experiencia reposición motores chile

Estudio de CasoProyecto Piloto de Reemplazo de MotoresEléctricos en la Minería de Cobre - Chile

Auditorías ex-ante y ex-postPearcy and Pearcy Consultores

Asesoría metodológicaEvaluación técnico-económicaElaboración de Estudio de CasoIngeborg Mahla A.Departamento de Ingeniería EléctricaUniversidad de Santiago de Chile

Santiago de Chile, octubre de 2009

Estudio de CasoProyecto Piloto de Reemplazo de MotoresEléctricos en la Minería de Cobre - Chile

1 Introducción

2 El Proyecto Piloto

3 ¿Qué es un motor de alta eficiencia?

4 Metodología de medición y cálculode la eficiencia

5 Metodología para la evaluacióneconómica

6 Auditorías ex-ante y ex-post

7 Conclusiones generales

Apéndice

Temario

5

9

13

17

25

29

53

57

El aumento sostenido en los costos de la energía, el previsible agotamiento de parte delos recursos energéticos no renovables y la preocupación por el cambio climático global,han llevado a diferentes países a formular y a comprometerse con políticas de desarrollosustentable basadas en el uso eficiente de sus recursos energéticos.

La importancia que tiene la energía para el desarrollo de un país como Chile quedó demanifiesto en la cuenta de la Presidenta al Congreso en mayo de 2008, uno de cuyosejes fueron los anuncios en materia energética. Dos de ellos fueron que actualmenteexisten proyectos de inversión en energía por casi veintiún mil millones de dólares, y lacreación de un subsidio destinado a la adquisición de motores eficientes en la pequeñay mediana empresa1. Estos anuncios son un reflejo de las actuales políticas, que se basanen la diversificación de la matriz energética y en el uso eficiente de la energía.

Entre los lineamientos estratégicos del Programa País de Eficiencia Energética (PPEE),se considera educar para el correcto uso de la energía y promover políticas públicas quepermitan reducir las barreras financieras, tecnológicas y de información que obstaculizanel uso de la tecnología disponible. La finalidad es mejorar la eficiencia energética en elsector industrial, en el sector residencial y en la infraestructura de uso público.Se han realizado diferentes diagnósticos que coinciden en destacar la importancia de laminería en el consumo de energía eléctrica.

1 Ediciones especiales on line de “El Mercurio”,acceso 18/10/08.

Proyecto Piloto de Reemplazo de Motores Eléctricos en la Minería del Cobre - Chile

Estudio de caso 5

Introducción

2 Comisión Nacional de Energía(CNE), Balance Nacional deEnergía, septiembre de 2008.

Figura 1. Consumo sectorial de electricidad en Chile en el año 20072

Ind. y Min 65%

Com. Púb. Res 30%

Energético 4%Transporte 1%


6 Estudio de caso

La Figura 2 ilustra la incidencia del consumo de la industria del cobre sobre el total delconsumo de electricidad del sector industrial y minero.

Figura 2. Consumo de electricidad de la industria chilena del cobre en el año2007, en relación a otras industrias del sector industrial y minero3.

El mayor porcentaje de la energía eléctrica empleada en la minería corresponde al consumode motores eléctricos. Por otra parte, la tendencia es que la energía eléctrica representeuna porción cada vez mayor de la estructura de insumos de energía de las empresasmineras. No se dispone de estadísticas generales del consumo de motores eléctricos enlas empresas mineras chilenas, aunque dos estudios pueden dar una idea de su importancia.

En el primero, el U.S. Department of Energy (DOE) realizó una estimación basada endatos recogidos a partir de una muestra de 265 empresas de Estados Unidos4. Determinóque, de la energía eléctrica total consumida por las empresas seleccionadas, en sistemasmotrices de procesos industriales se empleaba un 62,6%. Este porcentaje se elevaba aun 82,5% en el caso de la industria no manufacturera y a un 90% en el caso de las cuatroempresas mineras consideradas en la muestra de ese estudio. El segundo estudio,preparado por la Universidad de Chile para el Ministerio de Minería, estima que el 70%del consumo de la industria y la minería chilena corresponde a motores eléctricos5.

El porcentaje de energía eléctrica consumida por los sistemas motrices varía según losprocesos propios de cada empresa minera, pero en general la fracción más importantecorresponde a los motores. Una parte de ellos puede ser sustituida por motores eléctricosde alta eficiencia. A partir de la nueva norma internacional –que armoniza los antiguosestándares europeo y norteamericano–, es posible sustituir motores estándar por motoresde alta eficiencia en un rango de 0,75 a 375 kW. Los motores de gran potencia, talescomo los empleados en molinos u otros similares, debido a sus características ya son dealta eficiencia y quedan excluidos del alcance de este estudio.

Cobre 47%

Otras 53%

3 Comisión Nacional de Energía(CNE), Balance Nacional de

Energía, septiembre de 2008.

4 U.S. Department of Energy,United States industrial electric

motor systems marketopportunities assessment,

December 1998(updated December 2002).

5 Ministerio de Minería yPrograma de Investigaciones en

Energía de la Universidad deChile - PRIEN, Caracterización

del parque actual de motoreseléctricos en Chile,

septiembre de 2006.


Estudio de caso 7

La relevancia de los motores en el consumo de energía eléctrica no es exclusiva del sectorindustrial y minero. La Figura 3 muestra la distribución mundial del uso de la electricidad,donde el consumo de los motores eléctricos representa un 40% del total.

Figura 3. Uso mundial de la electricidad6.

Considerando lo anterior, se han desarrollado normas chilenas que facilitan la seleccióny adquisición de motores eficientes certificados, ya sea en nuevos proyectos o parasustituir los existentes.

No obstante, para la evaluación económica de la alternativa de motores eficientes versusmotores convencionales, se requiere disponer de antecedentes basados en la experienciaprevia de emplear motores eficientes en procesos bajo condiciones reales de funcionamiento.La eficiencia de un motor en planta, bajo carga y condiciones de entorno distintas deaquellas empleadas en el laboratorio de certificación, puede variar significativamente yse encuentra asociada a las características de cada proceso productivo.El uso de motores eficientes en la minería chilena constituye una innovación tecnológica.Aunque la tecnología se encuentra disponible a través de los diferentes proveedoreslocales y el concepto de eficiencia energética se ha divulgado ampliamente, existe pocaexperiencia en la evaluación del rendimiento de los motores en los diferentes procesosde la minería.

En julio de 2006 se constituyó la Mesa Minera de Eficiencia Energética (MMEE), con laactiva participación de Anglo American, Codelco, Barrick, Minera Los Pelambres, Spence,Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi, el Programa País de Eficiencia Energética(PPEE), la Subsecretaría de Minería, la International Copper Association a través deProcobre-Chile y el Programa de Investigaciones en Energía de la Universidad de Chile(Prien). Su objetivo es que las empresas de la Gran Minería gestionen el uso de la energía,intercambien experiencias, estudien la aplicación de indicadores de eficiencia energéticaapropiados para todas las empresas y desarrollen proyectos asociativos de innovación.Actualmente la MMEE agrupa a más de 14 empresas mineras y cuenta con el apoyo dedistintas organizaciones, entre ellas, International Copper Association (ICA), Asociaciónde Consumidores de Energía no Regulados (Acenor), el Consejo Minero y la SociedadNacional de Minería (Sonami)7.

Motores (40%)

Iluminación (19%)

Domiciliario

Electrónica

Calefacción eléctrica

Vehículos: Trenes

Electroquímica

Misceláneo

6 Brunner, C., APEC Workshop, December 2007,Beijing (revised July 2008).

7 Memoria de la Mesa Minerade Eficiencia Energética, Diciembre de 2008.


8 Estudio de caso

La MMEE examinó la posibilidad de substituir los motores eléctricos de la Gran Mineríapor motores de alta eficiencia y concluyó que:

Existen estudios mundialmente reconocidos que comprueban la factibilidad técnicay económica del reemplazo de motores eléctricos convencionales por motores y sistemas motrices eficientes.

Sin embargo, la falta de casos prácticos para el mercado chileno, que confirmenlos estudios teóricos, dificulta que los ejecutivos de las empresas tomen decisionesfavorables a las inversiones en eficiencia energética.

En el año 2007, Procobre-Chile invitó a las entidades integrantes de la MMEE a participaren el Proyecto Piloto de Reemplazo de Motores Eléctricos en la Minería de Cobre– Chile. Este proyecto, pionero en nuestro país, ha generado una valiosa experienciamediante la evaluación y verificación de los ahorros logrados, bajo condiciones reales deoperación en planta.

Este proyecto es un esfuerzo público-privado, al cual se sumaron el PPEE, la Subsecretaríade Minería, y las empresas mineras Anglo American, Codelco Chile, Enami y MineraEscondida Ltda. –operada por BHP Billiton– . Este conjunto de asociados generó losobjetivos, diseñó las estrategias, proporcionó los medios y realizó el seguimiento a travésde la MMEE.

La empresa fabricante de motores WEG participó como proveedora de los motores dealta eficiencia y de los servicios tecnológicos requeridos para la ejecución del proyecto.

Como consultores participaron el Programa de Investigaciones en Energía (Prien) de laUniversidad de Chile, que desarrolló el primer diagnóstico para la selección de los motoresque podrían ser incluidos en el Proyecto; Duam Innovación al Sur del Mundo, que realizóla coordinación operativa entre las entidades participantes; Pearcy and Pearcy Consultores,que efectuó las auditorías ex-ante y ex-post; y la Universidad de Santiago de Chile, queapoyó los aspectos metodológicos, realizó la evaluación técnico-económica y sintetizólos resultados en el presente Estudio de Caso.

En este documento se presenta la metodología empleada para realizar las medicionesy cálculos requeridos para estimar la eficiencia energética y los ahorros generados a partirdel reemplazo de motores estándar por motores de alta eficiencia. Se consideran losaspectos técnicos y económicos, y se analizan los resultados obtenidos en las auditoríasex-ante y ex-post, en cada una de las empresas mineras donde se realizó la sustitución.

Finalmente, se presentan las conclusiones y recomendaciones para futuros proyectos desustitución de motores.


Estudio de caso 9

2. El Proyecto Piloto

Durante el desarrollo del Proyecto Piloto, se realizó una secuencia de actividades cuyoobjetivo fue verificar los ahorros logrados mediante el reemplazo de motores existentespor motores de alta eficiencia, y documentar los resultados para que la experiencia logradapermita apoyar a los ejecutivos de las empresas mineras en la toma de decisiones deinversión en tecnología eficiente y en el desarrollo de proyectos técnica y económicamenteviables.

Para verificar los ahorros se realizaron auditorías previas y posteriores a la substituciónde motores (auditorías “ex-ante” y “ex-post”, respectivamente) en los procesos intervenidos.La auditoría de eficiencia energética ex-ante es un proceso que permite estimar los ahorrosen demanda de potencia y consumo de energía, que se lograrán al substituir los motores,con el objetivo de evaluar técnica y económicamente las inversiones necesarias.La auditoría de eficiencia energética ex-post permite verificar, con posterioridad al reemplazode los motores, si efectivamente se lograron los ahorros previstos. Tanto la auditoría ex-ante como la auditoría ex-post deben ser efectuadas por un consultor independiente quedé fe pública de la neutralidad de los resultados.

Considerando que existe una variedad de técnicas y metodologías para la medición ycálculo de los ahorros, y que la selección de la metodología más adecuada afecta laincertidumbre de las estimaciones de ahorro, se estimó necesario evidenciar la forma enque se realizan las mediciones y cálculos, seleccionando una metodología cuyos métodosy fórmulas de cálculo sean explícitos y respecto de los cuales exista suficiente experiencia,documentación y software públicamente disponible. Hasta el momento no existen normaspara realizar las mediciones y cálculos de eficiencia de motores en planta, por lo que parael cálculo de los ahorros se siguió las recomendaciones del Departamento de Energía deEstados Unidos a través de su documentación de uso público.

