Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 7
mecánica y la tasa de la potencia mecánica suministrada a la potencia eléctrica
consumida durante la operación se llama la eficiencia del motor, h motor . Por
consiguiente, la potencia eléctrica consumida por el motor y la potencia mecánica
(la flecha) suministrada al compresor están relacionadas por (Fig. 7-76)
W # eléctrica W # comp>h motor (7-92)
W eléctrica
h motor
W flecha
Por ejemplo, si se supone que no existen pérdidas de transmisión, un motor
que tiene una eficiencia de 80 por ciento demandará 1/0.8 1.25 kW de
potencia eléctrica por cada kW de potencia entregado por la flecha al compresor,
mientras que un motor con una eficiencia de 95 por ciento demandará
sólo 1/0.95 1.05 kW para entregar 1 kW. Por lo tanto, cuesta menos operar
los motores de alta eficiencia que sus contrapartes estándar, pero normalmente
también cuesta más su compra. Sin embargo, los ahorros de energía recuperan
la disparidad del precio durante los primeros años. Esto es especialmente cierto
para compresores grandes que operan más de un turno regular. La potencia
eléctrica ahorrada gracias a que se ha reemplazado el motor estándar con eficiencia
h estándar por otro de alta eficiencia con eficiencia h eficiente , se determina
W # eléctrica,ahorrada W #
W # eléctrica, estándar W # eléctrica,eficiente
comp 11>h estándar 1>h eficiente 2
(7-93)
1Potencia nominal21Factor de carga2 11>h estándar 1>h eficiente 2
donde la potencia nominal es la del motor indicada en su placa (la potencia que
el motor entrega a carga plena) y el factor de carga es la fracción de la potencia
nominal a la que el motor normalmente opera. Entonces, los ahorros de energía
anuales resultantes de reemplazar un motor tipo estándar por otro de alta eficiencia
son
Eficiencia
del motor
h motor
100%
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Potencia eléctrica
consumida por kW
de potencia mecánica
(en flecha) de salida
W eléctrica = W flecha /h motor
1.00 kW
1.11
1.25
1.43
1.67
2.00
2.50
3.33
5.00
10.00
FIGURA 7-76
La energía eléctrica consumida por un
motor es inversamente proporcional a su
eficiencia.
Ahorros de energía W # eléctrica,ahorrada horas anuales de operación (7-94)
Las eficiencias de los motores empleados para impulsar compresores están
entre aproximadamente 70 por ciento y más de 96 por ciento. La parte de
energía eléctrica no convertida a mecánica se convierte en calor. La cantidad
de calor generado por los motores puede alcanzar niveles altos, sobre todo a
carga parcial, y puede causar sobrecalentamiento si no se disipa eficazmente.
También es posible que cause que la temperatura del aire en el cuarto del
compresor suba a niveles indeseables. Por ejemplo, un motor de 100 kW con
90 por ciento de eficiencia genera tanto calor como un calentador de resistencia
de 10 kW en un espacio confinado del cuarto de compresores y contribuye
en gran medida a la calefacción del aire de esa área. Si este aire caliente no
es ventilado apropiadamente y el aire en el compresor es impulsado desde el
interior del cuarto, el desempeño del dispositivo también disminuirá, como se
explica después.
Las consideraciones importantes en la selección del motor para un compresor
son el perfil de operación del compresor (es decir, la variación de la carga
con el tiempo), y la eficiencia del motor en condiciones de carga parcial. La
eficiencia de la carga parcial de un motor es tan importante como su eficiencia
a carga completa si se espera que el compresor opere a carga parcial durante
una porción significativa del tiempo total de funcionamiento. Un motor típico
tiene una curva de eficiencia casi plana entre carga media y carga completa, y
normalmente la eficiencia máxima está en aproximadamente 75 por ciento de
carga. Por abajo de media carga, la eficiencia baja bastante escarpadamente,
por lo tanto la operación inferior a 50 por ciento de carga debe evitarse tanto
como sea posible. Por ejemplo, la eficiencia de un motor puede caer de 90