En julio de 2021 entraron en vigor en toda la UE nuevas medidas de diseño ecológico para motores eléctricos y variadores de velocidad. Introdujo nuevas normas para motores y variadores destinadas a mejorar la eficiencia energética.
Los motores y las medidas de diseño ecológico
Las nuevas normas actualizan las anteriores de 2009, ampliando su ámbito de aplicación y reflejando el rápido ritmo del cambio tecnológico. La nueva normativa incluye los motores con un rango de potencia de 0,12 kW a 1.000 kW y los variadores de velocidad. Tanto los motores como los variadores tienen que mostrar su eficiencia en diferentes puntos de carga, en términos de velocidad y par, en un intento de ayudar a los diseñadores e ingenieros a optimizar la eficiencia de los sistemas completos.
La normativa actualizada supondrá un ahorro sustancial de energía. Los modelos de la Comisión Europea estiman un ahorro anual de unos 110 TWh de aquí a 2030, lo que equivale al consumo eléctrico de los Países Bajos y a 40 millones de toneladas de emisiones de CO2 al año.
Por lo que respecta a la calefacción, ventilación y aire acondicionado, las medidas de diseño ecológico se aplican a los motores que alimentan una serie de sistemas, incluidos los ventiloconvectores. Los motores de conmutación electrónica (EC) están sustituyendo rápidamente a los motores tradicionales de corriente alterna (AC) y corriente continua (DC) por su mayor eficiencia energética.
Diferencia entre motores de CA, CC y CE
Los motores de inducción de CA funcionan con tensión alterna. Utilizan una serie de bobinas (devanados de cobre) en el campo del estator para crear un campo electromagnético giratorio, que varía en intensidad y polaridad. El estator induce una jaula de ardilla en el campo del rotor (creando un campo magnético). Estos dos campos magnéticos interactúan entre sí para hacer girar el rotor.
Los motores de CA están diseñados para funcionar a una sola velocidad en un punto específico de una curva de rendimiento (en el punto de máxima eficiencia del motor). Fuera de este punto, se produce una caída significativa de la eficiencia. Además, como los motores de CA inducen corriente en el rotor, se consume energía en el proceso, lo que afecta aún más a la eficiencia. Esto significa que, de todos los motores, las unidades de CA son las menos eficientes.
Los motores de CC funcionan con tensión continua. Utilizan imanes permanentes en el rotor y se basan en escobillas de carbón y un anillo de conmutación para cambiar la dirección de la corriente y la polaridad del campo magnético en los devanados del estator. Esto crea fuerzas magnéticas de atracción y repulsión, que hacen girar el rotor.
Como los motores de CC utilizan un campo magnético de imanes permanentes (en lugar de inducir corriente en el rotor), pueden ser un 30% más eficientes que los motores de CA. Los motores de CC también pueden funcionar a velocidades variables y ofrecen un control más preciso. Sin embargo, pueden perder eficiencia debido a aspectos como la fricción de las escobillas y las pérdidas por corrientes de Foucault. Los motores de CC también son más propensos a averiarse y tienen una vida útil inferior, ya que las escobillas pueden chisporrotear y se desgastan con el tiempo.
Los motores EC logran la conmutación electrónicamente en lugar de mecánicamente. El motor combina tensiones de CA y CC, y logra la conmutación electrónica a través de la electrónica integrada.
Si se comparan los motores de CA, CC y EC, los motores EC son los más parecidos a los de CC. Los motores EC son básicamente motores sin escobillas, de corriente continua y rotor externo que combinan las mejores características de sus rivales de CA y CC. Lo más importante es que estos motores ofrecen funciones adicionales como control de velocidad, control de presión, presión constante y caudal de aire constante.
De todos los motores, las unidades EC son las más eficientes energéticamente y ofrecen fiabilidad gracias a su diseño sin escobillas. Los motores EC también pueden ofrecer una refrigeración más precisa porque generan menos calor. Esto significa que el aire frío descargado por el ventiloconvector absorbe menos calor del motor.
¿Cómo funcionan los motores EC?