Las actividades desarrolladas fueron las siguientes:

Identificación de los procesos productivos más adecuados y representativos pararecambiar los motores, priorizando los programas de mantenimiento para evitarel impacto en la operación de las plantas.

Instalación y suministro de todos los equipos necesarios para hacer las medicionesde los motores actualmente instalados en cada línea de producción seleccionada.Esta actividad estuvo a cargo de la empresa fabricante de motores que participóen el proyecto, WEG.

Realización de una “Auditoría Energética”, por todos los participantes, para evaluación ex-ante del proyecto. La actividad se encomendó al consultor externoPearcy and Pearcy.

Especificación de los motores eficientes que debían reemplazar a los antiguos. Esta actividad fue responsabilidad de la empresa WEG, con la participación y aprobación de todos los demás participantes.

Desarrollo del proyecto de instalación de los motores eficientes por el personal especializado de las compañías mineras participantes, Anglo American, CodelcoChile, Enami y Minera Escondida Ltda. –operada por BHP Billiton–, respetandoel programa de mantenimiento.

Instalación y suministro de todos los equipos necesarios para efectuar las mediciones de los motores actualmente instalados en cada línea de producciónseleccionada. Esta actividad estuvo a cargo de la empresa WEG.

Realización de una “Auditoría Energética” por todos los participantes, para evaluación ex-post del proyecto. En el presente documento se incluyen las auditorías ex-post en tres de las empresas mineras. Los resultados posteriores a ellas se incluirán en un Addendum. La auditoría fue realizada por la empresa consultora Pearcy and Pearcy.

Evaluación técnica y económica de los ahorros. Los cálculos de eficiencia y la evaluación económica, basados en las auditorías ex-ante y ex-post del auditor Pearcy and Pearcy, fueron realizados por la Universidad de Santiago de Chile.

Análisis de la información existente, con la finalidad de elaborar recomendacionesmetodológicas para futuros proyectos de reemplazo. A partir de los resultados logrados, se preparó un estudio de caso de reemplazo de motores en la Gran Minería, para difundir los resultados del proyecto tanto a nivel nacional como internacional. Esta actividad fue desarrollada por la Universidad de Santiago deChile.


10 Estudio de caso


Estudio de caso 11

Los motores seleccionados para realizar mediciones están ubicados en plantas de lascompañías mineras participantes en el proyecto, como se indica en la Tabla 1.

Tabla 1. Motores seleccionados para realizar mediciones.

CompañíaMinera/Planta/Faena

Motores consideradospara reemplazo

Aplicación de los motores

Celdas de flotación10 Motores de 25 HPAnglo American,División El Soldado

Minera Escondida(BHP Billiton)

Enami, Fundición Videla Lira(Ex Paipote)

10 Motores de 60 HP

3 Motores de 60 HP4 motores de 100 HP

Celdas de flotación

Bombas


Estudio de caso 13

3. ¿Qué es un motorde alta eficiencia?

La eficiencia, en general, puede ser definida como

donde, para el caso de los motores eléctricos, este concepto se emplea en relación a lapotencia de mecánica de salida y a la potencia eléctrica de entrada. No toda la potenciaeléctrica se transforma potencia mecánica, ya que entre la entrada y la salida se producenpérdidas. Es por ello que la ecuación (1) es equivalente a

Potencia de salidaEficiencia =

Potencia de entrada, (1)

Potencia de entrada - pérdidasEficiencia =

Potencia de entrada, (2)

o igualmente a

Potencia de salidaEficiencia =

Potencia de salida + pérdidas, (3)

En un motor eléctrico, las pérdidas pueden clasificarse como8:

Pérdidas mecánicas (por roce y ventilación): Pérdidas en descansos, sellos y potencia consumida por el ventilador de la máquina.

Pérdidas en el núcleo magnético: Por histéresis y corrientes de eddy en acero laminado en el rotor y en el estator.

Pérdidas i2R: En las bobinas del estator y en las barras conductoras del rotor.

Otras pérdidas, principalmente por radiación electromagnética. Varían con el cuadrado de la carga.

8 U.S. Department of Energy, Electric motor efficiency: Whitepaper overview, Hydraulic Institute Spring Meeting, June2-5, 2005.

El motor eléctrico de alta eficiencia es un motor especialmente diseñado para minimizarlas pérdidas. Algunas de las técnicas empleadas para reducirlas, son las siguientes 8:

Mayor calibre de conductores

Rotor y estator más grandes

Rotor moldeado en cobre

Menor resistencia del eje

Ventilador más pequeño

Entrehierro optimizado

Mejor acero con laminaciones finas

Optimo sello de cojinetes

Normas de ensayo, clasificación y etiquetado de eficiencia energética

Con el propósito de que el usuario pueda decidir qué motor es más adecuado para unadeterminada aplicación, se han desarrollado normas de ensayo, clasificación y etiquetadode eficiencia de motores eléctricos. Las normas de ensayo permiten probar los motoresbajo condiciones normalizadas. Las normas de clasificación de eficiencia energéticaestablecen categorías de eficiencia, considerando la eficiencia nominal de un determinadomodelo de motor y sus características más importantes, tales como potencia y frecuencianominales o número de polos. Las normas de etiquetado de eficiencia energética permitenque el motor sea rotulado con una etiqueta donde conste su categoría de eficiencia.

Para que un fabricante de motores pueda establecer en la etiqueta que un cierto modelocumple con los valores establecidos por una norma determinada, un cierto número demuestras de dicho modelo debe haber sido ensayado y certificado por una entidadindependiente autorizada según la reglamentación vigente en cada país. Si bien laspruebas se realizan en un laboratorio, bajo carga nominal y condiciones controladasespecificadas en la norma de ensayo, los valores de eficiencia establecidos en la normade clasificación y etiquetado se emplean como referencia para estimar los valores deeficiencia de los motores en operación bajo diferentes condiciones de carga. Para mejorarla estimación, se emplean además diferentes factores de corrección que consideranaspectos operacionales y ambientales.

La norma de ensayo internacional actualmente vigente es la IEC 60034-2-1, publicadael 10 de septiembre de 2007. Esta norma constituye la base de armonización de lasdiferentes normas de clasificación y etiquetado, permitiendo que se emplee una norma


14 Estudio de caso


Estudio de caso 15

única en los principales bloques económicos y evitando que el usuario tenga que optarentre esquemas de clasificación de eficiencia no comparables. Se incluyen tanto losmétodos de prueba de las anteriores normas de ensayo IEC (estándar europeo), comoel método IEEE 112B (estándar norteamericano). Asimismo, se incorpora el nuevo métodoEh-Star. Los métodos de ensayo están clasificados según su incertidumbre(High/Medium/Low).

Existe una diversidad de normas que permiten clasificar y etiquetar los motores segúnsu eficiencia. Las más conocidas son: el esquema de etiquetado Cemep, un acuerdo entrefabricantes europeos que establece tres categorías (Eff 1, Eff2, Eff3) para los motores enel rango de 1,1 a 90 kW, y la norma norteamericana Nema MG1-2006, que establece doscategorías (“Premium Efficient” y “Energy Efficient”) para los motores en el rango de 1 a500 HP.

La coexistencia de diferentes normas para clasificar motores –vigentes en distintas regioneso países– es un obstáculo a la libre competencia, confunde a los consumidores y elevalos costos de ensayo para los fabricantes o distribuidores. Para evitar estos y otrosinconvenientes, se desarrolló la norma internacional de clasificación de eficiencia paramotores trifásicos de jaula de ardilla IEC 60034-30, cuya primera edición se publicó el 22de octubre de 2008. Esta norma es complementaria a la norma de ensayo IEC 60034-2-1. Se espera que ella armonice la clasificación de eficiencia vigente en la Unión Europea,Estados Unidos y diversos países de Latinoamérica.

En la norma IEC 60034-30 se establecen tres clases de eficiencia energética: IE1, IE2 eIE3. Se ha previsto una categoría más exigente, IE4, aún no disponible comercialmente,para futuras ediciones de la norma 9, 10, 11. Las cuatro categorías son:

IE4 (Eficiencia Super Premium)

IE3 (Eficiencia Premium)

IE2 (Alta Eficiencia)

IE1 (Eficiencia Estándar)

Estas categorías consideran adaptaciones de aquellas pertenecientes a las clasificacionesactualmente vigentes. Se incluyen Eff1 y Eff2, adaptadas del esquema Cemep, comoasimismo EPAct (clase de eficiencia mínima vigente en Estados Unidos, equivalente a“Energy Efficient”) y Nema Premium.

El rango de potencia de los motores que pueden ser certificados (0,75-375 kW) es másamplio que el del esquema de etiquetado Cemep e incluye motores con velocidadescorrespondientes a 2, 4 y 6 polos, frecuencias nominales de 50 y 60 Hz, y voltaje nominalde hasta 1.000 V.

9 Brunner, C. U.(A + B International), APEC Workshop, Beijing, December2007 (revised July 2008).

10Brunner, C. U., MEPSA 2009,Sydney, February 2009.

11IEC, International Standard IEC60034-30, Ed. 1.0, October 2008.


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En Chile, la Superintendencia de Electricidad y Combustibles estableció, a través de laResolución Exenta N° 204112, la obligatoriedad de adoptar a partir del 4 de enero de 2010los Protocolos PE N° 7/01 y PE N° 7/01/02 en el área de Seguridad y en el área deEficiencia de Motores Trifásicos de Inducción Jaula de Ardilla, respectivamente. El protocoloPE N° 7/01/02 13 se basa en la norma de ensayo IEC 60034-2-1 y en la norma chilenade clasificación y etiquetado NCh 3086. El campo de aplicación del protocolo es restringido(0,75 kW hasta 7,5 kW) y se sustituyen las tablas de clasificación de eficiencia de la normaNCh 3086 por las tablas de clasificación de la norma IEC 60034-30 para 50 Hz.

En síntesis, en Chile se sigue la tendencia de armonización en un estándar internacionalúnico basado en la norma 60034-2-1 para los ensayos y la norma IEC 60034-30 para laclasificación en categorías de eficiencia energética. Las particularidades nacionales serefieren principalmente al diseño de la etiqueta –que es similar al de las normas declasificación y etiquetado de otros productos nacionales– y al campo de aplicaciónobligatoria, que es limitado.

12 SEC, Resolución ExentaN° 2041, 31 de diciembrede 2008.

13 SEC, PE N° 7/01/2,29 de diciembre de 2008.

Tanto la metodología de cálculo de la eficiencia como las mediciones deben ser adecuadasa las condiciones reales de operación de las plantas mineras. Algunas restricciones propiasdel entorno que se relevaron al seleccionar la metodología fueron:

Por consideraciones de costo, es preferible emplear instrumentos de incertidumbremedia, similares a los existentes en el mercado chileno para mediciones industriales.Es el caso de las mediciones realizadas por la empresa auditora Pearcy and Pearcy.

Los instrumentos de medición deben ser seguros, robustos, fáciles de usar y deben estar disponibles en el medio local, mediante adquisición o arriendo.

El método de medición no debe ser invasivo, esto es, no debe afectar la normaloperación de los procesos.

La alimentación de los motores no siempre es la óptima. Pueden existir variacionesen el voltaje de servicio del proveedor de energía o desequilibrio entre las fases,que afecten la eficiencia. Existen también otras variables del entorno, tales comola altura a la cual se encuentra la planta o la temperatura ambiente, que incidenen la eficiencia.

Algunos procesos pueden exhibir importantes oscilaciones en su carga o en susvariables, que se reflejan en el factor de carga de los motores. Los motoressometidos a grandes variaciones estarán dimensionados para su carga

máxima y no es esperable que los usuarios deseen correr riesgos reemplazándolospor motores redimensionados para una carga máxima inferior.

Por restricciones de costo, y siempre que sea posible, es deseable que los períodosde medición sean breves.

