Frente a los precios de energía fluctuantes y regulaciones ambientales cada vez más estrictas, innumerables industrias están buscando tecnologías más sostenibles y eficientes en energía. La climatización no es una excepción a esta tendencia, pero tiene una ventaja clave sobre muchos otros sectores: ya tiene acceso a una tecnología potente y eficientemente energética en forma de motores de imanes permanentes (PM) emparejados con variadores de frecuencia (VFD).
Uno de los principales impulsores detrás de la creciente demanda de tecnologías eficientes en energía son los estándares regulatorios cada vez más amplios que buscan mejorar la eficiencia energética de los edificios, como el Código de Construcción Título 24 de California. Entre muchas otras cosas, el código tiene requisitos estrictos para los sistemas HVAC, que exigen el uso de ventiladores que puedan operar a múltiples velocidades. Esto permite que los sistemas ajusten su rendimiento según la necesidad real, en lugar de funcionar a plena capacidad continuamente.
Esta regulación es más estricta que la mayoría, pero refleja un cambio más amplio hacia la conservación de energía. Es indicativa de tendencias similares observadas a nivel mundial, como las regulaciones de diseño ecológico de Europa que imponen estándares mínimos de eficiencia para los sistemas de motores y variadores. A medida que más y más de estos mandatos internacionales entran en vigor, están cambiando fundamentalmente la forma en que se diseñan, operan y mantienen los sistemas HVAC en todo el mundo, poniendo un mayor énfasis en tecnologías poderosas y de ahorro de energía.
VFD y motores PM
Uno de los elementos clave para cumplir con estas regulaciones es el uso de VFD, que juegan un papel crucial en la mejora de la eficiencia operativa de los sistemas HVAC al optimizar el rendimiento de componentes como los ventiladores de suministro, compresores y bombas.
En el caso de los ventiladores, por ejemplo, los VFD pueden controlar el flujo de aire para satisfacer necesidades específicas de calefacción o refrigeración. Para los compresores, pueden ajustar la capacidad de enfriamiento para acomodar cargas térmicas variables, asegurando un uso eficiente de la energía y manteniendo climas interiores ideales incluso en condiciones fluctuantes. De manera similar, en los sistemas hidrónicos, los VFD ajustan finamente las tasas de flujo de las bombas en función de las demandas en tiempo real, mejorando la eficiencia del sistema y contribuyendo a significativos ahorros de energía.
Al integrar los VFD, los sistemas HVAC operan de manera más eficiente, rentable y confiable, alineándose con los estándares modernos de medio ambiente y energía, y esto solo mejora cuando también utilizan los motores PM.
Los motores de inducción tradicionales funcionan utilizando una proporción de la energía suministrada al motor para crear un campo magnético que proporciona el par para hacer girar el motor. Los motores PM utilizan imanes permanentes en el rotor para crear un campo magnético permanente, ahorrando así la energía que se utiliza en esta tarea en una máquina de inducción. Esto significa que pueden ofrecer una alta eficiencia y un rendimiento excepcional en una variedad de velocidades y cargas, lo que, combinado con el control mejorado que ofrecen los VFD, da como resultado una sinergia que mejora enormemente la eficiencia general del sistema gracias a las 'leyes de afinidad'.
Una afinidad por la eficiencia
Las leyes de afinidad son principios de la dinámica de fluidos que describen cómo los cambios en la velocidad de una bomba o ventilador influyen en el caudal, la presión y el consumo de energía. Específicamente, el caudal de fluido es directamente proporcional a la velocidad del dispositivo, mientras que la presión o altura de elevación creada aumenta con el cuadrado de la velocidad. Lo más significativo es que el consumo de energía es proporcional al cubo de la relación de velocidad, aumentando exponencialmente.
Esta relación exponencial significa que incluso reducciones mínimas en la velocidad pueden resultar en disminuciones sustanciales en el consumo de energía. Por ejemplo, reducir la velocidad de un ventilador en solo un 20% puede llevar a una reducción en el consumo de energía de casi un 50%.
En los sistemas HVAC, la capacidad de controlar con precisión la velocidad al combinar VFD y motores PM permite a los operadores aprovechar al máximo el potencial de las leyes de afinidad. Este enfoque personalizado no solo optimiza el uso de la energía, sino que también mejora la eficiencia general y la longevidad del sistema, lo que se traduce en un ahorro de costes y una reducción de la huella de carbono en el medio ambiente.
Una tecnología en ascenso
El potencial ofrecido por los motores PM ha sido conocido durante décadas, pero tradicionalmente han sido una opción costosa debido a costos comparativamente más altos y la necesidad de dispositivos de retroalimentación de velocidad (también conocidos como encoders) para un control efectivo. Ahora, con avances en los algoritmos del control de motores, el VFD puede controlar el motor PM sin el encoder, reduciendo así los costos.
A medida que los costos asociados a la fabricación e implementación de la tecnología de motores PM continúan disminuyendo, estos motores se están convirtiendo en una opción más viable para su uso generalizado en la industria de la climatización.
Es importante destacar que esta reducción de costos no compromete la calidad ni la eficiencia, sino que hace que la tecnología sea accesible para una gama más amplia de aplicaciones, promoviendo la adopción de tecnologías más ecológicas. La asequibilidad, combinada con características de rendimiento superiores, hace que los motores PM sean una opción cada vez más atractiva para los sistemas HVAC modernos.
Este cambio no solo apoya los objetivos globales de conservación de energía, sino que también se alinea con los intereses económicos de las empresas y los consumidores que buscan reducir los costos energéticos y mejorar la fiabilidad del sistema.