REVISTA DE INGENIERIA DYNA

En todos los sectores industriales se realizan esfuerzos para mejorar el rendimiento y la fiabilidad de la maquinaria empleada, todo ello con la finalidad de ofrecer un mejor servicio al cliente. Una tecnología que va a generar nuevas expectativas es la del motor de corriente alterna de imanes permanentes, un motor que representa cada vez más una alternativa interesante frente a los motores de inducción o de jaula de ardilla tan omnipresentes en la actualidad. Rick Munz del fabricante Regal evalúa sus ventajas.

Los motores de imanes permanentes no son del todo nuevos; los servomotores de altas prestaciones se basan en el mismo concepto. No obstante, los servomotores son muy costosos, y lo que es novedoso es la clase de motores de corriente alterna sin escobillas o de imanes permanentes que están emergiendo.

Hasta ahora, los motores de inducción han cumplido el cometido de accionar equipos como bombas, ventiladores, compresores, transportadores y maquinaria de producción, mientras que los servomotores se emplean cuando las prestaciones exigidas justifiquen el coste adicional. Los motores de imanes permanentes tienden un puente entre estos dos extremos del espectro.

Los motores de imanes permanentes usan imanes de ferrita adheridos al rotor y normalmente ofrecen unas prestaciones 25% mayores que los motores de inducción convencionales, tanto en rendimiento energético como en densidad de potencia (relación potencia-volumen). Cuando se usan imanes de neodimio de alta capacidad, las prestaciones son 50%-100% superiores a las de los motores de inducción.

Los motores síncronos de imanes permanentes giran sincronizados con la frecuencia de alimentación, a cualquier par hasta el máximo del motor. Los motores síncrono de imanes permanentes trifásicos están permanentemente excitados, por lo que responden muy bien a las variaciones de carga. Tienen también una buena capacidad para las sobrecargas, por lo que son de construcción robusta y de bajo mantenimiento.

Los motores síncronos de imanes permanentes incorporan un regulador electrónico que efectúa la conmutación de la corriente para arrancar el motor y regular también el par de salida. Aunque el control supone un coste adicional, aporta una regulación similar a la servorregulación que los motores de inducción no tienen.

Las ventajas del motor síncrono de imanes permanentes frente al motor de inducción pueden resumirse así: mejor rendimiento, regulación de velocidad más precisa, mayor densidad de potencia y temperatura de trabajo reducida (con la consiguiente mayor vida útil para los rodamientos y el aislamiento).

En el motor síncrono de imanes permanentes, el rotor gira exactamente a la misma velocidad que el campo magnético generado por los devanados del estátor, mientras que un motor de inducción tiene normalmente un deslizamiento de 1%-3%. Este sincronismo contribuye a mejorar las prestaciones dinámicas y la regulación de la velocidad.

Otra ventaja del motor síncrono de imanes permanentes es que normalmente tiene una gama de velocidades más amplia que la del motor de inducción. En general, los motores síncronos de imanes permanentes tienen una gama de velocidades con una relación de 20:1 sin realimentación, y una relación de 2 000:1 en bucle cerrado. No obstante, la selección del sistema de accionamiento influye también en la gama de velocidades, por lo que ha de considerarse cada caso individualmente.

Las pérdidas del motor síncrono de imanes permanentes son aproximadamente 15%-20% menores que las del motor de inducción. Dependiendo del tamaño del motor, del precio de la energía eléctrica y del ciclo de trabajo, el usuario puede llegar a amortizar el coste suplementario del motor síncrono de imanes permanentes en un periodo de 3-15 meses.

Aplicaciones

Los motores síncrono de imanes permanentes están indicados para prácticamente cualquier aplicación en las que se emplee un motor de inducción, y muchas aplicaciones en las se emplee un servomotor grande, y muy costoso. En situaciones en las que el rendimiento del motor sea un factor de importancia primaria, las aplicaciones de velocidad variable con cargas centrífugas como las de los ventiladores y las bombas son un objetivo muy interesante.

En muchos casos, la sustitución de un motor de inducción por un motor síncrono de imanes permanentes puede eliminar la necesidad de tener determinados elementos -correas, cadenas o reductores- en el tren cinemático, por lo que se podrá incrementar el rendimiento total del sistema, además de reducir el coste inicial de la inversión, el tiempo de montaje y las necesidades de mantenimiento.

Los motores síncronos de imanes permanentes se construyen generalmente para poder sustituir directamente los motores de inducción IEC y NEMA, lo que permite a los usuarios cambiar con facilidad a motores eléctricos modernos, fiables, de alto rendimiento y de bajo mantenimiento. Con los precios de la energía en aumento, los operadores de plantas industriales están optando por motores síncronos de imanes permanentes.