/año, y con costo de energía eléctrica de 5 centavos por kWh, entonces el ahorro por año será: 3,34x6000x5= US$ 1002.

41. CÁLCULO DEL AHORRO ANUAL Empleo de una fórmula para el cálculo del ahorro anual: S = 0,746xHPxLxCxNx(100/Eb-100/Ea) S = ahorro anual, en US$ HP = potencia del motor, en HP L = factor de utilización del motor C = tarifa de la energía eléctrica N = horas de operación anual Eb = eficiencia de un motor estándar Ea = eficiencia de un MAE

42. HOJA DE CÁLCULO DE BENEFICIOS ANUALES

43. CAPÍTULO 8 RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES

44. RECOMENDACIONES Sí en su empresa se deben adquirir nuevos equipos, o se deben repotenciar máquinas, tome en cuenta lo siguiente: 1. Revise las horas de funcionamiento por año de los motores que tiene en su instalación. 2. Verifique el tiempo de vida de los motores. 3. Establezca prioridades entre los motores, según los procesos, emplee las curvas ABC. 4. Evalúe las condiciones de operación, mida y registre los parámetros eléctricos.

45. RECOMENDACIONES 5. Solicite ofertas a sus proveedores de motores eléctricos. 6. Evalúe las características y el dimensionamiento de los cables de alimentación. 7. Obtenga los registros de las mediciones de los parámetros eléctricos del motor en evaluación. 8. Evalúe los problemas de mantenimiento de los motores eléctricos, historial y tipo de fallas.

46. CONCLUSIONES 1. El costo de los MAE es mayor en un 25%-30% que los motores estándar. 2. La recuperación de la inversión adicional se da normalmente en menos de un (01) año. 3. Sí tiene que implementar nuevos equipos en su empresa, no deje de evaluar la alternativa de los MAE; puede tener sorpresas gratas e importantes. 4. Aplique el nuevo paradigma a sus nuevas compras.

47. YA ES HORA DE DECIDIRSE