Publicado por Revista ElectroIndustria.

Hace unos pocos años, los motores eléctricos representaban sobre el 60% del consumo energético del país, hecho que viene a explicar el interés de la industria de contar con equipos más eficientes. Para entender más sobre la eficiencia energética en los motores eléctricos de baja tensión, conversamos con Luis Gutiérrez, Doctor en Ingeniería Eléctrica, Sistemas de Potencia (Universidad de Manchester, Reino Unido), Director de la carrera de Ingeniería Civil en Energía de la Universidad Adolfo Ibáñez (UAI) e investigador del Centro de Transición Energética (CENTRA) UAI.

¿Cómo se diferencian los motores eléctricos de baja tensión?
Existe una amplia gama de motores de baja tensión que puede dar solución a la misma aplicación, y por supuesto, a distinto precio. La primera gran diferencia viene dada por el principio de funcionamiento o tipo de motor.
Estos pueden ser de corriente continua, síncronos o de inducción (asíncronos) monofásicos o trifásicos. Los primeros son utilizados típicamente en aplicaciones de baja potencia como lo son la mayoría de los electrodomésticos. Los más básicos, encontrados por ejemplo en aspiradoras de bajo precio, utilizan escobillas (carbones) y colector, lo que causa que al cabo de un par de años el artefacto deje de funcionar por desgaste de las escobillas. Una alternativa más confiable para motores de corriente continua viene dada por la alternativa “brushless”, en donde la permutación del sentido de la corriente (para mantener un sentido de giro dado) ya no se realiza con escobillas y colector, sino que con un conmutador electrónico. Estos son ampliamente usados, por ejemplo, en ventiladores de computadores y discos duros.
Luego tenemos motores síncronos, que pueden ser utilizados directamente en aplicaciones de velocidad fija o para velocidad variable con ayuda de un variador de frecuencia (al igual que los asíncronos). Estos últimos, en aplicaciones de baja tensión, utilizan imanes permanentes. Finalmente, los motores asíncronos son los más utilizados en el mundo dada su baja mantención, ya que no existe conexión eléctrica física al rotor (se hace por inducción). También pueden usarse para aplicaciones de velocidad constante o variable, con la ayuda de un variador de frecuencia que entregue la frecuencia (velocidad) objetivo (el motor llegará a una velocidad cercana pero levemente por debajo). Entonces, dentro de una misma categoría, los fabricantes de motores pueden ofrecer distintas calidades (eficiencias) a distintos precios.

¿Quién define las eficiencias de un motor eléctrico?
Los rangos de dichas eficiencias están catalogadas por organismos internacionales, como la IEC con su norma actualizada en 2014 (IEC 60034-30-1) que es usada en Europa o la norma NEMA usada en Norteamérica (es posible hacer equivalencias entre ellas), ambas aplicables a motores de inducción.

De estas, la más reciente es la IEC y trata de normalizar los criterios usados en normas anteriores (incluyendo la NEMA); además aplica a motores de inducción y síncronos, monofásicos y trifásicos, desde 120W a 1MW y con voltajes desde 50V a 1kV (baja tensión). Dicho estándar define cuatro categorías de motores en función de su eficiencia, yendo del IE1 al IE4 (IE, “International Efficiency”), siendo la última la de mayor eficiencia. Por ejemplo, según la norma IEC, un motor de 30 kW, 2 polos y 50 Hz con eficiencias mínimas de 90,7, 92, 93,3 y 94,5 % se clasifica como IE1, IE2, IE3 e IE4, respectivamente.

¿Es la eficiencia energética de los motores eléctricos una preocupación para los usuarios y especificadores de estos equipos?
Absolutamente, sobre todo para aplicaciones de uso prolongado de los motores y más aún si son de alta potencia. En este tipo de aplicaciones, el costo de compra del motor representa una fracción mínima (a veces por debajo del 10%) en comparación con el costo de la electricidad que demandan durante su operación. En estos casos, es conveniente realizar un análisis técnicoeconómico para evaluar el reemplazo de motores de “baja eficiencia” por otros más eficientes. En muchos casos la inversión se recupera en muy pocos años.

¿Es necesario implementar un subsidio para el reemplazo por modelos más eficientes?
No creo que deba ser una prioridad del Gobierno generar subsidios en esta línea; hay muchos temas más críticos que abordar con el Presupuesto, que es siempre acotado. Sin embargo, sí sería interesante contar con más alternativas de financiamiento que fomenten proyectos de eficiencia energética de este tipo. Como mencioné anteriormente, en muchos casos el costo del recambio por un motor más eficiente se paga en unos pocos años.
Cabe destacar también que los fabricantes cada vez mejoran más sus productos a medida que reducen también el costo de los mismos gracias a la aplicación de tecnología de punta en sus cadenas de producción. Es más, algunos fabricantes ya ni siquiera producen motores IE1.

El principio de funcionamiento y tecnología detrás de los motores eléctricos tienen casi 150 años. ¿Hay novedades?
Efectivamente, el principio de funcionamiento de los motores anteriormente mencionados sigue siendo el mismo que el que tuvieron desde la “batalla de las corrientes”. Las mejoras han venido de la mano de un diseño optimizado donde la tecnología de fabricación ha permitido incrementar las eficiencias. En esa línea, ya se habla de la incorporación de la categoría IE5.
En cuanto a principios de funcionamiento novedosos, lamentablemente no hay mucho. Lo que sí podemos decir es que se han diseñado motores en configuraciones novedosas, tales como los motores de flujo axial, que permiten reducir el ancho del eje de los motores y que se usan, por ejemplo, en scooters eléctricas o en otros vehículos eléctricos, adosados a las mismas ruedas.

Para finalizar, ¿qué recomendaciones haría al momento de elegir un motor eléctrico de baja tensión?
Recomiendo no elegir simplemente por el costo inicial de compra, sino que hacer una evaluación técnico-económica que contemple la energía (y su costo) que consumirá el motor en el tiempo que durará el proyecto. En aplicaciones que consumen mucha energía será muy posible que lo que convenga sea instalar un motor de muy alto rendimiento (IE3 o IE4).