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Cambio de motor y variador de frecuencia

Indique el motor, la clase de rendimiento, el tipo de regulación y el perfil de caudal para comparar el cambio de motor, el variador o ambos, con consumo, ahorro y rentabilidad.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Predimensionamiento
Motor y carga
Cambio del motor
Regulación del caudal

Altura estática ÷ altura total a caudal pleno. Ventiladores y circuitos cerrados están cerca del 0%; la elevación de agua a un depósito puede superar el 60%.

Perfil de caudal a lo largo del año

Inversión
Análisis económico
—Ahorro anual de energía
—

Potencia eléctrica en cada caudal

Comparación entre la situación actual, solo el motor nuevo, solo el variador y ambos a la vez.

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Coste anual de energía por escenario

Cuánto gasta cada alternativa al año y cuánto ahorra frente a la situación actual.

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Rendimiento del motor según la carga

Curvas estimadas del motor actual y del nuevo; los puntos muestran dónde trabaja cada uno.

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Rentabilidad del proyecto

Flujo de caja de la mejora: inversión en el año 0 y ahorro anual actualizado con la subida indicada, descontado a la tasa de descuento.

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La memoria reúne entradas, resultados, ecuaciones, hipótesis y referencias de esta página, con campos para proyecto, responsable y revisión. En la ventana de impresión, elija Guardar como PDF.

Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Potencia en el eje a caudal pleno: P0 = Pnom · factor de carga
Rendimiento según la carga: η(λ) = λ ÷ (λ + Lp · (0,35 + 0,65 · λ²)), con Lp = 1/ηnom − 1
Estrangulamiento (bomba): P/P0 = (1,25 − 0,25 · q²) ÷ (2 − q); compuerta (ventilador): P/P0 = 0,5 + 0,5 · q
Variador: P/P0 = q · (hs + (1 − hs) · q²), dividido por el rendimiento del variador (97%)
Energía anual: E = Σ Pel,i · ti · horas; ahorro = (Eactual − Epropuesta) · precio

Hipótesis y límites

  • Rendimientos nominales de NEMA MG 1 (60 Hz, 4 polos, cerrado), muy próximos a los valores de la IEC 60034-30-1 a 50 Hz. IE1 estimado con un 25% más de pérdidas que IE2 e IE4 con un 20% menos que IE3.
  • Reparto de pérdidas: 35% fijas y 65% variables con la carga, típico de motores de inducción de 4 polos.
  • Las curvas de estrangulamiento y compuerta son medias típicas (DOE / Hydraulic Institute); la curva real depende de la bomba o el ventilador. El variador se considera con un rendimiento constante del 97%.
  • No incluye ahorro en el término de potencia, energía reactiva, armónicos ni mantenimiento.

Normas y documentos técnicos

  • IEC 60034-30-1:2014: Efficiency classes of line operated AC motors (IE code)
  • NEMA MG 1-2021, Tables 12-11 and 12-12: nominal full-load efficiencies
  • ABNT NBR 17094-1: Máquinas elétricas girantes — Motores de indução trifásicos
  • IEC 61800-9-2:2017: Energy efficiency indicators for power drive systems (IES classes)
  • US DOE, Motor Systems Tip Sheets #3 and #11; Hydraulic Institute / Europump, Variable Speed Pumping: A Guide to Successful Applications

Legislación y reglamentos en España y la UE

  • Reglamento (UE) 2019/1781: ecodiseño de motores eléctricos (IE3 de 0,75 a 1000 kW desde 2021; IE4 de 75 a 200 kW desde julio de 2023) y variadores (IE2)
  • Directiva 2009/125/CE de ecodiseño, transpuesta por el Real Decreto 187/2011
  • Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (Real Decreto 842/2002), ITC-BT-47, y Real Decreto 614/2001 (riesgo eléctrico)

Preguntas frecuentes

¿Merece la pena cambiar un motor que todavía funciona?

Depende de las horas de uso y de la diferencia de rendimiento. Los motores con muchas horas al año, antiguos o rebobinados varias veces suelen recuperarse en 2 a 4 años. Con pocas horas, el cambio compensa más cuando el motor se avería.

¿Cuánto ahorra un variador?

En bombas y ventiladores con caudal variable y poca altura estática, la potencia baja aproximadamente con el cubo del caudal. Trabajar al 80% del caudal pide en torno a la mitad de la potencia. Con el perfil por defecto de esta página, el ahorro supera el 30%.

¿Se pueden vender todavía motores IE1 en la UE?

No. El Reglamento (UE) 2019/1781 exige como mínimo IE3 para motores de 0,75 a 1000 kW desde julio de 2021 e IE4 para los de 75 a 200 kW (2, 4 y 6 polos) desde julio de 2023.