En muchas ocasiones nos llega la consulta de si instalar un motor trifásico o monofásico, ya que según entienden el trifásico consume mucho más. En este post analizaremos en detalle cuántos Kw/h consume realmente un motor trifásico y estamos seguros que os llevaréis una gran sorpresa.
Contenido
Introducción al consumo de energía en motores trifásicos
Definición de motor trifásico
Lo que realmente vamos a analizar es cuántos kW/h consume un motor trifásico asíncrono, que es el 99,9% del parque de motores instalados. En este tipo de motores la velocidad de giro mecánica (la que podemos medir con un tacómetro en el eje) es algo inferior a la velocidad de giro del campo magnético, de ahí el nombre de asíncronos.
Los motores síncronos son aquellos en los que su velocidad de giro es idéntica a la velocidad del campo magnético. Este tipo de motores se utilizan en aplicaciones de gran potencia, que no es el caso y en muchos casos necesitan de arrancadores.
Importancia de conocer su consumo energético
Saber exactamente el consumo eléctrico de un motor eléctrico nos puede permitir realizar cálculos exactos del coste de funcionamiento del motor. Si optamos por reemplazar el motor por uno de más eficiencia que ahorro obtendremos o incluso si deseamos dimensionar un sistema solar que lo alimente cuántos kW/h necesitaremos generar para alimentar dicho motor.
Puede parecer un dato sin importancia si el motor funciona. Pero el consumo de un motor eléctrico es un dato que nos puede ayudar a tomar decisiones que mejoren nuestros costes y estos cada vez se vuelven más importantes.
Factores que afectan el consumo de un motor trifásico
Ahora vamos a ver cuáles son los factores que afectan directamente al consumo de un motor trifásico. Eso sí nos centraremos exclusivamente en la parte del motor olvidándonos casi por completo de componentes ajenos al motor.
Potencia nominal del motor
Cuándo hablamos de potencia nominal de un motor estamos hablando de la potencia mecánica que entrega en eje. A continuación os dejamos un placa de características sacada del catálogo de ABB que utilizaremos cómo base en todo este post,
El motor de esta placa nos entrega una potencia de 1,5 kW en eje al 100% de su carga máxima de trabajo. Fijaros en la columna que marca kW y independientemente de la tensión a lo que alimentemos nos dará esa potencia. La tensión de alimentación es la que podéis ver en la columna V.
Una cosa que si debéis tener clara es que a mayor potencia útil del motor mejor será su eficiencia. Con esto debemos tener claro que cuándo dimensiones un motor debemos buscar aquel motor eléctrico cuyo punto de trabajo sea más eficiente. Esto por lo general suele ser al 75%, aunque no siempre es así, cómo podéis ver en esta placa.
En este punto empezaremos a ver un poco más la relación entre potencia mecánica y potencia absorbida, o lo que es lo mismo potencia consumida de la red que al final son los kW/h que consumo el motor trifásico.
La última línea de la placa no da los datos de rendimiento en función de la carga. Os explicamos un parte del texto para que se entienda,
IE2-84,2(100%)
IE2: Es la eficiencia según norma IEC 60034-30. Cuanto mayor es el número final, mejor es su rendimiento. Un IE-4 aprovecha mejor la energía que un IE-2, quedaros con esto último.
84,2: Por cada 100 unidades de energía eléctrica consumida, se convierten en energía mecánica 84,2. Es decir el rendimiento es de un 84,2%
100%: Este dato nos dice que el rendimiento del 84,2 se produce cuándo el motor está trabajando a su carga mecánica máxima, que es cuándo nos está entregando los 1,5kW de potencia mecánica en eje.
Carga aplicada
Tal y como hemos comentado al principio no entraremos en las partes que no están dentro del motor. Pero el consumo de un motor trifásico es directamente proporcional a la carga demandada mecánicamente (bomba de agua, compresor, ventilador…). Si un motor no tiene carga la potencia que estará consumiendo es la potencia en vacío.
Cálculo del consumo de kWh de un motor trifásico u texto de cabecera
Fórmula para calcular el consumo energético
Ahora vamos a ver cómo se calcula en consumo energético.
P=√3*V*I*cosfi
Donde,
P = potencia en kW consumidos
V = voltaje, en la gran mayoría de casos serán 400 Voltios.
I = intensidad absorbida de la red.
Cosfi = coseno del motor
Ojo que esta fórmula nos da la potencia en un momento dado, si la intensidad no varía, suponiendo que todos los parámetros sean constantes podríamos decir que el consumo es kW/h.
Ejemplo práctico de cálculo del consumo en kW/h de un motor trifásico
Aprovechando la placa que hemos puesto un poco más arriba vamos a ver el consumo de este motor al 100% de su carga,
P= √3 * 400 * 3,2 * 0,78= 1730w
o lo que es lo mismo 1,73 kW
Fijaros que para obtener una potencia de 1,5kW mecánicos, consumimos 1,73kW eléctricos. Esto nos da un rendimiento de un 86,7% que no coincide con el de la placa porqué los rendimientos se calculan con otros parámetros, pero no entraremos en ese campo que es bastante más complejo.
Si nuestro motor eléctrico no consume siempre la misma intensidad para saber exactamente cuánto kW/h consume un determinado periodo la única opción es instalar un medidor de energía consumida. Son aparatos relativamente baratos y nos darán los kW/h exactos consumidos en el plazo que deseemos. Esta realmente es la mejor forma de saberlo, porque tendrá en cuenta las oscilaciones en la carga mecánica, variaciones en la tensión de red…
Recomendaciones para reducir el consumo energético o reduce el consumo en kW/h
Lo primero que debemos cuidar para reducir el consumo energético de un motor trifásico es su mantenimiento. El correcto funcionamiento de los rodamientos, la limpieza que permita que el motor refrigere correctamente, la ausencia de ruidos anómalos, el correcto anclaje del motor… son parámetros que nos aseguran que el motor consumirá la energía necesaria y a la vez alargará su vida útil.
Por otro lado está el uso de variadores de frecuencia que harán trabajar al motor en el punto que realmente necesitemos sobre todo en aplicaciones que necesitemos regulación.
Conclusiones
Los motores trifásicos son máquinas con un rendimiento muy elevado y aunque no lo hemos comentado muchos de los motores monofásicos que hay son realmente motores trifásicos con un condensador de arranque, que trabajan a una tensión inferior aumentando de esta forma las pérdidas eléctricas.
La forma más precisa para saber cuántos kW/h consume un motor trifásico es instalando un medidor de energía eléctrica trifásica ya que nunca podremos asegurar que la carga que movemos o que la tensión de la red van a permanecer constantes.
Las fórmulas que hemos visto nos van a permitir calcular de una forma bastante aproximada el consumo. Esto a nivel de diseño es importante y con una precisión más que suficiente.
A continuación os dejamos un video con un resumen de todo lo que hemos visto en este post, que seguramente os será de mucha ayuda una leída esta entrada.
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