Motores industriales de bajo consumo: selección de motores IE3, IE4, IE5, VFD y PMSM para proyectos de fabricantes de equipos originales (OEM)

Para los fabricantes de maquinaria OEM y los compradores de proyectos industriales, la eficiencia de los motores se está convirtiendo cada vez más en un requisito técnico obligatorio, en lugar de una mejora opcional. La cuestión práctica ya no es simplemente si se debe utilizar un motor de bajo consumo, sino que qué nivel de eficiencia y qué tecnología de propulsión son los más adecuados para la carga real, las horas de funcionamiento, el rango de velocidades y el mercado de destino.

En Yaoda Motor, por eso nuestra gama de motores industriales no se basa en un único “motor de alta eficiencia”. Nuestra gama de productos abarca Motores de inducción trifásicos IE3, IE4 e IE5, motores de frecuencia variable, motores industriales de alta potencia y motores síncronos de imanes permanentes. Cada uno de ellos responde a una combinación diferente de requisitos de eficiencia, perfil de carga y demanda de control de velocidad.

Para los compradores que estén comparando opciones de motores para equipos nuevos de fabricante original (OEM) o proyectos industriales, a continuación les indicamos cómo recomendamos abordar la decisión.

IE3 se está convirtiendo en el punto de partida, no en el punto final

La orientación normativa en los principales mercados industriales ya está clara. La Comisión Europea establece que los motores trifásicos comprendidos en el rango aplicable de 0,75 a 1.000 kW deben alcanzar la eficiencia IE3, mientras que los motores de determinadas categorías comprendidas entre 75 y 200 kW deben cumplir con la norma IE4 desde julio de 2023. La normativa también incluye requisitos de eficiencia para los variadores de velocidad, así como requisitos de información en diferentes puntos de funcionamiento de los motores. Comisión Europea: Requisitos de diseño ecológico para motores eléctricos.

China sigue la misma línea general. GB 18613-2020 – Valores mínimos admisibles de eficiencia energética y valores de las clases de eficiencia para motores sigue siendo la norma nacional obligatoria vigente y se aplica desde junio de 2021.

Para un fabricante de equipos que exporta a diferentes mercados, esto significa que la eficiencia del motor debe tenerse en cuenta durante la fase de diseño del equipo, y no una vez que la máquina ya esté terminada.

La tabla publicada de prestaciones de nuestros motores de inducción YE3 de clase IE3 incluye modelos de tamaños de bastidor H80–355 con potencias nominales de 0,55–315 kW para maquinaria industrial general. Los demás tamaños de bastidor y potencias requieren confirmación para el modelo concreto. El modelo seleccionado debe cumplir las especificaciones requeridas de eficiencia, construcción y aplicación.

Para proyectos que requieran un mayor nivel de eficiencia, nuestro Motor de inducción trifásico YE4 IE4 ofrece la próxima plataforma de eficiencia. Cuando las especificaciones del proyecto o los objetivos energéticos a lo largo del ciclo de vida vayan más allá, el Motor de inducción YE5 IE5 amplía el rango de eficiencia disponible.

Lo importante para los compradores es que No se debe considerar que IE3, IE4 e IE5 son simplemente «bueno», «mejor» y «el mejor». La elección correcta depende de la aplicación y de los aspectos económicos de la máquina en su conjunto.

¿Cuándo resulta rentable pasar de IE3 a IE4 o IE5?

En el caso de un motor que solo funciona de vez en cuando, la diferencia en el precio de compra puede tener más peso a la hora de tomar la decisión de adquisición. En el caso de un motor que funciona varios miles de horas al año, el consumo eléctrico cobra mucha más importancia a lo largo del ciclo de vida del equipo.

Esto es especialmente relevante en el caso de las bombas, los ventiladores, los compresores, las cintas transportadoras y la maquinaria de producción que funcionan de forma continua. En estas aplicaciones, los compradores deben comparar al menos cuatro factores antes de especificar una clase de eficiencia superior:

• horas de funcionamiento anuales;
• la carga real del motor, en lugar de limitarse únicamente a la potencia indicada en la placa de características;
• coste local de la electricidad;
• vida útil prevista del equipo.

Por ejemplo, pasar de IE3 a IE4 puede tener sentido desde el punto de vista comercial en una línea de producción que funciona de forma continua, pero es mucho menos importante en una máquina auxiliar que funciona durante un número limitado de horas a la semana.

Por eso, normalmente preferimos revisar el... del cliente potencia del motor, tensión, frecuencia, número de polos o velocidad requerida, régimen de funcionamiento, equipo accionado y patrón de funcionamiento anual antes de recomendar un nivel de eficiencia.

En el caso de las cargas variables, la clase de eficiencia del motor es solo la mitad de lo que hay que tener en cuenta a la hora de tomar una decisión

Un error habitual en la adquisición de equipos es centrarse excesivamente en la eficiencia energética (IE) y pasar por alto el funcionamiento real de los mismos.

Una bomba, un ventilador o un compresor pueden utilizar un motor IE4 y, aun así, funcionar de forma ineficiente si el proceso requiere con frecuencia una potencia inferior a la máxima y el sistema regula la capacidad mediante estrangulamiento mecánico u otro método inadecuado.

La Agencia Internacional de la Energía señala que tanto la modernización de los sistemas de accionamiento como el aumento del uso de variadores de velocidad son medidas importantes para la eficiencia energética industrial, especialmente en aplicaciones con carga variable. AIE – Eficiencia energética 2025: Industria.