No existe una metodología única de medición y cálculo de la eficiencia de motoresen planta, que sea parte de normas internacionales, regionales o nacionales. Porello, se debía seleccionar una metodología confiable, conocida y aceptada


Estudio de caso 17

4. Metodología de medicióny cálculo de la eficiencia


18 Estudio de caso

internacionalmente, que se hubiese validado ampliamente en la industria y que estuviese respaldada por entidades de prestigio, publicaciones con citas a revistasde corriente principal o textos de especialistas reconocidos, y las normas que fuese posible aplicar o adaptar al caso.

Marco metodológico de referencia

Considerando los aspectos anteriores, se siguieron las recomendaciones del Departamentode Energía de Estados Unidos (DOE) a través de su documentación de uso público. Dichadocumentación recoge la experiencia de un conjunto de organismos de gobierno,instituciones, empresas y universidades de reconocido prestigio.

Las recomendaciones, que son de carácter general (guidelines), fueron complementadascon referencias a normas y publicaciones. Ellas no conforman un cuerpo rígido deinstrucciones, de modo que pueden ser adaptadas a las condiciones operacionales y ala información disponible del proceso.

Para la corrección del cálculo de la eficiencia según las condiciones operacionales yambientales a las que está sometido el motor, se empleó el conjunto de factores decorrección que forma parte del software Evamotor 1.0, desarrollado por el Programa deInvestigaciones en Energía de la Universidad de Chile (Prien) para el Centro de Promociónde Usos del Cobre (Procobre). Los factores de corrección son de uso público y las fórmulasempleadas se incluyen en el Anexo de este documento14.

Selección del conjunto de motores

El DOE recomienda la siguiente estrategia de selección15:

Dividir la planta en áreas y realizar una lista de los motores que podrían ser sustituidos.

Los motores que tengan un consumo importante de energía deben encabezar lalista.

Los motores pequeños que funcionan en forma intermitente deben situarse al final de la lista.

Se debe seleccionar motores que operen sobre un periodo prolongado de tiempo(al menos 2.000 horas al año).

Es preferible seleccionar motores con carga constante (no intermitente, cíclica ofluctuante).

Los motores estándar antiguos y/o rebobinados son los mejores candidatos parael reemplazo.

14 PROCOBRE / PRIEN, Selección económica y energéticamente eficiente demotores eléctricos EVAMOTOR 1.0, Manual delUsuario, Anexo A (1999).

15 U.S. Department of Energy, Energy management for motordriven systems (2000).

Los motores deben tener fácil acceso para realizar mediciones.

La placa de datos debe ser legible.

Se recomienda seleccionar motores no especiales.

En el Proyecto Piloto se adoptaron criterios muy similares. Se seleccionó un conjunto demotores según la siguiente estrategia:

Realizar un levantamiento del parque de motores eléctricos de la planta.

Dividir los motores por área de aplicación o tipo de carga asociada a motores.

Dividir los motores en sectores por tipo de alimentación (voltaje y frecuencia).

Identificar motores antiguos ya reparados (especialmente aquellos rebobinados).

Algunas de las recomendaciones del DOE no se pueden aplicar en ciertos procesosmineros. En general, las cargas tienen fluctuaciones, y no siempre está disponible todala información de placa. En el primer caso, las fluctuaciones inciden en la incertidumbrede la estimación de eficiencia y pueden afectar la rentabilidad; no obstante el proyectoaun puede ser económica, social o ambientalmente viable. En el segundo caso, el fabricanteo proveedor de motores puede proporcionar información adicional en base a lascaracterísticas que estén disponibles.

Otra consideración importante se refiere al rango de potencia de los motores: debeadecuarse al rango de motores de alta eficiencia disponible en el mercado, que a su vezdepende de si el motor será Nema o IEC y de las normas vigentes. Para motores IEC,descartando los motores muy pequeños, el rango adecuado en la época de inicio delproyecto era entre 7,5 y 90 [kW].

Las mejores prácticas

Al desarrollar un proyecto de sustitución de motores, es muy recomendable quesimultáneamente se realice un estudio de las condiciones del sistema de distribucióninterno de la planta, a través del cual se alimenta los motores. Entre la subestación y losmotores pueden existir caídas de tensión que producen pérdidas de eficiencia tanto enel sistema de distribución como en la operación de los motores. Otros aspectos, talescomo bajo factor de potencia, desequilibrio de las fases, distorsión armónica y sobretensiones,afectan también el rendimiento.

El adecuado dimensionamiento y posterior mantenimiento de los motores es también muyimportante. Si un motor falló, debido a la urgencia de su reposición pudo haber sidoreemplazado por otro de mayor potencia nominal, resultando con el correr del tiempo lapérdida del adecuado dimensionamiento de los motores y la degradación del factor de


Estudio de caso 19


20 Estudio de caso

potencia del sistema motriz. También pueden ocurrir la pérdida de información de la placacaracterística o del historial de reparaciones, o prácticas inadecuadas de mantenimiento.

Para mejorar la eficiencia del sistema motriz completo es muy importante evaluar todosestos aspectos, un proyecto de sustitución de motores es una muy buena oportunidadde desarrollar buenas prácticas. Las mismas mediciones realizadas para estimar laeficiencia son de utilidad para realizar un diagnóstico de las condiciones de operación delos motores. La implementación de medidas de gestión y buenas prácticas, simultáneamentecon la substitución de motores, puede asimismo mejorar la rentabilidad del proyecto.

No obstante, en el Proyecto Piloto se deseaba evaluar las ganancias en eficiencia comoresultado de la sustitución de motores, independientemente de otros factores. Por ello nose consideró el desarrollo de las mejores prácticas y ellas no son tratadas en estedocumento. Para mejorar las condiciones operacionales y de gestión de los sistemasmotrices, se recomienda consultar la guía del DOE para el desarrollo de proyectos desistemas motrices eficientes, que incluye desde aspectos de gestión hasta recomendacionespara implementar las mejores prácticas de mantenimiento16.

Método de estimación de la eficiencia

La eficiencia de un motor eléctrico no es medida directamente, sino que se estima a partirde la medición de variables eléctricas del motor. Es de interés medir también la intensidadenergética, esto es, el cuociente entre cantidad de producto producido y energía eléctricaconsumida por el motor. Sin embargo, esta última información –que se refiere a variablesdel proceso– no siempre está disponible en forma simultánea con las mediciones de lasvariables eléctricas. En el caso del Proyecto Piloto, se estimó la eficiencia de los motoresantiguos y se comparó con la eficiencia de los motores nuevos, bajo condiciones normalesde operación de los procesos.

Existen diversos métodos para estimar la eficiencia de un motor. Ellos difieren en suincertidumbre y en su grado de invasividad. La invasividad es el grado de perturbaciónque produce la medición, sobre la normal operación del proceso.

Los métodos más invasivos son también los de menor incertidumbre, y se emplean parael ensayo de los motores que se certifican bajo norma. Este tipo de ensayos tiene un altocosto, ya que debe disponerse de un laboratorio con instalaciones especiales y equiposde medición onerosos. En el caso de los ensayos de laboratorio bajo norma, aunqueexisten varias alternativas para seleccionar el método de ensayo, cada uno de ellos seencuentra estrictamente regulado.

En el caso de las mediciones efectuadas en procesos, en cambio, existen solo directricescomo la del DOE. Por ello existe una diversidad de métodos de ensayo y cálculo de losfactores de corrección que deben considerarse para la estimación de la eficiencia. Cadafabricante o consultor tiene su propia variante de la metodología de medición y cálculo,basada en la experiencia acumulada de ensayos de diseño o de casos de aplicación.



Estudio de caso 21

También existen numerosos programas para estimar la eficiencia, que permiten efectuarlos cálculos posteriores a las mediciones. Algunos de ellos son de uso general e incluyenbases de datos de motores de varios fabricantes, como el MotorMaster+ o el Imssa; otrosson ofrecidos por los fabricantes de motores. Los más sofisticados emplean fórmulaspatentadas y se complementan con dispositivos electrónicos especialmente diseñados,lo que eleva el costo de los equipos de medición.

Para estimar la eficiencia de un motor operando en planta, es deseable que el métodoseleccionado sea de muy baja invasividad y que se pueda emplear un instrumento demedición robusto y de costo no muy elevado.

Los tres métodos de baja invasividad más conocidos son: el método de la potencia deentrada, el método de las corrientes y el método del deslizamiento. Estos métodos seemplean para inferir el factor de carga –esto es, la fracción de la potencia nominal a laque está operando el motor con carga–, que a su vez se emplea para calcular la eficiencia.De los tres, el DOE recomienda el método de la potencia de entrada, porque es el demenor incertidumbre. Este método permite lograr un buen compromiso entre costo eincertidumbre, ya que a menor incertidumbre, mayor costo de medición.

Las condiciones de operación del motor deben ser consideradas también, ya que influyenen su eficiencia. Las fórmulas para los factores de corrección empleadas en el ProyectoPiloto, que se incluyen en el Anexo, consideran aspectos operacionales, ambientales yel estado del motor, tales como: carga a la que está sometido el motor, voltaje diferentedel nominal, desequilibrio de tensión o corriente en las fases y número de rebobinadosde los motores existentes. El cálculo de la eficiencia es corregido según dichos factores.

Para el Proyecto Piloto, se empleó el método de la potencia de entrada, que se complementócon cálculos basados en los datos de los motores de alta eficiencia proporcionados porel fabricante WEG y con los factores de corrección anteriormente mencionados.

Método de la potencia de entrada

El método consiste en determinar el factor de carga a partir de la medición de la potenciade entrada. Con este factor, se obtiene la eficiencia desde una curva proporcionada porel fabricante o interpolada a partir de los datos proporcionados por éste, para distintosfactores de carga: 1 (100% o carga nominal), 0.75 (75%) y 0.5 (50%). En el caso de losmotores estándar en operación, si solo se dispone de la eficiencia nominal, se puedeemplear una fórmula de cálculo –el factor de corrección por carga señalado en el Apéndice-para inferir la curva a partir de ese dato. Si no se dispone de información de placa, esposible emplear una tabla de valores basada en un promedio entre fabricantes, como laproporcionada por el DOE17.La potencia de entrada puede ser obtenida directamente de un analizador de potencia,o puede calcularse a partir de mediciones de tensión y corriente, como

(5)



22 Estudio de caso

donde

: Potencia trifásica medida [kW].: Voltaje RMS promedio entre líneas, de las 3 fases (Vab, Vbc, Vca), [V].: Corriente RMS promedio de las 3 fases [A].: Factor de potencia (adimensional).

La potencia de entrada nominal a plena carga se calcula como

donde

: Potencia nominal de entrada [kW].: Potencia nominal [HP].: Eficiencia nominal (adimensional).

La carga se obtiene como

donde

:Potencia de salida como % de la potencia nominal [kW].: Potencia trifásica medida [kW].: Potencia nominal de entrada [kW].

La ecuación (7) es una aproximación de la carga mecánica, que se calcula como la razónentre la potencia mecánica (en el eje del motor en operación) y la potencia nominal, en %.Esta aproximación se usa inicialmente, para evitar la medición de la potencia mecánicaen el eje. Una vez determinada la eficiencia, se sustituye la ecuación (7) por unaaproximación mejor, como se indica en los párrafos siguientes. También suele emplearseel factor de carga, que se define como la razón adimensional entre la potencia mecánicadel motor en operación y la potencia nominal.

Con el valor de la carga calculado en (7), se determina la eficiencia a partir de la curvade eficiencia correspondiente al motor considerado y se efectúan correcciones considerandoun factor de corrección debido a la degradación de la eficiencia por sucesivos rebobinados,si el motor es usado, más factores de corrección correspondientes a condicionesoperacionales y ambientales a las que está sometido el motor en la planta.

Con el valor corregido de la eficiencia, se recalcula la potencia mecánica de salida comoel producto entre la potencia eléctrica de entrada y la eficiencia, y se corrige la estimación

(6)

(7)


Estudio de caso 23

de la carga, definida esta vez como el porcentaje de la potencia mecánica en el eje sobrela potencia nominal, ambas en [HP]. Con esta nueva estimación de la carga se obtienela eficiencia corregida.

