En la actualidad, en la que se exige reducir el consumo eléctrico, cada vez se presta más atención a los motores de alta eficiencia.
Los motores de alta eficiencia son una tecnología que contribuye al ahorro energético y a la reducción de costes al convertir la electricidad en energía mecánica de forma eficiente.
En este artículo te explicamos en detalle cómo funcionan los motores de alta eficiencia, los tipos que hay y las ventajas y aspectos a tener en cuenta a la hora de instalarlos. Además, te presentamos las características de los motores sin núcleo y sin escobillas de C.I. Takiron como opciones para mejorar la eficiencia en los motores pequeños.
*En nuestra empresa no vendemos motores de alta eficiencia.
| Supervisado por: Grupo de Ventas de Componentes Electrónicos de C.I. Takiron. Supervisamos este artículo basándonos en la avanzada tecnología y los conocimientos que hemos acumulado desde nuestra fundación en 1919 como empresa líder en el sector del procesamiento de plásticos.En nuestro departamento, analizamos constantemente las tendencias del mercado y las últimas tecnologías en materia de micromotores ultracompactos y de alta precisión, y nos centramos en ofrecer información de gran valor añadido a los diseñadores y desarrolladores. Como equipo de expertos que conoce a la perfección las características de los productos, te ayudamos a resolver tus retos y a innovar tecnológicamente a través de contenidos precisos y prácticos. |
Conceptos básicos y tipos de motores de alta eficiencia
Te explicamos los conceptos básicos, desde la definición de «motor de alta eficiencia» hasta los criterios de las clases de eficiencia y los principales tipos.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Resumen sobre los motores de alta eficiencia
- Clases de eficiencia y normas IE
- Principales tipos de motores de alta eficiencia
A continuación, vamos a ver cada uno de estos puntos con más detalle.
Resumen sobre los motores de alta eficiencia
Los motores de alta eficiencia son motores diseñados para reducir al mínimo las pérdidas que se producen al convertir la energía eléctrica en energía mecánica.
Al reducir la energía que se pierde en forma de calor en los motores normales, puedes hacer más trabajo con la misma potencia.
En el interior del motor se producen varias pérdidas, como las pérdidas por cobre (deber a la resistencia del bobinado), las pérdidas por hierro (deber a los cambios en el flujo magnético) y las pérdidas mecánicas (por fricción o resistencia del aire).En los motores de alta eficiencia, es posible reducir estas pérdidas de forma global mediante el uso de chapas de acero electromagnético de alta calidad, el uso de cables más gruesos en los bobinados y la mejora de los cojinetes, entre otras medidas.
Como resultado, se consigue ahorrar energía y reducir costes al mismo tiempo.
Al mejorar la eficiencia en la conversión de energía, se consigue reducir la factura eléctrica y las emisiones de CO₂ a largo plazo, lo que contribuye a reducir el impacto medioambiental.
Clases de eficiencia y normas IE
Los niveles de eficiencia de los motores están definidos en la norma IEC 60034-30-1 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y se clasifican en cinco niveles, desde IE1 (eficiencia estándar) hasta IE5 (eficiencia ultraalta). En Japón también se utilizan las clases de eficiencia basadas en esta norma IE.
Las características de cada clase son las siguientes:
| Clase de eficiencia | Clasificación | Características |
| IE1 | Eficiencia estándar | Nivel de referencia de los motores convencionales |
| IE2 | Alta eficiencia | Motor con una eficiencia superior a la estándar |
| IE3 | Eficiencia Premium | Equivalente a la norma Top Runner de Japón* |
| IE4 | Eficiencia «Super Premium» | Consigue una eficiencia aún mayor |
| IE5 | Eficiencia ultraalta | El nivel de eficiencia más alto que hay ahora mismo |
Cuanto más alta sea la clase IE, mayor será la eficiencia, siempre que las condiciones sean las mismas. Aunque la factura eléctrica real y la reducción de CO₂ varían en función de la potencia, el factor de carga, el tiempo de funcionamiento y el precio de la electricidad, una mejora de la eficiencia de tan solo un par de puntos porcentuales ya permite reducir el coste total en instalaciones que funcionan durante muchas horas.
Gracias a estos criterios, los usuarios pueden elegir un motor basándose en indicadores objetivos.
*¿Qué es «Top Runner»? https://www.enecho.meti.go.jp/category/saving_and_new/saving/enterprise/equipment/
Principales tipos de motores de alta eficiencia
Hay distintos tipos de motores de alta eficiencia, según el uso y el tamaño.
Entre los más comunes están los motores de inducción trifásicos, los motores de imanes permanentes y los motores de corriente continua sin escobillas.
En los equipos industriales de gran tamaño se utilizan ampliamente motores de inducción trifásicos de clase IE3 o superior, que sirven para accionar bombas, ventiladores, compresores y demás. Son muy robustos y cuentan con la durabilidad y fiabilidad necesarias para un funcionamiento continuo a largo plazo.