Los motores EC tienen los siguientes componentes
- Rotor
- Imanes permanentes
- Sistema de rodamientos
- Estator
- Devanados
- Electrónica de conmutación
- Sensores Hall
- Carcasa
- Conexiones de red y control
Los motores EC se alimentan con una tensión alterna, que se convierte en continua mediante un conmutador. Esto es importante porque la tensión CC ofrece un rendimiento energético más eficiente que la CA y puede ofrecer velocidades variables. El estator (parte estacionaria del motor) es más grande que en los motores de CC para permitir la incorporación de la electrónica de conmutación, que incluye una placa de circuito impreso (PCB) y un rectificador que cambia la tensión de CA a CC.
Los motores EC utilizan imanes permanentes y bobinados eléctricos para crear un campo magnético. La electrónica de conmutación dirige cantidades específicas de corriente eléctrica, en determinadas direcciones, a través de cada uno de los devanados, en función de la posición del motor, el sentido de giro y el punto de ajuste de la velocidad. Esto está perfectamente sincronizado para desarrollar polos magnéticos en el estator, que luego interactúan con los imanes permanentes del rotor.
Dependiendo de la velocidad del ventilador requerida, los imanes apropiados son atraídos, en secuencia, por los polos magnéticos del estator. No todos los devanados del estator estarán cargados con la misma polaridad: para generar movimiento, algunos de los devanados del estator cambiarán positivamente y otros se cargarán negativamente. Esto crea fuerzas magnéticas de atracción y repulsión, que hacen girar el rotor al par óptimo. Un motor que funciona a su par idea (a todas las velocidades) está funcionando a su máxima eficiencia.
Debido al papel que desempeña la electricidad para variar perfectamente la aplicación de corriente, se consigue una supervisión y un control muy precisos. Esto no sólo significa que los ventiladores EC pueden funcionar a velocidades variables, sino también que siguen siendo muy eficientes incluso cuando funcionan a un 20% de la velocidad máxima.
Además, aunque los motores EC tienen un estator más grande que los motores DC, no necesitan escobillas de carbón ni colector. Esto significa que, en general, la unidad EC es más pequeña y menos propensa a averías causadas por el desgaste.
¿Cuánta energía ahorran los motores EC?
Los motores EC son muy eficientes desde el punto de vista energético, con índices de eficiencia superiores al 90% al 100% de su capacidad. Incluso cuando funcionan a velocidades variables, los motores EC superan a sus homólogos de CA y CC, lo que los convierte en una opción excelente para las unidades fan coil.
Además, los motores EC pueden instalarse posteriormente para aumentar la eficiencia de los sistemas existentes. En unidades fan coil retroadaptadas con motores EC y puestas de nuevo en servicio para alcanzar un funcionamiento óptimo, se han observado mejoras de eficiencia reales del orden del 46-82% a baja velocidad y del 52-80% a alta velocidad.
Ventajas de los motores EC
Los motores EC ofrecen una serie de ventajas
- Alta eficiencia energética
- Larga vida útil
- Menos propensos al desgaste (tecnología sin escobillas)
- Alto grado de supervisión y control del sistema
- Velocidad totalmente variable
- Funciones adicionales como control de presión y caudal de aire
- Generan menos calor - refrigeración más precisa
- Mayor flexibilidad
- Menor tamaño
- Menos ruido
- Mayor vida útil de los rodamientos
- Puede instalarse en cualquier tipo de fan coil
- Pueden instalarse posteriormente para mejorar el rendimiento energético de los sistemas existentes
- Su instalación puede resultar más económica que la de los motores de CC, ya que no requieren la instalación de tecnología adicional como el control por transformador, el variador de frecuencia o el control angular por fases.
Cómo elegir fan coils energéticamente eficientes
En Eurovent Certita Certification certificamos el rendimiento de una serie de fan coils que utilizan motores EC. La certificación permite comparar productos verificados de forma independiente, ya que los productos certificados:
- Tienen su rendimiento evaluado según los mismos criterios, y los resultados se expresan en la misma unidad de medida, independientemente del país en el que se fabriquen o comercialicen los productos
- Un organismo acreditado imparcial, independiente y competente verifica su rendimiento
- Cumplan las normas
- Funcionen de acuerdo con las especificaciones indicadas por el fabricante.
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