Weg desarrolla un enfoque ‘posnormativa’ para el ahorro energético

Diseños híbridos que establecen nuevos valores de referencia para la eficiencia

Redacción Interempresas15/10/2012

Para los signatarios del Protocolo de Kioto, 2012 es un año de gran importancia. Es cuando los integrantes de este protocolo jurídicamente vinculante informan de sus esfuerzos con respecto a la reducción de sus emisiones totales de seis gases de efecto invernadero –dióxido de carbono, metano, óxido nitroso, hexafluoruros de azufre, hidrofluorocarburos (HFC) y perfluorocarburos (PFC)– calculadas como la media durante el periodo de cinco años de 2008-12.

El Protocolo de Kioto es imperfecto –EE UU no es un signatario, y Canadá retiró su adhesión en 2.011–, pero ha demostrado ser un llamamiento a la acción en muchos sectores del mercado con un consumo de energía intensivo. Lo que todos estos sectores tienen de común es el uso de motores eléctricos, los mayores consumidores de electricidad en todo el mundo. Según un nuevo análisis de la Agencia Internacional de la Energía, los motores eléctricos representan alrededor de dos tercios del consumo industrial de energía y alrededor del 45% del consumo total de la misma.

Con estos datos, no sorprende que los motores eléctricos hayan sido uno de los objetivos para la mejora del rendimiento energético. Los esfuerzos resultantes en este apartado han generado nuevas normas relativas al rendimiento energético, entre ellas la última IEC 60034 30:2009, una norma con la clasificación armonizada IE (International Efficiency) del rendimiento energético, la cual es un elemento central de la nueva directiva europea 2005/32/EC sobre diseño ecológico.

Muchos fabricantes se han anticipado a la nueva norma y han producido productos de rendimiento energético conforme a la misma. No obstante, teniendo en cuenta que toda norma conlleva un compromiso, ¿será esto suficiente a largo plazo? Una empresa, Weg, piensa que no, y mejora los requisitos de las normas con sus nuevos diseños de motores eléctricos y variadores, tanto de BT como de MT.

La primera evidencia de este enfoque es la nueva serie Weg WQuattro de motores de rendimiento IE4 (clase Super Premium). Estos motores emplean un diseño híbrido que obtiene el rendimiento más elevado del mercado, excediendo en toda la gama de potencias los requisitos de la clase de rendimiento IE4 Super Premium de inminente entrada en vigor.

La serie WQuattro ha sido desarrollada para los usuarios que consideran el ahorro energético una prioridad. Son unos motores de reducido impacto en el medio ambiente gracias a su alto rendimiento —sin pérdidas en el rotor—, con menor consumo de energía de la red. Para el usuario, esto ofrece un menor coste total de propiedad, una reducción de las emisiones de CO₂, y un más rápido retorno de la inversión.

El WQuattro es un motor eléctrico híbrido que incorpora un devanado trifásico convencional, un rotor con jaula de aluminio, e imanes internos de alta energía. Esta combinación hace del WQuattro la opción ideal para arranque directo y aceleración a la velocidad de sincronismo. Con este modo de funcionamiento, la velocidad del motor no varía a pesar de las variaciones de carga que pudiera haber, o de las caídas de tensión que pudieran producirse, siempre que se mantenga constante la frecuencia de red. Además, no hay necesidad de usar detectores de velocidad y posición, ni relés especiales de protección, y las bajas temperaturas de los rodamientos que ofrece el funcionamiento a velocidad de sincronismo también aseguran una vida útil mayor y un mantenimiento reducido de los motores.

Y además de desarrollar motores eléctricos de alto rendimiento para aplicaciones industriales generales, Weg ha dirigido también sus esfuerzos de diseño hacia la mejora del rendimiento de construcciones más especiales, como los motores de imanes permanentes. Esta tecnología no ha solido atraer demasiada atención debido a la existencia del motor convencional de jaula de ardilla, el cual es relativamente económico, robusto y de fiabilidad demostrada.

La nueva serie Weg WMagnet de motores de imanes permanentes altera esta situación, ofreciendo al usuario una variedad de ventajas que sitúan los motores de imanes permanentes en el campo de usos normales. La serie WMagnet ofrece rendimientos más elevados —hasta 97,5%— que el de los motores de inducción de tamaño equivalente, y reducciones de tamaño de hasta 50% y de peso de hasta 36%. Asimismo, son en general de un tamaño de carcasa menor, y en algunos casos de dos tamaños menores, que el motor de inducción equivalente.

Importante ahorro de energía del 33% con los motores de imanes permanentes

El rendimiento energético de la construcción de imanes permanentes de Weg ha sido demostrado en una de las aplicaciones prototipo de estos motores en una fábrica textil.

Con la sustitución de los motores de inducción convencionales utilizados en sus máquinas hiladoras de anillos por motores WMagnet de imanes permanentes, la fábrica textil ha reducido su consumo anual de energía en un 33% y ha aumentado la utilización de sus máquinas en un 80%.

Los motores eléctricos WQuattro y WMagnet son de baja tensión, pero una parte significativa del mercado es de motores de media tensión, y es aquí también donde hay un potencial considerable para el rendimiento energético. Weg está explotando este potencial con su nuevo variador de velocidad de media tensión MVW 01, el cual alcanza un rendimiento de 99%, con un diseño único que emplea una topología multinivel para minimizar los niveles de componentes, y transistores de IGBT de alta tensión (6,5 kV) para reducir las corrientes armónicas del motor a niveles extremadamente bajos.

A diferencia de muchos otros accionamientos de media tensión en el mercado con un control de tres o cinco niveles, la serie MVW 01 de WEG sólo tiene dos niveles. La ventaja de esto es una reducción del número de componentes del accionamiento, y las consecuentes mejoras de rendimiento y fiabilidad que ello conlleva. Con el coste de la energía más alto que nunca, el rendimiento de los accionamientos MVW 01 es crucial. Se ha calculado que por cada 1% de rendimiento perdido en un accionamiento de 1 MW, el usuario va a pagar 6.000 euros anuales más en gastos de explotación, y esta cantidad se debe tan sólo al accionamiento.