Por otro lado, para aparatos pequeños o aplicaciones que requieran un control preciso, lo mejor son los motores sin escobillas y los motores sin núcleo. Estos tienen una excelente capacidad de respuesta y, como tienen poco par de cogging, permiten una rotación suave.
Se utiliza en sectores que exigen una alta precisión, como los de dispositivos médicos, equipos ópticos y sistemas de seguridad.
Elegir el tipo de motor adecuado para cada aplicación es la clave para conseguir una mayor eficiencia y mejorar el rendimiento.
Para optimizar todo el sistema, es necesario tener muy en cuenta las características del elemento accionado y los patrones de funcionamiento.
Tres ventajas de instalar motores de alta eficiencia
Te voy a explicar las ventajas concretas que supone instalar motores de alta eficiencia desde tres puntos de vista.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Reducción del consumo eléctrico gracias al ahorro energético
- Mayor rentabilidad gracias al uso a largo plazo
- Prolongación de la vida útil de las instalaciones gracias a la reducción del aumento de temperatura
Aunque se necesita una inversión inicial, los beneficios que se obtienen durante la fase de explotación son importantes y se puede esperar recuperar la inversión sin problemas.
Reducción del consumo eléctrico gracias al ahorro energético
Los motores de alta eficiencia tienen una mayor eficiencia en la conversión de energía que los motores de eficiencia estándar, por lo que permiten reducir el consumo eléctrico incluso con la misma potencia de salida. Esto se debe a que las pérdidas durante el proceso de conversión de la electricidad en potencia son menores.
Se ha constatado que los motores que cumplen la norma Top Runner (equivalentes a IE3) reducen las pérdidas en aproximadamente un 35 % en comparación con los motores estándar.Si se sustituyeran todos los motores industriales del país por motores que cumplieran la norma «Top Runner», se prevé un ahorro de electricidad de hasta 15.500 millones de kWh al año. Si lo calculamos tomando como referencia un consumo eléctrico anual de unos 3.950 kWh por hogar, esto equivale al consumo anual de unos 3,9 millones de hogares normales.
Incluso en el caso de los motores pequeños, los motores sin núcleo y los motores sin escobillas son más eficientes que los motores tradicionales con escobillas, lo que permite alargar el tiempo de funcionamiento de los dispositivos que funcionan con batería.
Ofrece grandes ventajas en aplicaciones en las que se requiere un bajo consumo energético, como los dispositivos médicos o los sistemas de seguridad.
Mayor rentabilidad gracias al uso a largo plazo
Los motores de alta eficiencia tienen un coste inicial algo más elevado que los motores estándar, pero, a medida que los vas usando, el ahorro energético acumulado te permite reducir los costes de funcionamiento.
A medida que se van acumulando los ahorros en la factura de la luz, la inversión inicial se puede recuperar al cabo de un tiempo. Sobre todo en las instalaciones que funcionan muchas horas, el plazo de amortización es más corto.
En aplicaciones con un alto índice de funcionamiento, como las bombas o los ventiladores que funcionan las 24 horas seguidas, el ahorro anual de electricidad es mayor en comparación con los motores estándar, por lo que las ventajas económicas suelen ser notables.
Si lo miramos en términos de coste total, sale más a cuenta cambiar a un motor de alta eficiencia que seguir usando uno estándar. Además, si a esto le sumamos el efecto de alargar la vida útil de la instalación, como te contaré más adelante, mejora la rentabilidad general, incluyendo la reducción de los gastos de mantenimiento y los costes de sustitución.
Prolongación de la vida útil de las instalaciones gracias a la reducción del aumento de temperatura
Los motores de alta eficiencia pierden poca energía en forma de calor, por lo que se limita el aumento de temperatura durante su funcionamiento.
Al mantener baja la temperatura del motor, se retrasa el deterioro del aislamiento de los bobinados y el desgaste de los cojinetes, lo que permite alargar su vida útil.
En general, se dice que, por cada 10 ℃ que baja la temperatura del bobinado de un motor, su vida útil se duplica aproximadamente.
Como los motores de alta eficiencia generan menos calor, no solo se reduce el coste de los sistemas de refrigeración, sino que también se reduce la frecuencia con la que hay que cambiar el motor, lo que al final te ayuda a ahorrar dinero. Especialmente en equipos a los que cuesta acceder o en líneas de producción en las que una parada supone grandes pérdidas, se valora mucho el efecto de mantenimiento preventivo que supone alargar la vida útil.
Aspectos a tener en cuenta al instalar motores de alta eficiencia y opciones de motores pequeños
Te presentamos los aspectos que debes tener en cuenta al instalar el sistema y las soluciones para mejorar la eficiencia en dispositivos pequeños.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Comprobación del tamaño del motor y del espacio de instalación
- Variaciones en la velocidad de giro y la corriente de arranque
- Opciones de motores de alta eficiencia para aparatos pequeños
Si eliges bien, podrás conseguir mayor eficiencia y un mejor rendimiento al mismo tiempo.
