Un ventilador EC cuesta bastante más que el equivalente de CA, y el argumento comercial es siempre el ahorro de energía. Que ese argumento sea válido depende casi por completo de un dato que el folleto nunca incluye: cuántas horas al año funciona realmente el ventilador y con qué proporción de su capacidad máxima.
EC —conmutado electrónicamente— significa un motor de CC sin escobillas y de imanes permanentes, con la electrónica de accionamiento integrada en el motor. CA aquí significa un motor de inducción convencional, que funciona a velocidad fija o se alimenta mediante un variador de frecuencia independiente.
Eficiencia a plena carga y la diferencia a carga parcial, que importa más
A plena carga, la diferencia es real, pero no espectacular. Un motor de inducción bien fabricado, en los tamaños utilizados para ventiladores, suele situarse entre los setenta y muchos y los ochenta y muchos por ciento; un motor EC de la misma potencia nominal suele situarse entre los ochenta y muchos y los noventa y pocos. Por sí sola, esa diferencia rara vez justifica la prima de precio.
La diferencia aumenta a carga parcial. La eficiencia de un motor de inducción cae bruscamente por debajo de aproximadamente la mitad de su carga nominal, y las pérdidas de un variador de frecuencia se suman a ella. Un motor EC conserva gran parte de su eficiencia hasta velocidades bajas porque la conmutación es electrónica y el rotor lleva imanes permanentes en lugar de corrientes inducidas.
Esto es importante porque los sistemas de ventilación pasan la mayor parte de su vida a carga parcial. Un ventilador dimensionado para un día de condiciones de diseño que ocurre unas pocas veces al año funciona al 40–70% de su capacidad durante el resto del tiempo. Si un sistema modula, la comparación con EC debe hacerse a las velocidades que realmente mantiene, no a velocidad máxima.
Calcular el periodo de amortización con honestidad
El cálculo necesita cuatro datos, y los compradores suelen disponer solo de dos:
- Horas de funcionamiento al año. El funcionamiento continuo supone aproximadamente 8,760 horas; un ventilador de un edificio con un solo turno puede funcionar 2,500 horas.
- El perfil de velocidad. No la velocidad media, sino la distribución. La potencia del ventilador varía con el cubo de la velocidad, por lo que el tiempo a baja velocidad contribuye muy poco al consumo y el tiempo a velocidad máxima domina el resultado.
- La tarifa eléctrica del sitio. El mismo ventilador se amortiza en un tercio del tiempo en un mercado con tarifas altas que en uno subvencionado.
- La diferencia de precio del modelo específico, no un porcentaje genérico.
Como orientación aproximada: los ventiladores de funcionamiento continuo con una modulación de velocidad real en un mercado con tarifas moderadas o altas suelen alcanzar la amortización en un plazo de dos a tres años. Los ventiladores de velocidad fija que funcionan un par de miles de horas al año con frecuencia nunca llegan a amortizarse durante la vida útil del equipo.
Qué más cambia con EC
El control es más sencillo. La velocidad se ordena mediante una señal de 0–10 V o una entrada digital directamente al motor, por lo que no se necesita un panel de accionamiento independiente, refrigeración del armario del variador ni límites de longitud del cable del motor asociados a la conmutación del variador. En una pared de ventiladores con una docena de ventiladores, eliminar una docena de variadores supone un ahorro real tanto en costes como en espacio del panel.
El comportamiento frente a los armónicos también es diferente. Varios VFD conectados a una alimentación inyectan armónicos que a veces requieren mitigación; los motores EC tienen sus propias características del lado de la alimentación, que deben comprobarse, aunque generalmente se gestionan a nivel de la unidad.
Tres casos en los que CA sigue siendo la mejor opción
- Temperatura ambiente elevada en el motor. La electrónica de accionamiento EC se encuentra dentro del motor y tiene su propio límite de temperatura. En corrientes de aire calientes —extracción de cocinas, cierta extracción de procesos—, un motor de inducción montado fuera de la corriente de aire es más robusto, y los imanes permanentes también pierden flujo a temperaturas elevadas.
- Velocidad fija y pocas horas de funcionamiento. La ausencia de modulación implica que no existe ventaja a carga parcial, y pocas horas significan poco que recuperar. La prima simplemente se paga sin recuperarse.
- Ubicaciones remotas con servicio electrónico limitado. Un motor de inducción puede rebobinarse casi en cualquier lugar. Un controlador EC averiado normalmente implica sustituir el conjunto del motor, y los plazos de entrega de un modelo específico pueden ser largos.
Cuando un ventilador modula, funciona muchas horas y se encuentra en un ambiente normal, EC suele ser la recomendación directa. Cuando falta cualquiera de esas tres condiciones, debe realizarse el cálculo antes de darlo por sentado.