Desarrollo de un simulador de eficiencia energética para la evaluación de proyectos de sustitución de motores de inducción de eficiencia estándar por motores de inducción de alta eficiencia

RESUMEN En el presente proyecto de tesis, se expone el desarrollo de un simulador de eficiencia energética de motores de inducción, el cual se compone de dos elementos principales: un Hardware y un Software. El desarrollo del Hardware tiene por finalidad la obtención de parámetros eléctricos del motor de eficiencia estándar a evaluar, con el objeto de enviarlos al Software mediante una comunicación serial. El Software tiene la función de recibir esta información y procesarla para calcular el factor de carga, la eficiencia a la cual opera el motor evaluado y su consumo, así como calcular el consumo de un motor propuesto de alta eficiencia, con el objeto de estimar el ahorro energético que se espera obtener por la sustitución del motor evaluado por el motor propuesto. Para el desarrollo del Hardware se utilizó como elemento principal una placa de Arduino DUE, mientras que para el desarrollo del Software se utilizó el entorno Visual Studio 2019, basado en el lenguaje de programación C#. El desempeño del Simulador se probó en un motor de 15 HP de una máquina troqueladora de una empresa ubicada en la ciudad de Cuernavaca, Morelos. Los resultados del simulador mostraron que el motor actual trabaja a un factor de carga del 31% y a una eficiencia del 84%, proponiendo el simulador un motor de alta eficiencia de reemplazo de 7.5 HP, estimándose con esta acción un ahorro energético de 1,743 kWh al año. Con la finalidad de comprobar la incertidumbre de la medición del Hardware del simulador, se utilizó en la prueba mencionada el analizador de redes Dranetz Power Visa, obteniéndose los siguientes errores relativos máximos: 1.7% en la medición de tensión, 12.8% en la medición de corriente y 6.2% en la medición del factor de potencia.

ABSTRACT In this thesis project, the development of an induction motor energy efficiency simulator is exposed, which is made up of two main elements: Hardware and Software. The purpose of the hardware development is to obtain the electrical parameters of the standard efficiency motor to evaluate, in order to send them to the Software through serial communication. The Software has the function of receiving this information and processing it to calculate the load factor, the efficiency at which the evaluated motor operates and its consumption, as well as to calculate the consumption of a proposed high-efficiency motor, in order to estimate the energy savings expected to be obtained by replacing the evaluated motor with the proposed motor. For the development of the Hardware, an Arduino DUE board was used as the main element, while for the development of the Software the Visual Studio 2019 environment was used, based on the C # programming language. The performance of the Simulator was tested in a 15 HP motor of a die-cutting machine of a company located in the Cuernavaca City. The simulator results showed that the current motor works at a load factor of 31% and an efficiency of 84%, the simulator proposing a 7.5 HP replacement high-efficiency motor, estimating with this action an energy saving of 1,743 kWh per year. In order to check the measurement uncertainty of the simulator Hardware, the Dranetz Power Visa network analyzer was used in the aforementioned test, obtaining the following maximum relative errors: 1.7% in the voltage measurement, 12.8% in the current measurement and 6.2% in the power factor measurement.