Comprobación del tamaño del motor y del espacio de instalación
Los motores de alta eficiencia suelen ser más grandes que los motores estándar, tanto en diámetro exterior como en longitud total, debido al uso de chapa magnética de alta calidad y al uso de hilos más gruesos en el bobinado.
A la hora de sustituir equipos ya instalados, hay que comprobar de antemano las dimensiones de acoplamiento y si hay interferencias con los dispositivos adyacentes.
No solo hay que tener en cuenta las dimensiones de montaje del motor, sino también el espacio para el cableado y la refrigeración. Dependiendo del entorno de instalación, puede que haya que modificar el soporte o reubicar las tuberías.
Si quieres combinar un tamaño reducido con una alta eficiencia, plantéate también opciones como los motores sin núcleo.
Los motores sin núcleo son compactos gracias a su diseño sin núcleo de hierro, lo que les permite alcanzar una alta eficiencia.
Es ideal para aplicaciones con limitaciones de espacio, como los dispositivos médicos o los equipos ópticos.
Variaciones en la velocidad de giro y la corriente de arranque
Como los motores de alta eficiencia tienen menos pérdidas, los motores de inducción trifásicos de clase IE3 o superior suelen girar más rápido que los motores estándar (el aumento varía según el número de polos, la potencia nominal, el deslizamiento y otras condiciones).
Este aumento de las revoluciones, en máquinas hidráulicas como bombas o ventiladores, se traduce en un aumento del caudal, lo que puede provocar un incremento de la carga. Además, la corriente de arranque tiende a ser más alta, por lo que hay que comprobar la capacidad de la instalación eléctrica. Si la instalación eléctrica existente no da abasto, habrá que revisar el calibre del cableado y la capacidad de los interruptores automáticos.
En el caso de las bombas y los ventiladores, el aumento de la potencia puede provocar un mayor consumo eléctrico, por lo que hay que tomar las medidas adecuadas. Por eso, es necesario aplicar medidas como el control mediante inversor.
Al usar un variador de frecuencia, puedes controlar adecuadamente las revoluciones y conseguir una eficiencia de funcionamiento óptima, al tiempo que se reduce la corriente de arranque. La combinación con el variador de frecuencia permite un funcionamiento flexible que se adapta a la carga.
Opciones de motores de alta eficiencia para aparatos pequeños
En los dispositivos pequeños, como los aparatos médicos, ópticos o de seguridad, los motores sin núcleo y los motores sin escobillas son una opción muy interesante para aumentar la eficiencia. A pesar de su pequeño tamaño, ofrecen una gran eficiencia y son perfectos para aplicaciones que requieren un control preciso.
Los motores sin núcleo de C.I. Takiron no presentan efecto de cogging, tienen una gran capacidad de respuesta y permiten un arranque a baja tensión y un bajo consumo de energía.
Gracias a su estructura sin núcleo de hierro, ofrece un funcionamiento suave y permite un control de alta precisión al tiempo que reduce las vibraciones y el ruido. Hay modelos que pueden ponerse en marcha incluso con una tensión extremadamente baja, de tan solo 1,0 V, lo que contribuye a ahorrar energía en los dispositivos que funcionan con batería.
A pesar de su pequeño tamaño, ofrecen una gran eficiencia y se utilizan en una amplia variedad de campos, como endoscopios médicos, mecanismos de obturador de cámaras y cerraduras electrónicas.
Si quieres conocer las especificaciones detalladas o ver casos prácticos de implementación, ponte en contacto con nosotros a través del formulario de consulta. Te propondremos la solución más adecuada según tu uso y tus necesidades.
Resumen
Los motores de alta eficiencia son una tecnología que genera potencia de forma eficiente minimizando las pérdidas de energía, y ofrecen tres ventajas principales: ahorro energético, mayor rentabilidad y una vida útil más larga de los equipos.
Se han establecido clases de eficiencia basadas en las normas IEC, y su implantación está avanzando en una amplia gama de aplicaciones, desde motores industriales de gran tamaño hasta motores pequeños.
Aunque hay que tener cuidado con los cambios de tamaño y velocidad de rotación al instalarlo, si lo eliges bien, puedes conseguir un gran ahorro energético.
Para los aparatos pequeños, también hay opciones como los motores sin núcleo y los motores sin escobillas de C.I. Takiron, que son compactos y, a la vez, ofrecen una gran eficiencia.
Elige el motor más adecuado para cada aplicación y consigue así un ahorro energético y un alto rendimiento.
Información sobre productos y consultas
Puedes consultar más detalles sobre los micromotores de C.I. Takiron en la siguiente página web.
- Página web del producto: https://cik-ele.com/
- Motores sin núcleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motores sin escobillas: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motorreductor: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codificador: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Si tienes alguna duda a la hora de elegir un motor pequeño para el desarrollo de tus productos, no dudes en ponerte en contacto con nosotros a través del formulario de consulta. Nuestro equipo técnico analizará el uso y los requisitos que necesitas y te propondrá la solución más adecuada.
- Consultas: https://cik-ele.com/contact/