Factores de corrección

El rendimiento puede corregirse considerando las siguientes condiciones de operacióny ambientales que afectan la eficiencia del motor18:

Voltaje de alimentación sobre o bajo la tensión nominal. La corrección es válida para tensiones inferiores a 110% de la tensión nominal, por lo que no se considerael fenómeno de saturación magnética del motor.

Voltajes o corrientes distintos en cada uno de los tres devanados del motor. Estacondición es conocida como desequilibrio –o desbalance– de voltajes o corrientes,respectivamente.

Factor de carga. Es habitual que el motor opere con carga distinta de la nominal.La eficiencia depende de la carga y sigue una curva característica que se aproximaa una parábola.

Temperatura ambiente. Ésta afecta la temperatura de los devanados del motor.

Altura sobre el nivel del mar. La altura de la planta donde está instalado el motorafecta la transferencia de calor de las superficies externas del motor al medio ambiente.

Número de rebobinados del motor. El rendimiento se reduce entre un 1% y 2% cada vez que se rebobina el motor. En el proyecto se asumió una reducción de 1,5% por cada rebobinado.

Las fórmulas para los factores de corrección 18 empleados se indican en el Anexo.Aunque es posible considerar todos estos factores de corrección, la documentación delDOE recomienda:

Corregir cualquier desequilibrio de tensión superior a 1%, considerando que se pone en riesgo la vida útil del motor.

Corregir sobre o subtensiones superiores a 5 % en el voltaje de alimentación delmotor.

Si los desequilibrios y las sobre o subtensiones son despreciables, no es necesario emplearfactores de corrección para calcular los efectos de estas dos condiciones que desmejoranla eficiencia de los motores. Es preferible mantener en buenas condiciones el sistema dedistribución interno de la planta.

18 Procobre/ Prien, Selección económica y

energéticamente eficiente demotores eléctricosEVAMOTOR 1.0, Manual delUsuario, Anexo A (1999).


24 Estudio de caso

Es por ello que la metodología del DOE no indica factores de corrección para desequilibrioso sobre y subtensiones. En el Proyecto Piloto se asumió que los desequilibrios y lastensiones sobre o bajo el valor nominal no necesariamente tendrían un efecto despreciable,por lo que sí se emplearon los factores de corrección indicados en el Anexo. Las excepcionesse indican a continuación.

No se emplearon factores de corrección por diferencia de frecuencia de alimentación–ésta es despreciable–, por altura –ya estaba considerada en las especificaciones de losmotores–, ni temperatura ambiente –no fue registrada durante las auditorías–.

En el caso de la temperatura ambiente, el factor de corrección es igual a uno para unatemperatura ambiente de 40 grados Celsius; por lo tanto el no considerar este factor esequivalente a asumir que la temperatura ambiente durante las mediciones era de 40ºC.El factor puede incluirse si la diferencia respecto de ese valor es significativa. En el casodel Proyecto Piloto, la temperatura fue siempre inferior a 40ºC, de modo que la eficienciareal al existir diferencias de temperatura es mayor que la calculada –esto es, la estimaciónes conservadora–.


Estudio de caso 25

5. Metodología para laevaluación económica

La metodología de referencia del DOE recomienda evaluar los proyectos de eficienciaenergética de sistemas motrices en base al período de recuperación simple, tambiénllamado payback simple. Esta forma de evaluación es bastante común en proyectos deeficiencia energética y consiste en calcular el período de tiempo necesario para recuperarla inversión inicial o los costos incrementales de la inversión, en base a los ahorrosgenerados por el menor gasto en energía y potencia. A dicho período se le denominapayback simple. Por simplicidad, los valores de los ahorros anuales no se actualizan alvalor presente. Se espera que el payback de una inversión atractiva sea inferior a tresaños; por lo tanto, en la comparación de diferentes alternativas no se comete un errorapreciable.

La metodología del DOE19 considera el cálculo de los ahorros separados por energía ydemanda. Como en las empresas mineras chilenas es una práctica común emplear elprecio monómico de la energía eléctrica, se adaptó la metodología para realizar el cálculosensibilizado según tres valores del precio monómico, proporcionados por el Coordinadordel Proyecto Piloto, para los casos pesimista, base y optimista. Los valores empleadosen cada caso fueron US$ 50 /MWh, US$ 100 /MWh y US$ 150 /MWh, respectivamente.Es de interés notar que, si la empresa posee o desea implementar un sistema de gestióno control de la demanda, se debe calcular separadamente los ahorros por energía y pordemanda.

A continuación se indican las fórmulas del DOE para el cálculo del ahorro19 y la fórmulamodificada para el precio monómico.

La reducción de la demanda es calculada mediante la expresión


, (8)

donde:

Reducción de demanda: Ahorro en demanda, debido al aumento de la eficiencia, en [kW].


26 Estudio de caso

: Potencia nominal, en [HP].Carga: Potencia de salida, como porcentaje de la potencia nominal. Si se especifica el

factor de carga (Potencia de salida / Potencia nominal [0/1]) en lugar de la carga,la eficiencia también se especifica en tanto por uno [0/1].

: Eficiencia de un motor estándar en operación, en %.: Eficiencia de un motor eficiente en operación, en %.

La energía ahorrada en un año es calculada como

Energía ahorrada = Reducción de demanda x Horas , (9)

donde:

Energía ahorrada: Energía eléctrica anualmente ahorrada, en [kWh].Reducción de demanda: Reducción de la demanda, debido al aumento de la eficiencia, en [kW].Horas: Número de horas de operación del motor, en un año.

El ahorro anual en dinero, por demanda y energía, es

Ahorro anual = (Energía ahorrada x Costo energía) (10)+ (Reducción de demanda x 12 x Costo mensual por demanda) ,

donde:

Ahorro anual: Ahorro anual en dinero, por demanda y energía, en US$.Energía ahorrada: Energía eléctrica anualmente ahorrada, en [kWh].Costo energía: Costo de cada [kWh] de energía, en US$.Reducción de demanda: Reducción de la demanda mensual, debido al aumento de la

eficiencia, en [kW].Costo mensual por demanda: Costo mensual por cada [kW] de demanda, en US$.

Si se emplea el precio monómico de la energía eléctrica, la ecuación (10) se simplifica,obteniéndose para el ahorro anual la siguiente expresión:

Ahorro anual = Energía ahorrada x Costo energía, (11)

donde:

Ahorro anual: Ahorro anual en dinero, por energía, en US$.Energía ahorrada: Energía eléctrica anualmente ahorrada, en [kWh].Costo energía: Precio monómico por cada [kWh] de energía, en US$.


Estudio de caso 27

Es usual también, expresar la energía eléctrica anualmente ahorrada en [MWh]; en talcaso, se especifica el precio monómico por cada [MWh] de energía, en US$. Se empleóla ecuación (11) en el cálculo de los ahorros del proyecto.

En el caso de cargas de tipo centrífugo, podría ocurrir que, debido a la mayor eficienciadel motor, la velocidad angular de la carga se alterase ligeramente después de sustituirel motor estándar por uno eficiente. Como no siempre se realiza la medición de la velocidadangular en la auditoría ex-ante y ex-post, el DOE recomienda especificar el nuevo motorde modo que la velocidad angular se mantenga en la nueva condición de carga. Laeventual variación de velocidad afecta el cálculo del payback, pero no el de las eficiencias.

En las auditorías ex-ante y ex-post no se midieron las eventuales variaciones de velocidad,pero se estimaron las variaciones en la carga. Hubo variaciones en la carga, debido acaracterísticas propias de los procesos. El factor de carga fue estimado en cada caso.


Estudio de caso 29

6. Auditorías ex-ante y ex-post

Las mediciones en las que se basan los cálculos de las auditorías ex-ante y ex-post seencuentran documentadas en la Revisión B del Informe Final de las Auditorías Ex-Antey Ex-Post del Proyecto Piloto, entregado por la empresa consultora Pearcy & Pearcy20.Los cálculos correspondientes a la eficiencia, a los ahorros de energía y a la evaluacióneconómica fueron realizados por la Universidad de Santiago.

Objetivos

En base a las normas de eficiencia vigentes, realizar auditorías ex-ante y ex-posta los motores que participan en el proyecto piloto "Reemplazo de Motores en Empresas de la Minería de Cobre en Chile", determinando los consumos de energía y la eficiencia de cada uno de ellos antes y después de efectuar el reemplazo de motores estándar por motores eficientes.

Alcances

Efectuar auditorías ex-ante y ex-post a cada uno de los motores que participan en el proyecto, con personal e instrumentos externos a las empresas mineras participantes y a la empresa proveedora de motores de alta eficiencia.

Seleccionar y adaptar una metodología para el cálculo de la eficiencia y el cálculode los ahorros, previamente validada en la industria.

Validar las mediciones y alternativas de reemplazo de motores de la empresa proveedora de motores de alta eficiencia, WEG.

Calcular los ahorros de energía obtenidos a partir de las mediciones en los motoresreemplazados con los resultados de las mediciones realizadas en los motores demayor eficiencia propuestos e instalados por WEG.

Realizar la evaluación económica ex-ante y ex-post.

Divulgar y obtener conclusiones sobre los resultados y la metodología de medición.

20 Pearcy & Pearcy Consultoríay Proyectos, Proyecto piloto reemplazo de motores eléctricos en empresas de laminería de cobre en Chile: Mediciones auditoría Ex Antey Ex Post, informe final,Rev. B (2009).


30 Estudio de caso

Adaptación y aplicación de la metodología

Los procesos están sometidos a cargas y condiciones operacionales no siempre constantes,por lo que la comparación directa de consumos generalmente no es factible. Los consumosex-ante y ex-post pueden ser deducidos y comparados a partir del cálculo de la eficienciaantes y después de sustituir el motor (ex-ante y ex-post). Como se mencionó en lassecciones anteriores, existen diferentes metodologías de medición y cálculo de la eficiencia.Si se emplean métodos distintos, los resultados no son directamente comparables debidoa diversos factores, tales como supuestos para el cálculo, exactitud de las mediciones ycaracterísticas del método de cálculo. Debido a ello, diferentes proveedores de tecnologíao consultores podrían obtener resultados distintos, aún cuando sus mediciones y cálculosestén correctos.

A falta de una norma internacional, a partir de una adaptación de la metodología del DOEy de los factores de corrección señalados en el Apéndice, se propuso la metodología decálculo de la eficiencia descrita en la Sección 4, como una forma de contrastar los resultadosen base a metodologías y supuestos similares. Se sugirieron algunos ajustes a lametodología, así como una forma de presentación detallada de los resultados que permiteevidenciar el aumento de eficiencia, el ahorro anual y el payback de cada motor,correlacionando éstos con los factores de mayor relevancia.

De este modo se armonizó las diferentes metodologías, se identificó los factores queinciden en eventuales diferencias de resultados y se obtuvo conclusiones sobre lascondiciones más favorables para la sustitución de motores.

Como base de cálculo se utilizaron los datos de las mediciones obtenidas por el consultorPearcy & Pearcy. Para las correcciones del cálculo de la eficiencia se empleó el conjuntode fórmulas del Apéndice. Los factores de corrección considerados fueron los siguientes:carga diferente de la nominal, voltaje diferente del nominal, desequilibrios de tensionesy de corrientes de fase, y número de rebobinados.

Para la determinación de la eficiencia de los motores nuevos, se emplearon las curvascompletas de eficiencia proporcionadas por la empresa WEG.

Considerando su antigüedad, se asumió que los motores antiguos son motores estándary se seleccionó las correspondientes fórmulas del Apéndice.

En el caso de los motores proporcionados por la empresa WEG, el factor de carga y laeficiencia con carga se determinaron directamente a partir de las curvas de eficienciaversus carga proporcionadas por la empresa WEG. Este procedimiento es más exactoque realizar la corrección mediante el factor de corrección de carga indicado en el Apéndice.

