El aire comprimido es uno de los medios de trabajo fundamentales en la industria. Alimenta máquinas, líneas de producción y herramientas neumáticas, por lo que el coste de su generación es importante para toda la planta. Cada vez se utilizan más los compresores de tornillo con motor de corriente continua (PM), especialmente en instalaciones con una demanda de aire variable.
El aire comprimido es uno de los medios de trabajo fundamentales en la industria. Alimenta máquinas, líneas de producción y herramientas neumáticas, por lo que el coste de su generación es importante para toda la planta. Cada vez son más habituales los compresores de tornillo con motor PM, especialmente en instalaciones con una demanda de aire variable.
El motor de corriente continua (PM) puede ayudar a reducir el consumo de energía, pero no es por sí solo garantía de ahorro. El resultado depende también del tipo de tornillo utilizado, de la regulación mediante variador, del perfil real de consumo de aire, de la presión de trabajo, de la estanqueidad de la instalación y de la selección adecuada del equipo.
¿Qué es un motor PM?
PM son las siglas de «Permanent Magnet», es decir, imán permanente. En un motor PM, el campo magnético del rotor lo generan imanes permanentes, y no las corrientes inducidas en la jaula del rotor, como ocurre en un motor de inducción típico. La reducción de las pérdidas en el rotor puede mejorar el rendimiento de todo el sistema de accionamiento.
En los compresores de tornillo, los motores PM suelen combinarse con un sistema de control electrónico. Esta configuración permite controlar con precisión la velocidad y el par de accionamiento, lo que resulta especialmente importante cuando se trabaja fuera del punto de plena carga.
No todos los motores de magnetismo permanente tienen el mismo diseño ni los mismos parámetros. A la hora de comparar equipos, conviene analizar los datos de todo el compresor, y no solo el tipo de motor indicado en el catálogo.
¿Cómo funciona un motor de magnetismo permanente en un compresor de tornillo?
En un compresor de tornillo, el motor acciona la etapa de tornillo. Dos rotores giran uno respecto al otro, y el aire aspirado queda gradualmente encerrado en espacios de trabajo de volumen cada vez menor. Como resultado, su presión aumenta y el aire comprimido se envía a la instalación, al depósito, al secador o al sistema de tratamiento.
El motor de corriente continua (CC) se encarga de suministrar el par de giro a la etapa de tornillo. Dependiendo del diseño del compresor, el accionamiento puede estar conectado a la etapa de tornillo directamente o mediante un reductor. Si el fabricante utiliza un accionamiento directo, es posible reducir parte de las pérdidas mecánicas asociadas a la transmisión adicional, pero esta no es una característica de todos los compresores con motor de par.
En la práctica, para el usuario son importantes tres parámetros: el caudal de aire suministrado a la presión requerida, el consumo de potencia y la capacidad del equipo para funcionar de forma estable ante una demanda variable.
¿De dónde proviene el potencial de ahorro energético?
El motor de magneto-polvo (PM) puede caracterizarse por una alta eficiencia en un amplio rango de condiciones de funcionamiento. Esto significa que la mayor parte de la energía eléctrica puede destinarse al accionamiento del compresor, y se pierde menos en forma de calor en el propio motor.
Sin embargo, lo más importante es el modo de funcionamiento de toda la instalación. En muchas plantas, el consumo de aire comprimido varía a lo largo del día: la demanda es diferente durante la puesta en marcha de la línea, durante las paradas y durante el funcionamiento de herramientas individuales. Un compresor capaz de reducir la velocidad, en lugar de funcionar durante mucho tiempo en modo inactivo o con carga reducida, puede adaptar mejor la producción de aire al consumo actual.
Entre las ventajas potenciales del accionamiento PM y la regulación de la velocidad se incluyen:
- la reducción de las pérdidas de energía en el accionamiento;
- un mejor aprovechamiento de la energía a carga parcial;
- menor riesgo de un funcionamiento prolongado sin producción cuando la demanda disminuye;
- un mantenimiento más estable de la presión deseada;
- una adaptación más sencilla del rendimiento a un perfil de consumo variable.
El ahorro no debe evaluarse en función de un único parámetro ni de un porcentaje anunciado. Requiere una comparación del consumo energético de todo el sistema en condiciones reales de funcionamiento.
Motor de magneto-polos (PM) y variador de frecuencia: ¿cuándo tiene sentido esta combinación?
El variador de frecuencia, también denominado convertidor de frecuencia, regula la velocidad de rotación del motor. En un compresor de tornillo, esto permite modificar el rendimiento del compresor en función del consumo de aire actual.
La combinación de un motor PM con un variador de frecuencia puede resultar especialmente ventajosa cuando:
- la demanda de aire comprimido varía notablemente a lo largo del turno;
- la instalación presenta picos de consumo periódicos, pero no requiere una capacidad máxima constante;
- es importante mantener una presión lo más estable posible;
- la empresa desea limitar el funcionamiento prolongado del compresor con poca carga;
- el sistema haya sido comprobado en cuanto a fugas, pérdidas de presión y el dimensionamiento correcto de las tuberías.
No todas las instalaciones necesitan un único compresor de velocidad variable. En salas de compresores de mayor tamaño, a menudo resulta eficaz un conjunto de equipos: un compresor de velocidad regulable cubre la parte variable de la demanda, mientras que las unidades de velocidad fija se encargan de la base de carga estable. La selección de este tipo de sistema debe basarse en mediciones del consumo de aire.
