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En el campo de la producción industrial, los motores eléctricos constituyen aproximadamente dos tercios del total de la energía consumida por el sector. Se calcula que las tecnologías en el uso de unidades de control y motores podrían reducir significativamente el consumo de energía y en consecuencia de emisiones de dióxido de carbono, es decir, promoviendo iniciativas destinadas a alcanzar un mayor respeto con el medioambiente. La Unión Europea (UE) ha reconocido estas ventajas y emitió el Reglamento CE 640/2009 de la Comisión relativo a los motores eléctricos. Esta regulación exige al sector industrial aumentar constantemente la eficiencia de los motores. El resultado es que el uso de eficiencia motores IE3 (o motores IE2 combinados con sistemas de control de velocidad) podría convertirse en obligatorio. Con el fin de poder alcanzar niveles cada vez más altos de eficiencia energética, los motores asíncronos estándar han tenido que someterse a una serie de cambios. Y esto no solo ha tenido un amplio impacto en los propios motores, sino también en los componentes y los correspondientes sistemas de protección del motor. En relación con motores eléctricos, uno de los objetivos de la política medioambiental de la Unión redujo significativamente sus emisiones de gases de efecto invernadero y su consumo de energía. La UE se compromete a lograr lo siguiente en 2020: Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en un treinta por ciento Incrementar la participación de las energías renovables en un veinte por ciento Aumentar la eficiencia energética en general en un veinte por ciento Por su parte, el Reglamento CE 640/2009 establece niveles mínimos de eficiencia para una amplia variedad de motores asíncronos trifásicos de baja tensión. Este tipo de motor está muy extendido en el comercio y la industria.
Reformas en el diseño del motor por la categoría IE3 Los cambios afectan las características eléctricas de los motores, entre las cuales se señalan cables más gruesos en el bobinado magnético del estator, barras de rotor más gruesas, como también anillos de cortocircuito que aumentan la resistencia. También una laminación optimizada reduce las pérdidas de carga y de histéresis. Todos estos cambios significan que los motores de alta eficiencia disponen de niveles de inductancia, que derivan en que las pérdidas de cobre (Pv = I2R) sean menores. Impacto de corrientes de arranque más altas en dispositivos de protección Eaton, como uno de los principales expertos mundiales en seguridad de conducción, conmutación y protección de motores, ha desarrollado recientemente un estudio para examinar de cerca el comportamiento de estos dispositivos. Para comprobar cómo los cambios de diseño en los motores IE3 afectaría a sus dispositivos de protección, la empresa llevó a cabo pruebas utilizando motores IE3 de varios fabricantes conocidos. Desafíos para los fabricantes de dispositivos de conmutación y protección Los desarrollos que se han señalado obligan a los fabricantes de dispositivos de conmutación a revisar y optimizar sus productos. Por ese motivo, Eaton realizó un estudio para probar sus contactores y protecciones de motores en arranques directos y estrella-triángulo, para comprobar si estaban preparados para la categoría IE3, asegurándose de probarlos combinados con arrancadores suaves y convertidores de frecuencia. ContactoresLos ensayos revelaron que los contactores deben ser optimizados para las corrientes de arranque más altas que presentan los motores IE3. Una solución posible es aumentar la fuerza de presión de contacto. En este caso, el desafío es encontrar y asegurar un equilibrio ideal entre una energía necesaria para el accionamiento lo suficientemente baja (eficiencia energética) y una mayor fuerza de presión de contacto (seguridad) para que las corrientes de arranque más altas de los motores de alta eficiencia no planteen tampoco un problema. Interruptores electromagnéticos y electrónicos de protección del motor A pesar de las corrientes de arranque más altas, no hubo ningún disparo intempestivo durante las pruebas. Sin embargo, las tolerancias de actuación magnética deben tenerse en cuenta dentro del rango de intensidad de pico de arranque, ya que debido a estas tolerancias pueden producirse actuaciones inoportunas. ¿Qué deben tener en cuenta los usuarios al seleccionar los dispositivos de protección? La mayoría de los cambios producidos por la implementación de los motores IE3 son de interés principalmente para los fabricantes de motores eléctricos y dispositivos. Sin embargo, los usuarios de estos motores también deben tener en cuenta ciertas consideraciones al intentar seleccionar los aparatos de protección y maniobra adecuados, por ejemplo, las tolerancias de los disparos magnéticos antes mencionadas dentro del rango de intensidad de pico de arranque, ya que estas tolerancias pueden alcanzar incrementos de hasta veinte por ciento. Para asegurarse de que la característica de disparo y la característica del motor no se crucen a pesar de las corrientes de arranque más altas (lo que daría lugar a un disparo inoportuno), los dos deben equilibrarse de antemano. Herramientas como el programa Eaton's Curve Select pueden resultar muy útiles dentro de este contexto. Además, los usuarios deben asegurarse de que los dispositivos de conmutación y de protección utilizados en aplicaciones con motores de alta eficiencia estén realmente preparados para IE3. Límites de disparo más altos Después de exhaustivas pruebas, Eaton ha optimizado sus contactores DIL y sus interruptores automáticos PKZ y PKE, según se requiera para los nuevos retos que IE3 impone al motor. Con el fin de garantizar niveles máximos de fiabilidad y seguridad, los expertos en soluciones de protección de motores han aumentado el umbral de respuesta para cortocircuitos. Identificación clara Tanto los contactores de la serie DIL como los interruptores automáticos de las líneas de productos PKZ y PKE son una opción perfecta para el funcionamiento seguro de los motores IE3. Una solución global para todos los casosEaton es uno de los primeros fabricantes en ofrecer una solución que ha demostrado satisfacer los requerimientos de los motores IE2 e IE3 en todo el mundo. En otras palabras, el uso de sus productos puede garantizar que los usuarios no tienen que preocuparse de averiguar qué productos deben utilizarse según la clase de eficiencia energética del motor. Además, el hecho de que una sola línea de productos cubra tanto las aplicaciones IE2 como IE3 elimina la necesidad de trabajos adicionales de ingeniería y almacenamiento. A prueba de futuros cambios Actualmente se está trabajando en un proyecto de norma para la actualización de la norma IEC/EN 60947-4-1 para motores IE3. ConclusiónDurante más de cien años, una de las principales competencias de Eaton ha sido el desarrollo de equipos de conmutación de calidad, incluyendo contactores, arrancadores de motores e incluso sus nuevos variadores de velocidad variable PowerXL DE1 (VSS) y PowerXL. Eaton, uno de los principales fabricantes de conmutadores del mundo, no solo ha probado exhaustivamente su gama de productos para asegurarse de que son adecuados para su uso con motores de eficiencia prémium IE3, sino que también ha tomado todas las medidas necesarias para garantizarla. |
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