Dicho factor de corrección se empleó en el caso de los motores antiguos, para los queno se disponía de las curvas de eficiencia.


Estudio de caso 31

La evaluación de los ahorros de energía y la evaluación económica se realizó individualmentepara cada uno de los motores, lo que permite destacar la incidencia del factor de carga.Para la evaluación económica se consideraron dos escenarios: con costo de instalacióny sin costo de instalación, donde los costos de instalación son los indicados por el auditorPearcy & Pearcy.

El factor de planta es igual a 0,96. En aquellos casos en que el motor opera con otromotor de respaldo, el factor de planta es igual a 0,5. El cálculo del payback se sensibilizóen relación al precio monómico de la energía eléctrica, previamente definido por elcoordinador del Proyecto Piloto: US$ 150 / MWh en el caso optimista, US$ 100 / MWhen el caso base y US$ 50 / MWh para el caso pesimista.

Instrumentación

El auditor Pearcy & Pearcy empleó un analizador de red Circutor AR.5. La precisión enla medición de las principales variables es la siguiente:

Tensión: 0,5%.Corriente: 0,5%.Potencia: 1,0%.

Resultados en Anglo American, División El Soldado

Se evaluó la eficiencia en diez motores. Nueve de ellos pertenecen al área de FlotaciónPre-Rougher y uno a las celdas de Flotación de Escoria.

Los motores –de partida directa– tienen características de placa similares, indicadas enla Tabla 2. Se realizaron dos mediciones. En la auditoría ex-ante se midieron los diezmotores antiguos. Ocho de ellos fueron reemplazados por motores nuevos de alta eficiencia,cuyas variables se midieron ex-post. Dos motores no fueron reemplazados, con la finalidadde que pudiesen servir como referencia o línea-base21. La eficiencia nominal de losmotores antiguos se calculó a partir del factor de potencia indicado en la placa. Debenotarse que los motores de alta eficiencia poseen conductores de mayor sección, conmenor resistividad; por lo tanto son más inductivos y su factor de potencia nominal esmenor.

21 La comparación directa de consumos se incluye en el documento Pearcy & Pearcy Consultoría y Proyectos, Proyecto piloto reemplazo demotores eléctricos en empresas de la minería de cobre en Chile: Mediciones auditoría Ex Ante y Ex Post, informe final, Rev. B (2009). En el presente documento, lacomparación directa se ha excluido, porque se trata de una metodología experimental.Sí se incluye -en las siguientessecciones- el cálculo indirectode dicho consumo, basado enla metodología del DOE. De este modo, se evitan las dificultades asociadas a comparar consumos con diferente factor de carga, circunstancia inevitable en procesos con carga variable.


32 Estudio de caso

Tabla 2. Datos de placa de los motores Percy & Percy22.

La medición se realizó en el Centro de Control de Motores (CCM). Los datos se registraronen un notebook empleando un cable serial y el software Power Vision v.1.7 del analizadorde red Circutor AR.5. En la Figura 4 se muestra la instrumentación empleada en lasmediciones


Figura 4. Instrumentación empleada en lasmediciones22.

Potencia Nominal (HP)Voltaje Nominal (V)Corriente Nominal (A)Factor de Potencia NominalRendimiento Nominal (%)Frecuencia (Hz)Número de FasesVelocidad Nominal (RPM)DiseñoClase de AislaciónNúmero dimensionalFactor de servicioAlza de Temperatura (°C)

2538035,80,8692503

1470BA

324UContinuo

40

2538036,70,8293,4503

1470N.D.

F180M

Continuo40

Características MotorAntiguo

MotorNuevo


Estudio de caso 33

Evaluación económica

Los parámetros generales de la evaluación económica se definieron a partir de uncuestionario realizado por Pearcy & Pearcy y respondido por personal de la Planta ElSoldado. Dichos parámetros se indican en la Tabla 3.

Tabla 3. Parámetros generales para la evaluación económica23.

La Universidad de Santiago realizó un cálculo detallado para cada motor y conjunto demotores, de la eficiencia, de los ahorros y del payback simple, sensibilizado en relaciónal precio de la energía.Se analizaron tres casos:

Caso base (US$ 100 / MWh).Caso optimista (US$ 150 / MWh).Caso pesimista (US$ 50 / MWh).

Los valores entre paréntesis indican el precio monómico de la energía en cada caso. Elfactor de planta, 96%, se mantuvo constante en los tres casos.

Resultados de la evaluación ex-ante

Las Tablas 4 y 5 muestran los resultados de los cálculos ex-ante de la Universidad deSantiago en los escenarios sin y con costo de instalación, respectivamente. Se indicanlas variaciones de eficiencia, reducción de demanda –o ahorro de potencia activa––,ahorro de energía anual, ahorro anual en dólares y payback pesimista, base y optimista,para cada uno de los motores.

El ahorro anual indicado es el correspondiente al caso base, calculado con un costo deenergía de US$ 100/MWh.


Vida útil del proyectoAños de servicio de los motoresexistentesIntervalo entre rebobinadosCosto de rebobinado de cada motorCosto de mano de obra por reemplazodel motorCosto del motor nuevo sin descuento% de descuento por cantidad% de descuento por entrega delmotor actualCosto del motor nuevo con descuentos

15 años37 años

8 añosUS$ 600US$ 200

US$ 1591No disponible

19

US$ 1289


34 Estudio de caso

Tabla 4. Evaluación ex-ante de reemplazo en escenario sin costo de instalación (N.D.: No definido).

PM_A142

PM_B241

PM_B242

PM_B243

PM_B251

PM_B252

PM_B253

PM_B261

PM_B262

PM_B263

Promedio

Total

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

0,527

0,167

0,167

0,209

0,137

0,135

0,138

0,126

0,162

0,148

0,19

4,0

-7,6

-7,6

-14,6

-11,6

-11,5

-11,5

-12,6

-8,9

-10,6

-9,25

-0,490

-0,422

-0,422

-1,048

-0,608

-0,595

-0,602

-0,639

-0,495

-0,572

-4,913

4124

-3552

-3548

-8812

-5114

-5003

-5061

-5373

-4167

-4809

-41315

4,38

-10,92

-10,88

-22,12

-18,59

-18,51

-18,33

-21,00

-13,14

-16,37

-14,66

412,40

-355,23

-354,79

-881,23

-511,45

-500,30

-506,07

-537,30

-416,67

-480,91

-4131,6

1489

1489

1489

1489

1489

1489

1489

1489

1489

1489

14890

7,22

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

3,61

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

2,41

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

Tabla 5. Evaluación ex-ante de reemplazo en escenario con costo de instalación (N.D.: No definido).

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

PM_A142

PM_B241

PM_B242

PM_B243

PM_B251

PM_B252

PM_B253

PM_B261

PM_B262

PM_B263

Promedio

Total

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

0,527

0,167

0,167

0,209

0,137

0,135

0,138

0,126

0,162

0,148

0,19

4,0

-7,6

-7,6

-14,6

-11,6

-11,5

-11,5

-12,6

-8,9

-10,6

-9,25

-0,490

-0,422

-0,422

-1,048

-0,608

-0,595

-0,602

-0,639

-0,495

-0,572

-4,913

4124

-3552

-3548

-8812

-5114

-5003

-5061

-5373

-4167

-4809

-41315

4,38

-10,92

-10,88

-22,12

-18,59

-18,51

-18,33

-21,00

-13,14

-16,37

-14,66

412,40

-355,23

-354,79

-881,23

-511,45

-500,30

-506,07

-537,30

-416,67

-480,91

-4131,6

1289

1289

1289

1289

1289

1289

1289

1289

1289

1289

12890

6,25

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

3,13

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

2,08

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO


Estudio de caso 35

Resultados de la evaluación ex-post

Las Tablas 6 y 7 muestran los resultados de la evaluación ex-post de la Universidad deSantiago en los escenarios sin y con costo de instalación, respectivamente. Se excluyenlos motores del agitador A142 –quedó fuera de servicio y no fue medido ex-post por elauditor– y de los agitadores B242 y B243, que no fueron reemplazados

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

PM_B241

PM_B251

PM_B252

PM_B253

PM_B261

PM_B262

PM_B263

Promedio

Total

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

0,204

0,186

0,167

0,203

0,157

0,158

0,199

0,18

-5,9

-7,2

-8,6

-5,9

-9,6

-9,4

-6,5

-7,59

-0,369

-0,428

-0,485

-0,366

-0,527

-0,521

-0,400

-3,096

-31,01

-3603

-4076

-3078

-4435

-4381

-3363

-26037

-1,99

-2,32

-2,62

-1,98

-2,85

-2,82

-2,16

-2,39

-310,07

-630,32

-407,57

-307,80

-443,47

-438,10

-336,32

-2603,7

1489

1489

1489

1489

1489

1489

1489

10423

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

Tabla 6. Evaluación ex-post de reemplazo en escenario sin costo de instalación (N.D.: No definido).

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO

PM_B241

PM_B251

PM_B252

PM_B253

PM_B261

PM_B262

PM_B263

Promedio

Total

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

0,204

0,186

0,167

0,203

0,157

0,158

0,199

0,18

-5,9

-7,2

-8,6

-5,9

-9,6

-9,4

-6,5

-7,59

-0,369

-0,428

-0,485

-0,366

-0,527

-0,521

-0,400

-3,096

-31,01

-3603

-4076

-3078

-4435

-4381

-3363

-26037

-1,99

-2,32

-2,62

-1,98

-2,85

-2,82

-2,16

-2,39

-310,07

-630,32

-407,57

-307,80

-443,47

-438,10

-336,32

-2603,7

1289

1289

1289

1289

1289

1289

1289

9023

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

N.D.

Tabla 6. Evaluación ex-post de reemplazo en escenario sin costo de instalación (N.D.: No definido).


36 Estudio de caso

Conclusiones para el caso de Anglo American, Planta El Soldado

En el caso de Anglo American, existían varias restricciones y condiciones operacionalesque hacían menos precisa la evaluación, y que condicionaban el hecho de que,particularmente en este caso, se obtuviese una evaluación económica negativa.Como se mencionó anteriormente, en el Proyecto Piloto no estaba previsto revisar eldiseño, sino sustituir motores estándar por motores eficientes de igual potencia nominal.El factor de carga, calculado después de realizar las mediciones, resultó ser muy inferioral mínimo previsto (0,5) cuando el Prien propuso una selección inicial de motores –selecciónque posteriormente fue alterada–.

De acuerdo a la información sobre el proceso, proporcionada por la empresa AngloAmerican, el bajo factor de carga es consecuencia de una condición de diseño que permiteque existan cambios en la densidad de la pulpa.

Aun así, el factor de carga es extremadamente bajo y podría estar ocurriendo alguna delas condiciones siguientes: a) el proceso tiene variaciones de carga demasiado importantes,que incidirían en una operación no óptima de los propios procesos y una gestión inadecuadade la demanda de potencia eléctrica, o b) el factor de seguridad aplicado es demasiadoalto. Una tercera alternativa es que, efectivamente, existan restricciones que impidanmejorar el factor de carga.

De allí que la Universidad de Santiago sugiera que la empresa revise dicho diseño a partirde criterios teóricos o prácticos, ya que cuando los factores de carga son muy bajos, serecomienda redimensionar los motores24 –si las condiciones de diseño y las restriccionesoperacionales lo permiten, hay que agregar–. Sin efectuar un estudio de las condicionesde carga a las que está sometido el motor, no es posible afirmar si existesobredimensionamiento, pero sí se puede decir que los motores se encuentran sometidosa un régimen de operación en el que son muy ineficientes.

En el Proyecto Piloto no estaba previsto redimensionar motores ni revisar el diseño. Sinun estudio previo no es posible determinar si sería factible ajustar la potencia nominal delos motores. Es por ello que la recomendación final es que, de ser factible, se realicedicho estudio.