Para este tipo de aplicación, la tabla publicada de prestaciones de YVF2 incluye modelos de tamaños de bastidor H200–355 con potencias nominales de 18,5–315 kW. Los demás tamaños de bastidor y potencias de YVF2 requieren confirmación para el modelo concreto. La serie está destinada a equipos industriales que requieren un funcionamiento a velocidad regulable.

Para sistemas de accionamiento de mayor tamaño, nuestro Motor de frecuencia variable YVF3 H355–450 abarca aproximadamente entre 132 y 900 kW.

Desde el punto de vista del proyecto, la pregunta pasa a ser, por tanto:

“¿Deberíamos especificar IE3 o IE4?”

a:

“¿Se trata de una aplicación de carga constante, o controlar la velocidad del motor en función de las necesidades reales del proceso permite ahorrar más energía que cambiar únicamente la clase de eficiencia?”

Esa distinción es muy importante en bombas, ventiladores, compresores y equipos de proceso cuyas condiciones de funcionamiento varían.

¿Dónde se puede utilizar un motor síncrono de imanes permanentes?

Otra opción que se está valorando cada vez más en los proyectos de accionamientos de alta eficiencia es la motor síncrono de imanes permanentes.

Nuestro Motor síncrono de imanes permanentes TYP La gama abarca aproximadamente de 0,75 a 355 kW y está diseñada para aplicaciones industriales accionadas por variadores de frecuencia.

No recomendamos utilizar los motores PMSM como sustituto universal de un motor de inducción trifásico. La decisión debe basarse en si la aplicación puede aprovechar de forma práctica su eficiencia y sus características de velocidad variable.

En el caso de una máquina convencional de velocidad fija, en la que la simplicidad, un mantenimiento sencillo y una sustitución fácil son aspectos prioritarios, un motor de inducción IE3 o IE4 puede seguir siendo la solución más práctica.

En el caso de equipos con un elevado número de horas de funcionamiento anuales, una demanda de velocidad variable o un objetivo energético ambicioso a lo largo de su ciclo de vida, un motor PMSM cobra mayor relevancia a la hora de evaluarlo.

Para los compradores de equipos originales (OEM), esta distinción es importante porque el cambio de un motor de inducción a un motor de imanes permanentes también puede afectar a la configuración del variador, la estrategia de control y el diseño del equipo. Por lo tanto, debe tenerse en cuenta durante la fase de ingeniería, en lugar de tratarse como una sustitución del motor de última hora.

Los motores de alta potencia requieren un cálculo de la eficiencia diferente

Los aspectos económicos cobran aún más importancia a medida que aumenta la potencia del motor.

Nuestro Motor eléctrico de alta potencia YE3 H355–450 El rango abarca aproximadamente entre 160 y 1.000 kW para grandes equipos industriales, mientras que la plataforma YVF3 ofrece un funcionamiento de frecuencia variable para aplicaciones de alta potencia.

A estos niveles de potencia, las decisiones de compra no deben basarse únicamente en el precio del motor por kilovatio. El comprador debe evaluar el punto de funcionamiento previsto, las horas de funcionamiento anuales, el método de arranque, la variación de la carga y si se requiere regulación de la velocidad.

Un motor de alta potencia que funciona de forma continua cerca de su carga nominal presenta un comportamiento en cuanto a eficiencia distinto al de un motor de características similares que pasa gran parte de su tiempo de funcionamiento con una demanda del proceso reducida.

Por lo tanto, en el caso de bombas de gran tamaño, ventiladores, compresores, cintas transportadoras y maquinaria industrial pesada, recomendamos comprobar el perfil de funcionamiento real antes de ultimar la configuración del motor y del sistema de control.

Cómo seleccionamos un motor de bajo consumo para un proyecto de fabricante de equipos originales (OEM)

En la mayoría de los proyectos industriales y de fabricantes de equipos originales (OEM), no comenzamos la selección del motor pidiendo al cliente que elija entre IE3, IE4, IE5 o PMSM. Partimos de la máquina.

La información que suele influir en nuestra recomendación incluye:

Una vez que se tienen claros estos parámetros, resulta mucho más fácil comparar las opciones de motor.

Una máquina OEM estándar puede ser compatible con un motor YE3 IE3. Una máquina que funcione de forma continua puede justificar el uso de un motor YE4 o YE5. Una bomba o un ventilador con variaciones de carga considerables puede beneficiarse más de una solución de frecuencia variable YVF. Un proyecto que requiera una alta eficiencia junto con un funcionamiento a velocidad variable puede justificar la evaluación de la plataforma TYP PMSM.

La orientación de la adquisición de motores industriales está clara

El mercado de los motores industriales avanza hacia una mayor eficiencia, pero no esperamos que todas las aplicaciones converjan en una única tecnología de motores.

En cambio, los compradores tendrán que elegir cada vez más entre Motores de inducción IE3, IE4 e IE5, motores de frecuencia variable y motores síncronos de imanes permanentes en función de los costes operativos reales del equipo.

Esto también concuerda con la orientación política general fuera de China. El Departamento de Energía de EE. UU. adoptó en 2024 normas de ahorro energético nuevas y modificadas para los motores eléctricos de ámbito ampliado, lo que refuerza la tendencia internacional general hacia sistemas de motores industriales más eficientes. Departamento de Energía de EE. UU. – Normas sobre motores eléctricos de ámbito ampliado.

Para los fabricantes de equipos originales, los distribuidores y los compradores de proyectos industriales, esto hace que la fase de especificación del motor cobre mayor importancia. La selección del motor adecuado supone, cada vez más, encontrar un equilibrio entre clase de eficiencia, requisitos de control de velocidad, horas de funcionamiento, carga del equipo y coste de la electricidad a lo largo del ciclo de vida en lugar de basarse únicamente en una comparación del precio de compra.