25 de octubre de 2016. Minera San Pedro, Til Til, Region Metropolitana. Foto: Juan Carlos Recabal
Correa transportadora de minera San Pedro. Estos procesos son aptos para el uso de motores de reluctancia. Foto: Juan Carlos Recabal-Revista ELECTRICIDAD.

Motores de reluctancia: opción de menor consumo eléctrico para minería

Los especialistas y académicos sostienen que este tipo de tecnologías presentan una mayor eficiencia de operación respecto a otros tipos de equipamiento.

La minería es el sector productivo que encabeza el consumo eléctrico del país, según se señala en el último informe de la Comisión Chilena del Cobre (Cochilco), en que se estima un aumento de 21,9 TWh en 2016 a cerca de 25 TWh en 2020, siendo los motores eléctricos uno de los equipamientos que cumplen un rol fundamental en el gasto energético de esta industria.

En este contexto los especialistas destacan a Revista ELECTRICIDAD la necesidad de avanzar en el uso de tecnologías que aumenten la eficiencia energética en la industria minera, mencionando a los motores de reluctancia como una de las principales tendencias para tener un consumo eléctrico más eficiente.

Definición
Roberto Moncada, académico del departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de La Frontera, define al motor de reluctancia como “un motor eléctrico de corriente alterna que realiza la conversión de energía basado en la tendencia natural de los materiales ferromagnético de alinearse con un campo magnético externo”.

“El rotor de un motor de reluctancia no posee bobinas ni imanes, sino que solamente hierro, mientras que el estator puede tener un bobinado de tipo concentrado, como en el caso del motor de reluctancia conmutada o reluctancia variable, o bien del tipo distribuido como en el motor sincrónico de reluctancia”, señala el docente.

Félix Rojas, académico del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Santiago, sostiene que esta clase de motores “utilizan el principio de reluctancia magnética, donde el rotor (de polos salientes) es construido únicamente de material ferromagnético y trata de alinearse constantemente con el campo magnético generado por el estator. Es decir, las piezas móviles se tratan de posicionar en el ángulo que genere la menor resistencia magnética posible al flujo de campo magnético generado en el estator (tal como lo hace un contactor magnético al cerrarse)”.

Según Leonardo Vargas, Product Marketing specialist LV IEC Motors de ABB en Chile explica que los motores de reluctancia “tienen muy bajas temperaturas en su bobinado, lo que aumenta la fiabilidad y duración en la aislación. Más importante aún, el rotor en un motor de reluctancia trabaja muy frío, lo que se traduce en que las temperaturas en los rodamientos sean significativamente más bajas respecto a un motor de inducción estándar, lo que es importante, porque los fallos de los rodamientos causan el 70% de las interrupciones imprevistas del motor”.

Para Samuel Hidalgo, jefe de producto de accionamientos eléctricos de Siemens Chile, “la tecnología síncrona de reluctancia garantiza especialmente altas eficiencias en régimen de carga parcial y el rendimiento dinámico para lograr una alta calidad de proceso”, por lo que –añade− estos equipos reducen “costos significativos en términos energéticos, además de garantizar un rendimiento dinámico de alta performance que asegure la calidad del proceso”.

Mientras Leonardo Vargas indica que estos motores “son adecuados para una amplia gama de aplicaciones tales como bombas, ventiladores, compresores, extrusoras, transportadores y mezcladores”, Roberto Moncada señala que también se utiliza “en aplicaciones de alta y muy alta velocidad, como accionamiento de actuadores en robótica y donde se requiere un control preciso de la posición”.

Eficiencia energética
En esta línea, los especialistas advierten los beneficios que este tipo de motores pueden entregar a la industria minera, logrando ahorros relevantes. Leonardo Vargas asegura que permiten ahorrar “hasta 40% de las pérdidas asociadas al motor, lo que es posible gracias al diseño del rotor. La diferencia de este motor con otros tradicionales que existen en Chile es que en el rotor no hay corriente circulante, por lo tanto no se originan pérdidas asociadas a la corriente. Así se alcanza un nivel de eficiencia más alto”.

La principal ventaja que tiene este tipo de motores, desde el punto de vista de la eficiencia energética, es que, al no poseer bobinados en el rotor, no existen pérdidas joule, por lo que algunos fabricantes señalan que las pérdidas de energía en este tipo de motores puede ser hasta un 30% menos que las pérdidas que hay en un motor de inducción.

Félix Rojas coincide con estos niveles de ahorro en pérdidas de energía, señalando que la eliminación de estas pérdidas “aumenta la eficiencia total de la máquina considerablemente. A modo de ejemplo, un motor de 3 kW aumentaría en 8% su eficiencia si se eliminan las pérdidas de rotor, mientras que uno de 220 kW lo haría en un 0,6%”.

Sector minero
En opinión de académicos y especialistas los motores de reluctancia pueden operar en diversas condiciones, cubriendo los requerimientos de una faena minera. Roberto Moncada afirma que “podrían reemplazar a los motores DC (corriente continua) sin escobillas o los motores de paso que se utilizan en líneas de producción o cintas transportadoras o en aplicaciones donde se requieren altos desempeños dinámicos de manera de aprovechar el hecho de que este tipo de máquina debe ser alimentada a través de un convertidor de potencia (regulador electrónico)”.

Para Félix Rojas los motores de reluctancia presentan una alternativa debido a la alta eficiencia y a la densidad de potencia, por lo que encajan en los procesos mineros “que operan continuamente 24-7, como son los ventiladores utilizados en ductos subterráneos”.

Sin embargo los especialistas aprecian varios desafíos para incorporar estos motores en la industria minera nacional. Leonardo Vargas indica que uno de los retos “radica en evolucionar a las nuevas tecnologías disponibles actualmente en el mercado y no esperar la obsolescencia tecnológica para realizar este cambio”.

“El mercado impone cada vez mayores exigencias por lo que se deben elevar sistemáticamente los nivel de eficiencia en los procesos. Para lograr esto y en la búsqueda de alternativas que se caractericen por lograr menores consumos energéticos, los motores de reluctancia se muestran con una posición ventajosa”, agrega.

Para Samuel Hidalgo la demanda de este tipo de motores es baja, “debido al desconocimiento de la tecnología y beneficios que puede entregar”, lo que es compartido por Roberto Moncada, quien plantea el imperativo de “vencer la desconfianza del sector minero frente a nuevas tecnologías. Esta es una topología de máquina ya probada y consolidada en otras industrias, como la fabricación automotriz”.

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