Para ello existen dos opciones: un diseño teórico a partir de criterios del procesohidrometalúrgico –que en términos de costo y de menor tiempo requerido es lo másadecuado–, o un seguimiento experimental de la carga durante un período prolongado,bajo diferentes condiciones de carga.

El bajo factor de carga encontrado incidió, además, en una menor precisión en el cálculode la eficiencia. Debido a la característica no lineal de la curva de eficiencia de los motores,el método de medición es más sensible a los errores si el factor de carga es bajo.



Estudio de caso 37

Otro aspecto que influyó en una menor exactitud del cálculo, fue el tipo de informacióndisponible sobre los motores antiguos, fabricados en una época en que no existíanespecificaciones de eficiencia. Solo se disponía de la información de placa, que permitíadeducir la eficiencia nominal a partir del factor de potencia nominal. A partir de dichaeficiencia nominal y el empleo de la fórmula especificada en el Apéndice, se extrapoló lacurva de eficiencia para los motores antiguos.

Otra condición inicial del proyecto, que desfavorece su rentabilidad en el caso de AngloAmerican, fue que los motores antiguos eran dimensionalmente compatibles con motoresdel estándar europeo. El criterio de sustitución de la empresa WEG es reemplazar losmotores estándar por el modelo de alta eficiencia que sea dimensionalmente compatible.Este criterio condicionó la elección de un motor de la clase más alta del estándar europeo(EFF 1) en lugar del motor más eficiente disponible para esa marca (motor clase NemaPremium, del estándar norteamericano). Debe notarse, no obstante, que el bajo factor decarga era lo más determinante para la evaluación económica y que, aun en el caso deemplearse un motor más eficiente, el payback hubiese sido poco atractivo.

El criterio de sustitución de WEG, de reemplazar motores estándar por motores de unaclase dimensionalmente compatible, es válido desde el punto de vista de la evaluacióneconómica, ya que de ese modo se reducen al mínimo los costos de instalación. Si, porel contrario, lo más determinante en la toma de decisiones fuese aumentar la eficienciao reducir emisiones de carbono, debería seleccionarse el motor más eficiente disponible–en este caso, un motor del tipo Nema Premium–.

En la etapa final no es factible volver a las condiciones iniciales previas a la sustitución,pero sí es posible realizar una recomendación metodológica para proyectos futuros:efectuar una estimación inicial aproximada de la carga y, si ésta corresponde con unaeficiencia baja del motor de alta eficiencia, para el reemplazo estudiar el posibleredimensionamiento considerando las restricciones operacionales y de diseño. Si no esposible redimensionar los motores, se recomienda no reemplazarlos.

Resultados en Minera Escondida, Planta Los Colorados

El estudio se llevó a cabo en la Planta Concentradora Los Colorados, de la empresaminera Escondida. En dicha planta se analizaron diez motores de la línea de flotación Nº10 del área Scavenger. Los motores –de partida directa–, tienen características similares,que se indican en la Tabla 8. Cada uno de ellos acciona un agitador a través de un sistemade poleas y correas.

Potencia Nominal (*)Voltaje Nominal (V)Corriente Nominal (A)Factor de Potencia NominalRendimiento Nominal (%)Frecuencia (Hz)Número de FasesVelocidad Nominal (RPM)DiseñoClase de AislamientoNúmero dimensionalAltura (pies)Factor de servicioAlza de Temperatura (°C)

60 (HP)46072

0,85N.D.503

980N.D.N.D.405T100361,1540

45 (kW)46071

0,8593,6503

985N.D.

F250S/M104981,1540

Características MotorAntiguo

MotorNuevo


38 Estudio de caso

Figura 5. Línea de Flotación Nº 10 del área Scavenger25.

Tabla 8. Especificaciones de los motores de alta eficiencia instalados.Los valores nominales de potencia, voltaje, corriente, factor depotencia y rendimiento son los proporcionados en la hoja de datosentregada por el fabricante. Los restantes valores son los indicadosen la placa.


Debido a la existencia de condiciones anormales en el proceso, el auditor excluyó losdatos correspondientes al motor del Agitador 3.La medición se realizó en la sala de los CCM, como se ilustra en la Figura 6. Los datosse registraron en un notebook por medio del software Power Vision v. 1.7 del analizadorde red Circutor AR.5.


Estudio de caso 39

Figura 6. Instrumentacióninstalada en la sala de losCCM26.


Los parámetros generales de la evaluación económica se definieron a partir de uncuestionario realizado por Pearcy & Pearcy y respondido por personal de la Planta LosColorados, de Minera Escondida. Dichos parámetros se indican en la Tabla 9.

Tabla 9. Parámetros generales para la evaluación económica

También en este caso, la Universidad de Santiago realizó una evaluación técnico-económicay el cálculo del payback obtenido para cada motor y conjunto de motores, a partir de lasmediciones de Pearcy & Pearcy.

La evaluación se sensibilizó en relación al precio monómico de la energía, indicado entreparéntesis, para tres casos:

Vida útil del proyectoAños de servicio de los motoresexistentesIntervalo entre rebobinadosCosto de rebobinado del motorCosto de mano de obra por reemplazodel motorCosto del motor nuevo sin descuento% de descuento por cantidad% de descuento por entrega delmotor actualCosto del motor nuevo con descuentos

15 años18 años

8 añosUS$ 1530US$ 640


19

US$ 3494


40 Estudio de caso

Tabla 10. Evaluación ex-ante de reemplazo en escenario sin costo de instalación.


El factor de planta, 96%, se mantuvo constante en los tres casos.


Los motores de los agitadores números 1 y 6 no fueron cambiados por motores eficientes.La finalidad del proyecto, al no reemplazarlos, fue que sirviesen para la línea base decomparación directa de consumos. Las variables del motor del agitador número 7 nofueron registradas por el auditor, debido a una falla que afectó el motor, quedando éstedetenido.

Las Tablas 10 y 11 muestran los resultados de los cálculos ex-ante de la Universidad deSantiago en los escenarios sin y con costo de instalación, respectivamente. Se indicanlas variaciones de eficiencia, reducción de demanda –o ahorro de potencia activa–, ahorrode energía anual, ahorro anual en dólares y payback pesimista, base y optimista, paracada uno de los motores.

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Agitador 1

Agitador 2

Agitador 3

Agitador 4

Agitador 5

Agitador 6

Agitador 8

Agitador 9

Agitador 10

Promedio

Total

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

0,703

0,608

0,545

0,584

0,765

0,700

0,723

0,556

0,613

0,64

4,6

4,4

4,4

4,4

4,5

4,6

4,6

4,4

4,5

4,49

1,725

1,451

1,303

1,398

1,851

1,723

1,767

1,311

1,484

14,013

14510

12204

10958

11758

15566

14489

14856

11023

12479

117843

4,90

4,75

4,74

4,76

4,83

4,91

4,88

4,68

4,82

4,81

1450,97

1220,42

1095,82

1175,80

1556,56

1448,90

1485,59

1102,34

1247,87

11784,27

4142

4142

4142

4142

4142

4142

4142

4142

4142

37278

5,71

6,79

7,56

7,05

5,32

5,72

5,58

7,51

6,64

5,34

2,85

3,39

3,78

3,52

2,66

2,86

2,79

3,76

3,32

2,67

1,90

2,26

2,52

2,35

1,77

1,91

1,86

2,50

2,21

1,78

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO


Estudio de caso 41

Tabla 11. Evaluación ex-ante de reemplazo en escenario con costo de instalación.


Las Tablas 12 y 13 muestran los resultados de la evaluación ex-post de la Universidadde Santiago en los escenarios sin y con costo de instalación, respectivamente. Seexcluyeron los motores de los agitadores números 1 y 6, que no fueron reemplazados,y el motor del agitador número 7, que no fue registrado debido a una falla que afectó almotor, como se señaló anteriormente.

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Agitador 1

Agitador 2

Agitador 3

Agitador 4

Agitador 5

Agitador 6

Agitador 8

Agitador 9

Agitador 10

Promedio

Total

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

0,703

0,608

0,545

0,584

0,765

0,700

0,723

0,556

0,613

0,64

4,6

4,4

4,4

4,4

4,5

4,6

4,6

4,4

4,5

4,49

1,725

1,451

1,303

1,398

1,851

1,723

1,767

1,311

1,484

14,013

14510

12204

10958

11758

15566

14489

14856

11023

12479

117843

4,90

4,75

4,74

4,76

4,83

4,91

4,88

4,68

4,82

4,81

1450,97

1220,42

1095,82

1175,80

1556,56

1448,90

1485,59

1102,34

1247,87

11784,27

3494

3494

3494

3494

3494

3494

3494

3494

3494

31446

4,82

5,73

6,38

5,94

4,49

4,82

4,70

6,34

5,60

5,34

2,41

2,86

3,19

2,97

2,24

2,41

2,35

3,17

2,80

2,67

1,61

1,91

2,13

1,98

1,50

1,61

1,57

2,11

1,87

1,78

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO


42 Estudio de caso

Tabla 12. Evaluación ex-post de reemplazo en escenario sin costo de instalación.

Tabla 13. Evaluación ex-post de reemplazo en escenario con costo de instalación.

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Agitador 2

Agitador 3

Agitador 4

Agitador 5

Agitador 8

Agitador 9

Agitador 10

Promedio

Total

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

0,882

0,937

0,763

0,659

0,638

0,778

0,641

0,76

4,6

4,5

4,6

4,6

4,7

4,5

4,6

4,59

2,154

2,264

1,858

1,619

1,595

1,886

1,596

12,792

18115

19041

15622

13614

13416

15861

13422

109091

5,12

5,06

5,11

5,15

5,25

5,08

5,22

5,14

1811,46

1904,10

1562,24

1361,38

1341,62

1586,10

1342,20

10909,1

4142

4142

4142

4142

4142

4142

4142

28994

4,57

4,35

5,30

6,08

6,17

5,22

6,17

5,32

2,29

2,18

2,65

3,04

3,09

2,61

3,09

2,66

1,52

1,45

1,77

2,03

2,06

1,74

2,06

1,77

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Agitador 2

Agitador 3

Agitador 4

Agitador 5

Agitador 8

Agitador 9

Agitador 10

Promedio

Total

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

8410

0,882

0,937

0,763

0,659

0,638

0,778

0,641

0,76

4,6

4,5

4,6

4,6

4,7

4,5

4,6

4,59

2,154

2,264

1,858

1,619

1,595

1,886

1,596

12,792

18115

19041

15622

13614

13416

15861

13422

109091

5,12

5,06

5,11

5,15

5,25

5,08

5,22

5,14

1811,46

1904,10

1562,24

1361,38

1341,62

1586,10

1342,20

10909,1

3494

3494

3494

3494

3494

3494

3494

24458

3,86

3,67

4,47

5,13

5,21

4,41

5,21

4,48

1,93

1,83

2,24

2,57

2,60

2,20

2,60

2,24

1,29

1,22

1,49

1,71

1,74

1,47

1,74

1,49

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO


Estudio de caso 43

Conclusiones para el caso de Minera Escondida, Planta Los Colorados

En el caso de BHP Billiton, se encontraron condiciones óptimas para el reemplazo. Elfactor de carga permite que los motores se comporten en la forma más eficiente posible.Asimismo, pudo instalarse el motor de la categoría más alta de eficiencia, esto es, unmotor clase Nema Premium. Debido a que el factor de carga es alto, la evaluación delfactor de carga es muy exacta. Lo mismo puede decirse del rendimiento. La evaluacióntécnica y económica es muy positiva.

Resultados en EnamiI, Fundición Hernán Videla Lira

Figura 7. Vista parcial de Enami, Fundición Hernán Videla Lira27.