Motor PM frente a motor de inducción tradicional
| Criterio | Motor PM | Motor de inducción |
|---|---|---|
| Generación del campo del rotor | Imanes permanentes | Inducción electromagnética en el rotor |
| Pérdidas en el rotor | Pueden ser menores | Se producen pérdidas relacionadas con las corrientes del rotor |
| Funcionamiento a velocidad variable | Se suele utilizar con un sistema de control específico | Posible con un variador, dependiendo del motor y de la aplicación |
| Eficiencia a carga parcial | Puede resultar ventajoso en un sistema adecuadamente seleccionado | Depende del diseño del motor y del sistema de control |
| Aspectos clave a la hora de la compra | Rendimiento del compresor en su conjunto y compatibilidad con el perfil de consumo | Rendimiento del compresor en su conjunto y adecuación al perfil de consumo |
El motor de inducción sigue siendo una solución probada en muchos compresores industriales. La elección entre este y un motor de pole de permanente (PM) debe basarse en un análisis del equipo en su conjunto y, sobre todo, en el funcionamiento real de la instalación de aire comprimido.
¿Cómo elegir un compresor de tornillo con motor de magneto-polos (PM)?
La selección debe comenzar por identificar las necesidades de la instalación, y no por la potencia del motor en sí. Conviene recopilar datos sobre el consumo real de aire, la presión requerida, el número de consumidores, el tiempo de funcionamiento y la calidad del aire que exige el proceso.
1. Mide o calcula la demanda de aire
Tenga en cuenta el caudal de todos los consumidores, su coeficiente de simultaneidad y la variabilidad del consumo a lo largo del día. En instalaciones de mayor tamaño, la medición del caudal y la presión durante un periodo de funcionamiento representativo ofrece la imagen más fiable.
2. Compara el rendimiento efectivo a la presión requerida
No compare los equipos basándose únicamente en la cilindrada o la potencia del motor. Compruebe el caudal suministrado a una presión de trabajo concreta y la potencia absorbida en los puntos de funcionamiento correspondientes.
3. Evalúa el perfil de carga
Si la instalación funciona casi constantemente a un nivel similar, un compresor de velocidad fija puede ser la opción adecuada. Si la demanda varía considerablemente, un accionamiento PM con variador de frecuencia puede aprovechar mejor la energía, siempre que se seleccione correctamente.
4. Comprueba la instalación, no solo el compresor
Las fugas, una presión de consigna demasiado alta, los filtros obstruidos, unos diámetros de tubería inadecuados y la falta de tratamiento del aire pueden aumentar los costes, independientemente del tipo de motor. Ni siquiera el mejor compresor podrá compensar los problemas de la instalación.
5. Ten en cuenta el mantenimiento y las condiciones de trabajo
Comprueba el programa de mantenimiento, la disponibilidad de consumibles, los requisitos de ventilación de la sala de compresores, el nivel de ruido indicado por el fabricante y las posibilidades de monitorización del funcionamiento del equipo.
Precio de compra frente al coste total de propiedad
Un compresor de tornillo con motor de corriente permanente (PM) y regulación por variador de frecuencia puede tener un precio de compra más elevado que un modelo más sencillo. A la hora de tomar una decisión, conviene comparar el coste total de uso, que incluye la electricidad, el mantenimiento, las piezas de desgaste, los tiempos de inactividad, la calidad del aire comprimido y el tiempo de funcionamiento previsto.
La rentabilidad depende del número de horas de funcionamiento, del precio de la energía, de la variabilidad del consumo y de si el equipo se ha seleccionado adecuadamente. El retorno de la inversión debe calcularse para una instalación concreta, basándose en mediciones y supuestos verificables.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Qué significa «PM» en el motor de un compresor?
PM significa «Permanent Magnet», es decir, imán permanente. En un motor PM, el rotor utiliza imanes permanentes para generar un campo magnético.
¿Un compresor de tornillo con motor PM siempre consume menos energía?
No siempre. Puede ser muy eficiente, sobre todo en un sistema con variador de frecuencia y con un consumo de aire variable, pero el consumo real depende del compresor en su conjunto y de la instalación.
¿Es adecuado un motor PM para un funcionamiento continuo?
Depende del diseño concreto del compresor, de su ciclo de trabajo y de las condiciones de funcionamiento. Se deben respetar los datos técnicos y las recomendaciones del fabricante.
¿Es mejor un compresor de tornillo que uno de pistón?
No hay una respuesta única para todas las aplicaciones. Los compresores de pistón suelen dar buenos resultados en el funcionamiento intermitente, mientras que los compresores de tornillo se utilizan habitualmente cuando se necesita un suministro estable y un tiempo de funcionamiento más prolongado.
¿Cómo se elige la potencia del motor del compresor?
La potencia viene determinada por el caudal requerido, la presión, la tecnología de compresión y el rendimiento del equipo. En primer lugar, determina las necesidades de aire comprimido de la instalación y, a continuación, compara soluciones completas en el punto de funcionamiento requerido.
Resumen
El motor de magnetos permanente (PM) de un compresor de tornillo utiliza imanes permanentes y puede reducir las pérdidas en el accionamiento. Sin embargo, el mayor potencial de ahorro se produce cuando todo el compresor está correctamente seleccionado y la regulación de la velocidad se ajusta al perfil real de consumo de aire comprimido.
Antes de la compra, conviene evaluar el rendimiento efectivo, el consumo de potencia, las condiciones de funcionamiento, la estanqueidad de la instalación y los requisitos de calidad del aire. Solo este enfoque permite comparar el coste real de uso y elegir la solución adecuada para la planta.
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