Estudio de los métodos para determinar la eficiencia en los motores de inducción de jaula de ardilla - Acosta Soto, Gabriel Benardo, (Universidad Tecnológica de Panamá, 1986)
La generación de energía eléctrica, como medio útil y eficiente para el suministro de potencia, ha demostrado ser la alternativa más factible y eficaz de utilización. Dicha energía es fácilmente transformada en otras formas de energía, para suplir las necesidades de nuestro mundo cada día más automatizado por el desarrollo de la ciencia y la tecnología. A pesar de que otras formas de generación de energía se estudian y experimentan (energía solar, energía nuclear, energía del viento), ellas se encuentran en una etapa que aún no ofrecen una aplicación satisfactoria, segura y rentable. Es por ello que la energía que se produce, se genera y distribuye en forma de energía eléctrica para abastecer la demanda. Por otro lado, en las dos últimas décadas el costo de producción para la generación de energía eléctrica ha experimentado un notable incremento. Las centrales a base de combustibles fósiles han visto reflejado dicho problema en mayor proporción debido a los significativos precios del crudo y sus derivados. En el caso de Panamá se están haciendo esfuerzos por incorporar toda la generación nacional aprovechando la fuerza hidráulica de nuestros ríos; sin embargo, las tarifas fijadas por la institución encargada indican un costo significativo del kilovatio-hora. Por ello es de vital importancia el mejoramiento del rendimiento en generadores, calderas, turbinas y líneas de distribución, así como el consumo en la forma más económica posible. El reto que enfrenta hoy la ingeniería eléctrica se perfila no tan solamente al despacho económico de carga en las centrales eléctricas, sino también al diseño de líneas de distribución y equipos de consumo eficientes. Tales equipos de consumo representan cargas, las cuales son movidas en términos generales por motores eléctricos. La operación de dichos motores se debe realizar entonces bajo condiciones de funcionamiento, poniendo especial atención a la eficiencia de los mismos. En la última instancia, aunque la compañía, generadora, percibe un elevado costo de los combustibles, o en el caso de la fuerza hidráulica en que se hace frente a un costoso proyecto en el que se debe amortizar los intereses del financiamiento conferido por los bancos (la realidad latinoamericana), la compañía refleja dicha inflación en las tarifas cobradas a los consumidores. Esto es así, de tal manera que el usuario industrial y comercial paga elevadas cuentas de energía, tratándose de que la célula de su producción y servicios encierran equipos de acondicionamientos de aire, sistemas de refrigeración, mecanismos de transporte de materiales, procesos neumáticos, procesos eléctricos, etc. La gran mayoría de estos procesos para desarrollarse requieren el uso de motores eléctricos, en algunos casos motores de combustión interna. Por tanto, el usuario industrial debe ser consciente de la eficiencia en que se encuentran operando dichos motores. Durante años atrás se han desarrollado métodos de prueba para determinar un índice que exprese la eficiencia de operación de los motores eléctricos. Esto permitirá reconocer el estado de ahorro de energía eléctrica asociado al uso de motores eléctricos, cuyo tipo más usado es el motor de inducción de jaula de ardilla. Esto es así debido a su mayor par de arranque, bajo costo, fácil construcción y mantenimiento. Tomando en consideración todos estos antecedentes expuestos arriba, resulta conveniente y en buena hora desarrollar un estudio de los métodos de determinación de la eficiencia en motores de inducción de jaula de ardilla, de modo que el usuario pueda hacer uso de los mismos. Por otro lado, mayor beneficio se obtendría, si el índice de eficiencia se corrige para resultados poco satisfactorios, luego de realizadas las pruebas, por medio de un completo reacondicionamiento. Este reacondicionamiento puede incluir el rebobinado del estator, reemplazo de los cojinetes, lubricación y algún otro detalle que optimice el gasto de energía eléctrica. Pensamos que con esto ofrecemos un documento más completo para el usuario interesado en la operación eficiente de su proceso, así como un conocimiento de los parámetros que pueden afectar el Índice de eficiencia de sus unidades motoras. Iniciamos el contenido de nuestro estudio haciendo una revisión de los conceptos generales que definen las características y principios de operación de los motores de inducción de jaula de ardilla, luego una descripción de las ondas de flujo magnético y fuerza magnetomotriz resultantes, circuito equivalente y una clasificación de estos motores. En el segundo capítulo se hace una pausa para estudiar con detenimiento la característica de eficiencia desde el punto de vista del fabricante, y se revisan los parámetros ajenos al motor, cuyas variaciones influyen en la eficiencia. Seguidamente, se estudian las pérdidas que se producen bajo condiciones de vacío y de carga, así como la distribución de las mismas. Finalmente, se establecen procedimientos para la determinación práctica de ellas. Pasamos al tercer capítulo en el que se presentan los mecanismos de cada uno de los métodos de prueba, además de ciertas consideraciones necesarias previas a la ejecución de cada método. Los métodos están basados en el tamaño de los motores y la disponibilidad del equipo de prueba. Se incluyen una serie de ejemplos relativos a la ejecución de los métodos para ilustrar el procedimiento. En el cuarto capítulo se hace una inspección y estudio de las alternativas de que se dispone hoy día para minimizar las pérdidas eléctricas y mecánicas asociadas al motor, todo esto desde el punto de vista del diseñador. En el quinto y último capítulo hacemos oportuno la base de un análisis económico simple, que permita evaluar los resultados de un reacondicionamiento en una unidad motora. Se hace necesario comparar la inversión de capital en el reacondicionamiento y ejecución de las pruebas de determinación de eficiencia, con los ahorros obtenidos en el costo de la energía eléctrica debido al mejoramiento en la eficiencia de operación. Finalmente, anexamos pruebas realizadas en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas, determinando la eficiencia a tres motores de igual capacidad fraccional. En ellas se aplican tres de los métodos de prueba presentados en el capítulo tres. Las pruebas fueron redactadas a manera de ensayos de laboratorio, de tal suerte que sean utilizados como guía. (Resumen tomado de la fuente).