Se sustituyeron siete motores, empleados en sistemas de bombeo de agua. Cuatro deellos tienen una potencia nominal de 100 HP (Torre Alpina y Torre Hamond) y los tresrestantes son de 60 HP (Piques La Florida). En las torres de enfriamiento Alpina y Hamond,se mantiene una bomba operando y otra en stand-by. La bomba operativa se alterna conla bomba stand-by. Por ello, en los motores correspondientes a dichas bombas se asumióun factor de planta de 50%.

Todos los motores reemplazados en Fundición Hernán Videla Lira tienen las cargasacopladas directamente al eje –sin caja reductora, ni poleas con correas– y son de partidadirecta –sin variador de frecuencia, ni partidor suave–. Los datos de placa de los motoresantiguos y nuevos se indican en las Tablas 14 y 1527.



44 Estudio de caso


Tabla 14. Datos de placa de los motores antiguos28.

NormaPotencia Nominal (HP)Voltaje Nominal (V)Corriente Nominal (A)Factor de Potencia NominalRendimiento Nominal (%)Frecuencia (Hz)Número de FasesVelocidad Nominal (RPM)Clasificación según protecciónClase de aislaciónNúmero dimensionalCiclo de trabajo

NEMA100 (HP)

380142N.D.93503

1485TEFC.N.D.444T

Continuo

NEMA100 (HP)

380142,9N.D.93503

1485TEFC.N.D.

444TSContinuo

Area TorreAlpina

TorreHamond

Motor Ba A1,Ba A2

Ba H1,Ba H2 Btr 1

Piques La Florida

Btr 2, Btr 3

IEC45 (KW)

380820,9

N.D.503

2955TEFC.N.D.225M

Continuo

IEC45 (KW)

400770,9

N.D.503

2955TEEF.N.D.255M

Continuo

Tabla 15. Datos de placa de los motores de alta eficiencia28.

NormaPotencia Nominal

Voltaje Nominal (V)Corriente Nominal (A)Factor de Potencia NominalRendimiento Nominal (%)Frecuencia (Hz)Número de FasesVelocidad Nominal (RPM)Clasificación según ProtecciónClase de AislaciónNúmero DimensionalCiclo de TrabajoFactor de Servicio

NEMA100 (HP)75 (KW)

3801370,8894,5503

1485TEFC.

F444/5T

Continuo1,15

NEMA100 (HP)75(KW)

3801370,8894,5503

1485TEFC.

F444/5T

Continuo1,15

Area TorreAlpina

TorreHamond

Motor Ba A1,Ba A2

Ba H1,Ba H2 Btr 1, 2, 3

IEC60 (HP)45(KW)

38080,20,90N.D.503

2970N.D.

F225S/M

S11,15

PiquesLa Florida


Estudio de caso 45

En las fotografías de las Figuras 8, 9 y 10 se muestran los motores antiguos con sussistemas de acoplamiento 29. 29 Pearcy & Pearcy Consultoría

y Proyectos, Proyecto piloto reemplazo de motores eléctricos en empresas de laminería de cobre en Chile: Mediciones auditoría Ex Antey Ex Post, informe final,Rev. B (2009).

Figura 8. (a) Motor Ba H2, conectado a la bomba de agua sur de Torre Hamond. (b) Motor Ba H1, conectadoa la bomba de agua norte de Torre Hamond.

(a) (b)

Figura 9. (a) Motor Ba A2, conectado a la bomba de agua sur de Torre Alpina. (b) Motor Ba A1, conectado a labomba de agua norte de Torre Alpina.

(a) (b)

Figura 10. Motor de bomba de Piques La Florida, consistema de acoplamiento.


46 Estudio de caso

En las figuras 11, 12 y 13 se muestran los motores nuevos con su sistema de acoplamiento30.30 Pearcy & Pearcy Consultoríay Proyectos, Proyecto piloto reemplazo de motores eléctricos en empresas de laminería de cobre en Chile: Mediciones auditoría Ex Antey Ex Post, informe final,Rev. B (2009).

Figura 11. Motores eficientes de bombas de agua sur (atrás) ynorte (adelante) de Torre Hamond.

Figura 12. Motores eficientes de bombas de agua sur (atrás) ynorte (adelante) de Torre Alpina.

Figura 13. Motor eficiente de bomba de Piques La Florida, consistema de acoplamiento.


Estudio de caso 47

La medición se realizó en la sala de los centros de control de motores (CCM) de cadaárea, como se muestra en las Figuras 14 y 1531. 31 Pearcy & Pearcy Consultoría


Figura 14, (a) y (b). Sala de los CCM de motores de las Torres Hamond y Alpina.

(a) (b)

Figura 15. Sala de los CCM de motores dePiques La Florida.


15 años18 años

8 añosUS$ 2206US$ 1000


19

US$ 4902


48 Estudio de caso

Figura 16. Conexiones del analizador AR-5.

Los datos de las mediciones se transfirieron a un notebook, mediante un cable serial yel software Power Vision v.1.7 proporcionado por el fabricante del analizador de red CircutorAR.5. La Figura 16 muestra las conexiones de la instrumentación empleada32.


Los parámetros generales de la evaluación económica se definieron en base a uncuestionario desarrollado por el consultor Pearcy and Pearcy y respondido por personalde la Fundición Hernán Videla Lira. En las Tablas 16 y 17 se indican dichos parámetros 32.

Tabla 16. Parámetros generales para la evaluación económica de losmotores de Torre Alpina y Torre Hamond32.



15 años18 años

8 añosUS$ 1202US$ 1000


19

US$ 2672


Estudio de caso 49

A partir de las mediciones del auditor, la Universidad de Santiago realizó una evaluacióntécnico-económica y el cálculo del payback obtenido para cada motor y conjunto demotores.

La evaluación se sensibilizó en relación al precio monómico de la energía, indicado entreparéntesis, para tres casos:


En el caso de los motores de Torre Alpina y Torre Hamond se asumió que las bombas ysus correspondientes bombas stand-by alternan su operación durante períodos similaresde tiempo y que el mantenimiento se realiza en el sistema stand-by. Esto es equivalentea suponer que cada motor opera con un factor de planta de 50%. Para los motores dePiques La Florida se empleó un factor de planta de 96%.


Las Tablas 18 y 19 muestran los resultados de los cálculos ex-ante de la Universidad deSantiago en los escenarios sin y con costo de instalación, respectivamente. Del mismomodo que en las evaluaciones anteriores, se indican las variaciones de eficiencia, reducciónde demanda –o ahorro de potencia activa–, ahorro de energía anual, ahorro anual endólares y payback pesimista, base y optimista, para cada uno de los motores.

Tabla 17. Parámetros generales para la evaluación económica de losmotores de Piques La Florida33. 33 Pearcy & Pearcy Consultoría



50 Estudio de caso

Tabla 19. Evaluación ex-ante de reemplazo en escenario con costo de instalación.

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Ba A1

Ba A2

Ba H1

Ba H2

BTR 1

BTR 2

BTR 3

Promedio

Total

4380

4380

4380

4380

8410

8410

8410

6107

0,801

0,884

1,001

0,968

0,932

0,775

0,823

0,88

4,5

4,6

4,2

4,2

4,8

3,8

3,8

4,27

3,181

3,549

3,701

3,553

2,334

1,514

1,609

19,441

13934

15542

16212

15561

19626

12731

13529

107135

4,80

4,85

4,47

4,44

5,03

3,98

3,97

4,51

1393,39

1554,24

1621,21

1556,07

1962,62

1273,12

1352,87

10713,52

4902

4902

4902

4902

2672

2672

2672

27624

7,04

6,31

6,05

6,30

2,72

4,20

3,95

5,16

3,52

3,15

3,02

3,15

1,36

2,10

1,98

2,58

2,35

2,10

2,02

2,10

0,91

1,40

1,32

1,72

Tabla 18. Evaluación ex-ante de reemplazo en escenario sin costo de instalación.

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Ba A1

Ba A2

Ba H1

Ba H2

BTR 1

BTR 2

BTR 3

Promedio

Total

4380

4380

4380

4380

8410

8410

8410

6107

0,801

0,884

1,001

0,968

0,932

0,775

0,823

0,88

4,5

4,6

4,2

4,2

4,8

3,8

3,8

4,27

3,181

3,549

3,701

3,553

2,334

1,514

1,609

19,441

13934

15542

16212

15561

19626

12731

13529

107135

4,80

4,85

4,47

4,44

5,03

3,98

3,97

4,51

1393,39

1554,24

1621,21

1556,07

1962,62

1273,12

1352,87

10713,52

5902

5902

5902

5902

3672

3672

3672

34624

8,47

7,59

7,28

7,59

3,74

5,77

5,43

6,46

4,24

3,80

3,64

3,79

1,87

2,88

2,71

3,23

2,82

2,53

2,43

2,53

1,25

1,92

1,81

2,15

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO


Estudio de caso 51


Las Tablas 20 y 21 muestran los resultados de la evaluación ex-post de la Universidadde Santiago en los escenarios sin y con costo de instalación, respectivamente.

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Ba A1

Ba A2

Ba H1

Ba H2

BTR 1

BTR 2

BTR 3

Promedio

Total

4380

4380

4380

4380

8410

8410

8410

6107

0,827

0,898

0,989

0,956

0,902

0,768

0,764

0,87

4,6

4,6

4,2

4,2

4,8

3,8

3,8

4,29

3,307

3,629

3,637

3,467

2,249

1,509

1,409

19,315

14485

15895

15928

15272

18917

12687

12593

36544

5,08

5,12

4,64

4,62

5,29

4,16

4,15

4,72

1448,53

1589,49

1592,80

1527,18

1891,69

1268,73

1259,34

10577,76

5902

5902

5902

5902

3672

3672

3672

34624

8,15

7,43

7,41

7,73

3,88

5,79

5,83

6,55

4,07

3,71

3,71

3,86

1,94

2,89

2,92

3,27

2,72

2,48

2,47

2,58

1,29

1,93

1,94

2,18

Tabla 21. Evaluación ex-post de reemplazo en escenario con costo de instalación.

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Ba A1

Ba A2

Ba H1

Ba H2

BTR 1

BTR 2

BTR 3

Promedio

Total

4380

4380

4380

4380

8410

8410

8410

6107

0,827

0,898

0,989

0,956

0,902

0,768

0,764

0,87

4,6

4,6

4,2

4,2

4,8

3,8

3,8

4,29

3,307

3,629

3,637

3,467

2,249

1,509

1,409

19,315

14485

15895

15928

15272

18917

12687

12593

36544

5,08

5,12

4,64

4,62

5,29

4,16

4,15

4,72

1448,53

1589,49

1592,80

1527,18

1891,69

1268,73

1259,34

10577,76

4902

4902

4902

4902

2672

2672

2672

27624

6,77

6,17

6,16

6,42

2,82

4,21

4,24

5,22

3,38

3,08

3,08

3,21

1,41

2,11

2,12

2,61

2,26

2,06

2,05

2,14

0,94

1,40

1,41

1,74

Tabla 20. Evaluación ex-post de reemplazo en escenario sin costo de instalación.

ID.MOTOR

HORAS DEOPERACION

ANUALES

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO


52 Estudio de caso

Conclusiones para el caso de Enami, Fundición Hernán Videla Lira

Así como en el caso de BHP Billiton, también en el caso de Enami se obtienen resultadosdecididamente favorables al reemplazo. Los resultados de la evaluación ex-post son muysimilares a los obtenidos en la evaluación ex-ante. Ello se debe a que el factor de cargade las bombas varía levemente, registrándose valores muy cercanos antes y después delreemplazo de los motores.

La variación de eficiencia es positiva, aunque algo inferior que en BHP Billiton. La razónes que los motores seleccionados son de mayor potencia, y por lo tanto las eficiencias–tanto de los motores estándar como de los motores eficientes– son mayores, existiendoinicialmente un potencial de ahorro un poco menor que con la sustitución de motores demenor potencia.

En la evaluación económica, el payback es muy positivo en el escenario sin costo deinstalación, y adecuado en el escenario con costo de instalación, incidiendo en este últimoescenario los elevados costos de mano de obra para el reemplazo.

