I.Estudios

Artículo 7:

"Motors Efficiency Estimation and Its Evaluation In Energy Analysis"

AUTORES: Doctor Cristian Cárdenas y Doctor Vitelio E. Silva 

ABSTRACT:

Efficiency in motors has always played an important role in energy analysis in industry. Their importance is dramatic as motors account for about 50% to 60% of the energy used by industries. Particularly considering that energy costs generate a high impact over profitability in the industry sector. However, several studies have demonstrated how different can be the approach and subsequently the results from energy analysis, depending on how the efficiency motor is estimated. Actually, some changes have been identified in European standards (IEC 34-2) in order to improve the accuracy level obtained, requested and finally offered to the industry within efficiencies motor standards. Meanwhile, other studies have demonstrated the convenience of American standards (IEEE 112 and National Electric Manufacturers Association - NEMA) related to actual values of efficiencies, and compared with other standards available and generally accepted world-wide.

Due to the high relevance of motor efficiency estimation over energy analysis, this work includes a new pragmatic approach, based on previous analysis related to the most accurate standard, generally accepted in the industry. It develops a way of estimating the efficiency of the motor according to its size (in hp) and its rpm. The procedure shows very accurate efficiency value for that motor (under certain standard conditions), required for motors energy management analysis.

One of the main advantages offered by this approach is that it gives a reliable and quick estimation of motors efficiencies, available for the analysts with little data gathering. Most importantly, the results are in excellent agreement with American standards references.

In addition, we present with our findings, and using extrapolation techniques, 3-dimensional efficiencies surfaces to show and justify, the best working conditions.

Finally, a brief background and an example of energy analysis for a motor replacement is presented, based on the cost savings obtained due to a difference in the motors efficiency level in its design.

Keywords: Motor Efficiency, International Efficiency Standards, Motor Size, RPM, Curves Adjustment, Least-Squares Technique, NEMA, IEEE 112, IEC 34-2, MotorMaster.

 

RESUMEN:

La eficiencia en motores ha jugado un rol importante en los análisis de usos de la energía en la industria. Su importancia es dramática tomando en cuenta que del 50% al 60% de la energía en la industria, es suministrada por motores. Esto es fundamental porque el costo de la energía genera un alto impacto en los beneficios de la industria. Sin embargo, varios estudios han demostrado que tan diferentes pueden ser los resultados de diversos enfoque de análisis de energía, dependiendo de como es estimada la eficiencia de los motores. Efectivamente algunos cambios han sido identificados en el estándar europeo (IEC 34-2) para mejorar el nivel de precisión obtenido y requerido por la industria, siguiendo los estándares de eficiencia. Otros estudios han demostrado ciertas ventajas para los estándares americanos (IEE 112 y NEMA: National Electric Manufacturers Association) con respecto a los valores de eficiencia de otros estándares conocidos a nivel mundial.

Debido la preponderancia de la eficiencia de los motores sobre los análisis de energía, este trabajo introduce un nuevo paradigma basado en análisis previos, relacionados con una mayor precisión. Este desarrolla un procedimiento para estimar eficiencia de acuerdo con su tamaño (en HP) y su rpm (revoluciones por minutos). Este enfoque muestra mucha precisión en los valores de eficiencia (bajo ciertas condiciones), requeridos para el análisis del manejo de la energía en motores.

Una de las principales ventajas ofrecidas por este enfoque es una rápida y confiable estimación de la eficiencia de motores, disponible para los analistas con poca información recolectada. Y mas importante aún, los resultados están en concordancia con los estándares americanos.

Adicionalmente, presentamos en nuestros resultados el uso de una técnica de extrapolación para la eficiencia en superficies tridimensionales para mostrar y justificar las mejores condiciones de trabajo.

Finalmente, presentamos brevemente, para el reemplazo de motores, los fundamentos y un ejemplo de análisis de energía, basado en los costos que se reducen debido a la diferencia en los niveles de eficiencia del motor dado su diseño.