Motores de imanes permanentes: más allá del IE5
En los últimos años, se ha hablado mucho sobre los motores PM (permanent magnet) o de imanes permanentes, especialmente, sobre sus altos niveles de eficiencia: IE5 e incluso superior.
Tales niveles de eficiencia hacen de estos motores una solución ideal para aquellas industrias que se esfuerzan por lograr procesos sostenibles y energéticamente eficientes. Pero las ventajas de estos motores van más allá de la eficiencia. Veamos una a una todas esas características para el caso concreto de los motores PM de Innomotics.
Eficiencia o rendimiento sin precedentes
Al cumplir con la clase de eficiencia IE5 ultra premium, estos motores se distinguen por su alta eficiencia energética. Esto repercute positivamente en los gastos operativos y en la huella de carbono.
¿Cómo se logran esos niveles tan extraordinarios de rendimiento o eficiencia? Como su nombre indica, los imanes permanentes constituyen el núcleo de estos motores. Estos imanes se fabrican principalmente con materiales de tierras raras que generan un campo magnético constante.
Gracias a sus imanes integrados, los motores PM no necesitan corriente eléctrica para generar un campo magnético en el rotor, lo que los diferencia de los motores asíncronos de inducción convencionales. Este principio explica el mayor rendimiento que presentan este tipo de motores, haciendo que cumplan con la clase de eficiencia IE5, la clase con el mayor de los niveles de rendimiento reconocidos internacionalmente, e incluso se llegan a superar esos niveles.
Alto rendimiento a cargas parciales
Los motores PM no solo son capaces de dar una extraordinaria eficiencia energética en el punto nominal, sino que son capaces de ofrecer una alta eficiencia a valores de carga inferiores al nominal y a velocidades más bajas.
Los mapas de eficiencia son una representación gráfica de cómo se comporta la eficiencia del motor en cada región base de velocidad. Típicamente se muestra el par o torque (Nm) en el eje vertical y la velocidad (rpm) en el eje horizontal. El nivel de eficiencia se muestra en contornos de color, donde las regiones amarillas representan la mayor eficiencia. En el caso de un sistema basado en motores de imanes permanentes, el mapa muestra una eficiencia claramente mayor en comparación con un sistema de motores de inducción IE4.
Tamaños más pequeños: elevada densidad de par y potencia
Gracias a su innovador diseño, si lo comparamos con la tecnología de los motores de inducción, este motor puede proporcionar el mismo par o torque en un menor volumen (mayor densidad de potencia). De esta manera, tendremos tamaños de carcasa más pequeños que en los motores asíncronos convencionales (hasta tres alturas de eje en algún caso), ganando en compacidad. Esto es especialmente ventajoso en accionamientos compactos de alto rendimiento, en los que el espacio es reducido.
Peso reducido
Además de una mayor densidad de par o potencia, los motores PM suelen pesar menos que los motores de inducción convencionales con una potencia similar. Esta característica los hace ideales para aplicaciones en las que el peso total es un factor crítico. Un ejemplo: un motor de 160kW asíncronos convencional IE4 pesaría unos 1.250 kg, mientras que el motor PM pesaría 684 kg, un 43% menos.
Flexibilidad en el diseño
Menor huella de carbono: reducción de producción de CO2
La reducción de material necesaria en la tecnología de motores PM impulsa de forma significativa la sostenibilidad y la reducción de la huella de CO2 (PCF, product carbon footprint) en comparación con la tecnología de motores asíncronos y también con los motores síncronos de reluctancia.
Así, los motores PM no solo tendrán menores pérdidas durante su funcionamiento, sino que anteriormente ya habrán contribuido a la reducción de CO2 durante su proceso de fabricación. En el ejemplo anterior, el motor PM tendría una reducción de CO2 del 44% durante la fabricación y una reducción de pérdidas del 22% durante su funcionamiento en comparación con el motor asíncrono convencional.
Alto par a baja velocidad
Los motores PM son capaces de suministrar el par nominal desde velocidades muy bajas hasta la velocidad nominal del motor. Tan solo en un área de velocidades entre 0 y el 20% de la velocidad nominal sí podría ser necesario una reducción de par. Esta característica los hace ideales para aplicaciones como trituradoras, mezcladoras o agitadores.
Par constante
La curva de par velocidad de los motores PM se mantiene prácticamente constante desde el final del área de reducción mencionado anteriormente hasta la velocidad nominal del motor. Esto representa una gran ventaja en el caso de aplicaciones como cintas transportadoras, extrusoras, bombas de émbolo, cabrestantes, polipastos, aplicaciones de elevación, compresores y enfriadores.
A diferencia de un motor convencional, el motor PM no necesitará de una ventilación forzada o independiente para mantener el par constante cuando baje la velocidad y se siga demandando par constante.
Potencia constante hasta 150%
Si nos vamos a velocidades altas, en la parte derecha de la curva anterior, los motores PM pueden desarrollar una potencia constante hasta velocidades máximas de un 150% de la velocidad nominal.
Amplio rango operativo
Las tres características anteriores nos indican, en definitiva, que los motores PM destacan por su amplia gama de velocidades que no compromete la eficiencia y garantiza un alto grado de flexibilidad para abordar diversas aplicaciones.
Alta sobrecarga
Los motores PM admiten hasta un 200% de capacidad de sobrecarga de corto tiempo, como se puede ver en la gráfica anterior. Esta propiedad hace que los motores PM puedan usarse en más aplicaciones que los motores de inducción comparables.
Control preciso sin encoder
Los motores PM, al ser motores síncronos y girar de forma sincrónica con la frecuencia (sin deslizamiento), permiten generalmente un control preciso de la velocidad con un variador de frecuencia sin necesidad de generadores de impulsos o encoders.
Mayor rendimiento dinámico
Los motores PM aceleran y desaceleran rápidamente, lo que los convierte en la elección obvia para aplicaciones en las que la velocidad y la dirección cambian con rapidez.
Alto factor de potencia (cosφ)
Los motores PM tienen un factor de potencia más alto que los motores asíncronos convencionales y que los motores síncronos de reluctancia, en muchos casos muy cercano a 1. De esta forma, el consumo de energía reactiva será mínimo, por lo que la instalación será en su conjunto tendrá una mejor eficiencia energética.
Funcionamiento más frío
Al no tener pérdidas de corriente en el rotor, los motores PM suelen funcionar a temperaturas más bajas, lo que prolonga la vida útil de los componentes y reduce el estrés térmico.
Motores PM: ahora de catálogo
A pesar de todas las características mencionadas, algunos usuarios todavía son reticentes a la instalación de motores PM porque les puede sonar a que son motores especiales o fuera de catálogo. Sin embargo, hoy en día ya no tiene por qué ser así. En el caso de Innomotics, por ejemplo, los motores PM son de catálogo (disponibles ya en tamaños 71 a 280, potencias 0,55 a 250kW) e incluso comparten la misma plataforma que los motores de inducción convencionales.
Quiere esto decir que la intercambiabilidad de las piezas de repuesto más habituales está garantizada, y que además se puede suministrar toda la gama de opciones disponibles en los motores asíncronos. Esto último permite personalizar los motores para adecuarse a aplicaciones específicas.
Más información acerca de los motores PM de Innomotics a través de este enlace.
