Motores de eficiencia premium NEMA: descripción general y beneficios

Según la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA), Los motores eléctricos representan casi el 40% del consumo total de electricidad en los EE. UU., especialmente en los sectores industrial y comercial. Mejorar la eficiencia de los motores en todo el país representa una oportunidad significativa para ahorrar energía, por lo que NEMA lanzó la primera versión de su estándar de eficiencia premium para motores en 2001.


Nuestros ingenieros eléctricos pueden seleccionar los motores más eficientes para sus sistemas de construcción.


El Departamento de Energía de EE. UU. Estimó que el programa podría generar los siguientes beneficios económicos y ambientales durante la década posterior a su lanzamiento:

  • Ahorro de 5.800 gigavatios-hora de electricidad para hogares y empresas de EE. UU.
  • Prevenir la emisión de 80 millones de toneladas métricas de carbono, lo que equivale a sacar de circulación 16 millones de automóviles.

Los motores NEMA Premium Efficiency superan la eficiencia mínima requerida legalmente por la Ley de Seguridad e Independencia Energética de 2007 (EISA), y el programa cubre motores con las siguientes características:

  • Capacidad nominal de 1 hp a 500 hp
  • Fuente de alimentación trifásica de bajo voltaje
  • Diseño NEMA A y B
  • Motores de propósito general, especial y definido

Aunque los motores por debajo de 1 hp no están cubiertos por la norma, es posible lograr niveles de eficiencia similares con motores conmutados electrónicamente (ECM), que son más adecuados para aplicaciones de potencia fraccionada. Los ECM también cuentan con control de velocidad incorporado, lo que significa que no requieren un variador de frecuencia (VFD) para operar por debajo de la velocidad nominal.

¿Cuál es la eficiencia de los motores premium NEMA?

Es importante tener en cuenta que la eficiencia del motor normalmente varía según los caballos de fuerza y ​​el porcentaje de carga, por lo que no existe un valor de eficiencia único que se aplique a todos los motores NEMA Premium Efficiency. Sin embargo, NEMA Premium es el nivel de eficiencia de motor más alto en los estándares de EE. UU., Superando tanto a los motores de eficiencia energética NEMA (nivel intermedio) como a los motores de eficiencia estándar NEMA (nivel bajo). En general, los niveles de eficiencia aumentan a medida que aumenta la potencia del motor, como se muestra en la siguiente tabla de NEMA:

HP del motor

Eficiencia estándar (%)

Energía eficiente (%)

Eficiencia superior (%)

7.5

15

25

50

75

100

85,5

86,6

89,3

91,3

91,7

92,3

89,5

91,1

92,4

93,2

94,1

94,5

91,7

92,4

93,6

94,7

95,4

95,4

Esta tabla es para motores que funcionan a plena carga. Sin embargo, los motores NEMA Premium Efficiency normalmente pueden operar con alta eficiencia para todos los valores de carga por encima del 50%, alcanzando su eficiencia máxima en alrededor del 80% de carga.

Aunque las ganancias de eficiencia pueden parecer pequeñas cuando se actualiza a una clase de motor superior, considere que la reducción de la pérdida de potencia es significativa. Para ejemplificar esto, suponga que un motor estándar de 100 hp se actualizará a una versión NEMA Premium.

  • El motor estándar consume 80,8 kW, mientras que la versión NEMA Premium consume 78,2 kW.
  • Una reducción de 2,6 kW puede parecer pequeña en comparación con la potencia nominal del motor, pero produce 20.800 kWh de ahorro suponiendo 8.000 horas de uso al año.
  • Con un costo de electricidad de $ 0.10 / kWh, esto se traduce en ahorros anuales de $ 2080.

Las ganancias de eficiencia del motor entre clases parecen pequeñas cuando se ven como porcentajes, pero los beneficios son evidentes una vez que las ganancias porcentuales se traducen en kilovatios y ahorros en la factura de energía.

Recomendaciones para motores NEMA Premium

Al igual que con cualquier mejora de eficiencia energética, es importante realizar una evaluación técnica y financiera detallada antes de comprar motores NEMA Premium Efficiency. Tenga en cuenta las siguientes recomendaciones antes de realizar una compra:

  • Los motores NEMA Premium Efficiency son una excelente opción en construcciones nuevas, donde ya existe un costo básico dedicado a la compra de motores. En estos casos, las ganancias de eficiencia de un motor NEMA Premium se comparan con su precio incremental, no con su precio total. También hay muchos casos en los que reemplazar un motor existente es económicamente atractivo, pero el mayor retorno de la inversión se logra en nuevas instalaciones.
  • La actualización a un motor NEMA Premium produce un mayor retorno de la inversión cuando el programa de funcionamiento es largo. Tenga en cuenta que el ahorro de energía es producto del ahorro de energía y las horas de funcionamiento. Actualizar un motor de 15 hp que opera 8,000 horas / año producirá el doble de ahorro de energía que reemplazar uno de la misma capacidad que solo opera 4,000 horas / año.
  • Considere eso Las ganancias porcentuales de eficiencia son mayores para motores más pequeños.. Por ejemplo, NEMA estima ahorros anuales en $ 126 cuando se actualiza un motor de 10 hp de eficiencia energética a eficiencia superior, y en $ 278 cuando se actualiza un motor de 100 hp, asumiendo que ambos funcionan durante 8,000 horas / año. Si una empresa debe elegir entre varios motores pequeños o unos pocos más grandes, debido a restricciones presupuestarias, el rendimiento por dólar invertido suele ser mayor para los motores más pequeños. No obstante, se recomienda una auditoría energética, ya que siempre hay excepciones.
  • Antes de comprar motores NEMA Premium, se recomienda que su empresa revise los programas de incentivos locales. Por ejemplo, los clientes de Con Edison que se actualicen a motores NEMA Premium en la ciudad de Nueva York pueden solicitar un incentivo de $ 0.16 por kWh ahorrado, que puede cubrir hasta el 50% de los costos del proyecto o $ 1,000,000, lo que sea menor.

Los motores eléctricos construidos de acuerdo con los estándares de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) también tienen clases de eficiencia, que son comparables a las de los motores NEMA. IE1 es equivalente a la eficiencia estándar, IE2 es equivalente a NEMA Energy Efficient e IE3 es equivalente a NEMA Premium Efficiency. La IEC también introduce la clase IE4, que normalmente se comercializa como «NEMA Premium mejorado» o «Superior a NEMA Premium» en los EE. UU.

Tenga en cuenta que los valores de eficiencia son comparables entre las clases de motores NEMA e IEC, pero no idénticos. Las clases de eficiencia IEC cubren motores de 0,75 kW (ligeramente por encima de 1 CV) a 375 kW (503 CV), con una tensión nominal de 1.000 V o menos. Los motores pueden tener 2, 4 o 6 polos y pueden diseñarse para funcionar a 50 Hz o 60 Hz.

Conclusión

Los motores NEMA Premium Efficiency pueden generar miles de dólares en ahorros anuales cuando se implementan en instalaciones comerciales e industriales, y se encuentran disponibles ahorros aún mayores si se complementan con un variador de frecuencia (VFD). Sin embargo, tenga en cuenta que los motores también deben ser una buena combinación para su aplicación para garantizar un funcionamiento eficiente y una larga vida útil, por lo que se recomienda encarecidamente la orientación profesional antes de cualquier actualización del motor.