Los paybacks son algo menos convenientes que en el caso de BHP Billiton, principalmenteporque en los motores de Torre Hamond y Torre Alpina se emplean sistemas stand-by,reduciéndose a la mitad el número anual de horas de operación de cada motor. Visto deotro modo, para ahorrar continuadamente en los sistemas de bombeo con stand-by, encada sistema es necesario reemplazar dos motores en lugar de uno. Los motoresseleccionados cumplen con los criterios de selección del DOE descritos en la página 14–más de 2.000 horas anuales de operación–, pero es mejor la evaluación de los motorescon mayor número de horas de operación, esto es, la de aquellos que continuamenteestán economizando energía.

En las Tablas 18, 19, 20 y 21 puede apreciarse la diferencia de payback con los tresmotores reemplazados en Piques La Florida. En estos últimos, el período de payback esmuy bajo, indicando una evaluación económica extremadamante positiva.

No obstante lo anterior, en todos los motores reemplazados la evaluación es positiva yse obtiene un payback total adecuado. Los resultados globales son muy favorables.


Estudio de caso 53

7. Conclusiones generales

Las Tablas 22 y 23 muestran los resultados globales de cada proyecto, en los escenariossin y con costo de evaluación, respectivamente.

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Promedio

Total

0,18 -7,59 -2,39

-3,096 N.D.

Tabla 22. Evaluación ex-post,en escenario sin costo de instalación.

-26037 -2603,7 9023 N.D. N.D.

Promedio

Total

0,87 4,29 4,72

19,315 5,2236544 10577,76 27624 2,61 1,74

PROMEDIOO TOTAL

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO

BHP BILLITON, PLANTA LOS COLORADOS DE MINERA ESCONDIDA

Promedio

Total

0,76 4,59 5,14

12,972 4,48109091 10909,1 24458 2,24 1,49

ANGLO AMERICAN, PLANTA EL SOLDADO

ENAMI, FUNDICION HERNAN VIDELA LIRA


54 Estudio de caso

A partir de los resultados obtenidos, se puede concluir que, en condiciones normales decarga –sobre 50%–, y al menos dos rebobinados, la evaluación económica es muyfavorable.

El caso de BHP Billiton, donde el factor de carga promedio es de 0,76, así lo muestra.La eficiencia aumenta en promedio un 4,6%, lo que se refleja en un ahorro de energíapromedio de 5,14%. El payback del caso base, sin costo de instalación, es de 2,24 años,mientras que con costo de instalación es de 2,66 años. Aun en la hipótesis de que no seaplicasen descuentos sobre el precio de lista, sin costo de instalación se obtendría unpayback de 2,77 años, mientras que con costo de instalación el payback sería de 3,18años.

Lo mismo puede afirmarse en el caso de Enami, donde el factor de carga promedio esde 0,87. La eficiencia promedio aumenta un 4,3%, lo que se refleja en un ahorro deenergía medio de 4,72%. El payback del caso base, sin costo de instalación, es de 2,61años, mientras que con costo de instalación es de 3,27 años.

Lo habitual es que, en el caso de empresas grandes, se negocien descuentos sobre losprecios de lista. Para pymes, existe un subsidio. En el caso de WEG, el descuentoconsiderado es consistente con el aplicado por la empresa si se entrega el motor antiguoal proveedor del motor eficiente.

Si el factor de carga es inferior a 0,5, la evaluación económica es desfavorable para lasustitución de motores estándar por motores eficientes. En tal caso, y siempre que lascondiciones de diseño lo permitan, se recomienda redimensionar los motores. Ello no

PAYBACKPESIMISTA

AÑOSUS$

50/MWh

PAYBACKBASEAÑOSUS$

100/MWh

PAYBACKOPTIMISTA

AÑOSUS$

150/MWh

Promedio

Total

0,18 -7,59 -2,39

-3,096 N.D.

Tabla 23. Evaluación ex-post,en escenario con costo de instalación.

ANGLO AMERICAN, PLANTA EL SOLDADO

-26037 -2603,7 10423 N.D. N.D.

ENAMI, FUNDICION HERNAN VIDELA LIRA

Promedio

Total

0,87 4,29 4,72

19,315 6,5536544 10577,76 34624 3,27 2,18

PROMEDIOO TOTAL

FACTORDE

CARGA

VARIACIONEFICIENCIA

%

AHORROKW

AHORROANUAL

KWh

AHORROKWh

%

US$AHORRO

BASEANUAL

US$COSTO

BHP BILLITON, PLANTA LOS COLORADOS DE MINERA ESCONDIDA

Promedio

Total

0,76 4,59 5,14

12,972 5,32109091 10909,1 28994 2,66 1,77


Estudio de caso 55

siempre es posible. En el caso del Proyecto Piloto se deseaba evaluar la sustitución demotores estándar por motores eficientes de igual potencia nominal. Por otra parte laempresa Anglo American tiene restricciones de diseño, por lo cual la evaluación económicaes negativa.

En relación a la metodología empleada, se concluye que es una valiosa herramienta parala evaluación técnica y económica de proyectos de motores eficientes. A través del proyectose ha adaptado una metodología industrialmente validada, verificándose su pertinenciapara la industria de la minería del cobre. Es no invasiva, de bajo costo, y permite obtenerresultados confiables para el rango usual de factores de carga. Se comprobó lo siguiente:

La metodología del DOE ofrece un buen compromiso costo-calidad y puede serempleada a partir de mediciones realizadas con instrumentos de mediana exactitudy bajo costo.

La metodología del DOE es muy versátil y puede adaptarse a condiciones operacionales no ideales, empleando para ello un conjunto de factores de corrección. También puede adaptarse a la mejor información disponible sobre laeficiencia de los motores, que puede ser: la eficiencia nominal, la eficiencia paratres puntos de carga, la eficiencia inferida a partir del factor de potencia, una curvaestadística de motores similares, la curva límite de la clase de eficiencia o la curvaexacta del motor proporcionada por el fabricante.

La evaluación ex-post es más exacta, ya que el factor de carga se calcula empleando el motor nuevo como patrón para la estimación de la carga. En el casode los motores nuevos, se conoce con precisión la curva de eficiencia y ella no se ha degradado con el uso del motor. En el caso de los motores antiguos empleados como patrón para las mediciones ex-ante, la curva del motor patrón es inferida a partir de los datos de placa y de una estimación de la degradación de la eficiencia. A pesar de ello, la estimación ex-ante es próxima a la evaluaciónex-post cuando los factores de carga son mayores que 0,5.

Los factores de corrección permiten obtener resultados más exactos. Los factoresse aplican independientemente, lo que permite sustituir alguno o algunos de dichos factores empleando una fórmula distinta, como lo hizo la empresa WEG en el caso de la estimación del número de rebobinados.

La metodología es robusta ante incertidumbres de medición, para factores de carga superiores a 0,5. Bajo ese factor de carga, los resultados son sensibles tanto a las suposiciones de cálculo como a las inexactitudes.

Si la alimentación de los motores cumple con las normas referentes a sobre y subtensiones, así como con las normas referentes a desequilibrios de tensión ycorriente, el factor de corrección correspondiente es aproximadamente igual a 1,esto es, es innecesario emplear el factor de corrección correspondiente.


56 Estudio de caso

El factor de corrección por diferencias de temperatura ambiente puede llegar a incidir en un error del orden de 0,1% en la estimación de la eficiencia. Si para una temperatura ambiente inferior a cuarenta grados Celsius este factor se ignora,el cálculo es conservador, es decir, la eficiencia real es superior a la calculada.

Recomendaciones generales para evaluación de futuros proyectos y desarrollo denuevas metodologías

Una recomendación general para futuros proyectos de las empresas mineras, es realizaruna evaluación comparativa de diferentes marcas. No existe una marca líder en eficienciapara todos los segmentos de potencia nominal, sino que distintas marcas lideran diferentesintervalos de potencia. La evaluación dependerá de los modelos disponibles en el mercadoy de las condiciones de precio ofrecidas en ese momento.

Como objetivo para futuros proyectos de investigación y desarrollo, sería de interésdesarrollar y validar industrialmente nuevos métodos no invasivos de estimación deeficiencia, que sean más exactos. Idealmente, dichos métodos no deberían depender dela información disponible en bases de datos, sino únicamente de las mediciones en líneade las variables.

Conclusiones finales

Se obtienen las siguientes conclusiones de carácter más general:

La evaluación económica es muy positiva para la sustitución de motores estándarsometidos a operación continua, con al menos dos rebobinados y un factor de carga superior a 0,6.

Los factores que más inciden en la eficiencia calculada son el deterioro del motorpor rebobinados y el factor de carga.

En la evaluación económica influyen principalmente el aumento de la eficiencia,el precio de la energía, los costos de reemplazo y el número de horas de operación.

Si el factor de carga es inferior a 0,5, la sustitución por motores de alta eficienciacon igual factor de carga no es recomendable. En tal caso, es conveniente estudiarsu redimensionamiento.


Estudio de caso 57

Apéndice

Factores de corrección y eficiencia corregida

Los factores de corrección forman parte del software Evamotor 1.0, desarrollado por elPrograma de Investigaciones en Energía de la Universidad de Chile (Prien) para el Centrode Promoción de Usos del Cobre (Procobre). A continuación se incluyen las fórmulas delos factores de corrección aplicados. Otros factores de corrección pueden ser consultadosen el documento referenciado34.

La eficiencia de un motor estándar es calculada como

, (A.1)

Donde es la eficiencia corregida, con carga, y es la eficiencia nominal, esto es, elrendimiento de placa del motor a 100% de carga. Para un motor eficiente, la expresiónes similar:

, (A.2)

Los constantes o factores de corrección de las ecuaciones (A.1) y (A.2) se indican acontinuación.

Factores de corrección que consideran el efecto de alimentar el motor con un voltajediferente del nominal

Motor estándar

34 PROCOBRE / PRIEN, Selección económica y energéticamente eficiente demotores eléctricos EVAMOTOR 1.0, Manual delUsuario, Anexo A (1999).

, (A.3)


58 Estudio de caso

Motor eficiente

, (A.4)

En las expresiones (A.3) y (A.4):

: Eficiencia nominal.: Voltaje nominal (de placa).: Voltaje de operación (promedio de las tres fases).

Factores de corrección que consideran el efecto de que el motor opere con voltajesy/o corrientes desequilibrados

Motor estándar

, (A.5)

Motor estándar

, (A.6)

En las ecuaciones (A.5) y (A.6), es la eficiencia nominal. El factor de desequilibrio decorrientes y el factor de desequilibrio de voltajes se definen como:

, (A.7)

, (A.8)


Estudio de caso 59

donde

y

, (A.9)

, (A.10)

En (A.9) y (A.10), son las corrientes de fase; son los voltajes defase; es el promedio aritmético de las corrientes de fase,

, (A.11)

, (A.12)

Factores de corrección que consideran que el motor opera con carga distinta dela nominal

Motor estándar

Motor eficiente

En las ecuaciones (A.13) y (A.14), es la eficiencia nominal y es el factor de carga.

Factor de corrección que considera el deterioro por rebobinados

Este factor se aplica solamente al motor instalado, que será sustituido por el motor eficiente.

donde es el número de rebobinados en la vida del motor. Si el motor es nuevo, elfactor de corrección por rebobinados es igual a 1 en la ecuación de eficiencia quecorresponda aplicar, es decir (A.2), ya que el motor nuevo normalmente será eficiente.

, (A.15)

, (A.14)

, (A.13)

EditorHernán Sierralta Wortsman

Director de Comunicaciones LatinoaméricaInternational Copper Association, Ltd.

Coordinación del Proyecto PilotoMichel de Laire

DUAM Innovación al Sur del Mundo

Estudio preliminar y selección inicial de motoresAlfredo Muñoz

Programa de Investigaciones en Energía (Prien)Universidad de Chile

experiencia reposición motores chile

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