Todo lo que tienes que saber acerca del nuevo Reglamento (UE) 2019/1781 sobre motores de alta eficiencia que entra en vigor este 1 de julio

Es un tema muy interesante, a juzgar por el éxito de nuestro webinar gratuito para clientes Eficiencia energética en el arranque motor, celebrado el pasado 9 de junio. Y es que no es para menos: la nueva normativa sobre motores de alta eficiencia entra en vigor este 1 de julio, un punto de inflexión primordial también en de los objetivos de la Agenda 2030.

La Agenda 2030 es un programa firmado por los integrantes de la ONU para alcanzar ambiciosos retos de Desarrollo Sostenible. En este marco, el Parlamento Europeo impulsó esta nueva normativa en motores para cumplir los objetivos de reducción de dióxido de carbono (CO2).  El hecho objetivo relacionado con esto es que los motores consumen en torno al 70% de energía de la industria.

Como bien saben quienes se dedican a esto, la búsqueda de motores más eficientes es constante. En este sentido, accionar un motor mediante un variador de velocidad (VSD) para lograr la ansiada eficiencia no está exento de cierta problemática que ya analizamos en su día. En este artículo técnico que te presentamos hoy, nuestro compañero Esteban García Montoro, Responsable del Área de Negocio de Automatización Industrial de Grupo Elektra, te cuenta todo lo que necesitas saber acerca de la nueva reglamentación europea sobre motores eléctricos, y en el modo en que afecta a su relación con los variadores de velocidad.

La Agenda 2030 es el marco de actuación en materia de clima y energía de Naciones Unidas. En el marco de la Unión Europea, supone una serie de metas y objetivos políticos durante el periodo 2021-2030.

1.- Objetivos clave para 2030

• Al menos un 40% de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (con respecto a 1990).
• Al menos un 32% de cuota de energías renovables.
• Al menos un 32,5% de mejora de la eficiencia energética.

El reglamento actual es el Reglamento (CE) nº 640/2009, en el que se establecen los requisitos de diseño ecológico para los motores eléctricos y los variadores de velocidad de conformidad con la Directiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo, pero la comisión relativa al Plan de Trabajo sobre Diseño Ecológico (Com(2016)773) estableció como prioritario la revisión del Reglamento (CE) nº 640/2009, entre otros documentos.

Es por ello que en octubre de 2019 entró en vigor el Reglamento (UE) 2019/1781 de conformidad con la misma directiva ya citada, que derogaba el anterior. Este reglamento aún tiene más modificaciones a fecha de hoy, ya que en febrero de 2021 entró en vigor el Reglamento (UE) 2021/341 por el cual se modificaba entre otros Reglamentos el (UE) 2019/1781. En este artículo técnico se tiene en cuenta esta última modificación.

2.- Ámbitos de la nueva regulación

• Aplica en motores eléctricos de inducción marcados para operar a 50 Hz, 60 Hz o 50/60 Hz con tensión senoidal (alterna), que:
  • Sean de 2, 4, 6 u 8 polos.
  • Tensión de trabajo nominal UN mayor que 50 V y menor o igual a 1000 V.
  • Potencia nominal PN de 0,12kW a 1000kW en servicio continuo (significa que el motor puede funcionar de manera continua a la potencia nominal ,con un incremento de temperatura menor o igual que el especificado por la clase de aislamiento del mismo, es decir, S1, S3 >=80 % o S6 >=80 %.
  • Están marcados para trabajar en un arrancador directo a línea (DOL), aunque también pueden trabajar con variador de frecuencia.
• No aplica en motores con escobillas, conmutadores, anillos rozantes o cualquier conexión eléctrica del rotor; normalmente descritos como motor multivelocidad y motores con una tensión nominal superior 1000V.

3.- El reglamento se va a implementar en dos fases:

3.1.- 1ª Fase: a partir del 1 de julio de 2021

3.1.1.- Motores eléctricos

Siguiendo las directrices EU MEPS (European- Minimum Energy Performance Standard):

1. La eficiencia energética de los motores trifásicos con una potencia nominal igual o superior a 0,75 kW, e igual o inferior a 1 000 kW, con 2, 4, 6 u 8 polos, que no sean motores de seguridad aumentada “Ex eb”, corresponderá al menos al nivel de eficiencia IE3 de acuerdo a las tablas del reglamento.
2. La eficiencia energética de los motores trifásicos con una potencia nominal igual o superior a 0,12 kW e inferior a 0,75 kW, con 2, 4, 6 u 8 polos, que no sean motores de seguridad aumentada “Ex eb”, corresponderá al menos al nivel de eficiencia IE2 de acuerdo a las tablas del reglamento.

• Aplica a motores eléctricos:
  • Motores trifásicos de una sola velocidad de 50Hz, 60Hz y 50/60 Hz y clase de servicio S1, S3 >=80 % o S6 >=80 %.
  • Motores Ex con los tipos de protección Ex db, EX db eb, Ex ec, Ex tb, EX tc.
  • Motores freno que sean externos.
  • Motores (TEAO) totalmente cerrados, ventilados por la aplicación.

• No aplica a:
  • Motores destinados a la minería conforme Directiva (UE) 2014/34 EU.
  • Motores Atex Ex eb conforme Directiva (UE) 2014/34 EU.
  • Motores (TENV), totalmente cerrados y no ventilados.

3.1.2.- Variadores de velocidad (VSD)

A partir del 1 de julio de 2021, los variadores de velocidad entrarán en el ámbito del reglamento europeo. Las pérdidas de potencia de los variadores de velocidad preparados para funcionar con motores en esta gama de potencias no superarán las pérdidas de energía máximas correspondientes a la clase de rendimiento IE2.

• Aplica a:
  •  Variadores de velocidad trifásicos estándar (con puente de diodos) con un rango de tensión nominal entre 100 y 1000V y una potencia nominal de 0,12 a 1000kW y una única salida.
•  No aplica a:
  • Variadores baja tensión de CA:
    • Regenerativos.
    • Bajos en armónicos (THD<10%).
    • Con varias salidas de motor.
    • Monofásicos.
    • Armarios de variación creados con módulos que cumplen los requisitos.
  • Variadores de media tensión.
  • Variadores de corriente continua.
  • Variadores de tracción.

3.2.- 2ª Fase: a partir del 1 de julio de 2023

3.2.1.- Motores eléctricos

1. La eficiencia energética de los motores de seguridad aumentada “Ex eb” con una potencia nominal igual o superior a 0,12 kW e igual o inferior a 1 000 kW, con 2, 4, 6 u 8 polos, y los motores monofásicos con una potencia nominal igual o superior a 0,12 kW, corresponderá al menos al nivel de eficiencia IE2 de acuerdo a las tablas del reglamento.

1. La eficiencia energética de los motores trifásicos que no sean motores-freno, motores de seguridad aumentada “Ex eb” u otros motores protegidos contra la explosión, con una potencia nominal igual o superior a 75 kW e igual o inferior a 200 kW, con 2, 4 o 6 polos, corresponderá al menos al nivel de eficiencia IE4 de acuerdo a las tablas del reglamento,

• Aplica a:
  • Motores trifásicos 50Hz, 60Hz, 50/60 Hz de 2, 4 y 6 polos de una velocidad entre 75 y 200 kW han de ser IE4 que no dispongan de freno, no sean EX b seguridad ampliada u otros motores de zona explosivas.
  • Motores destinados a la minería conforme Directiva (UE) 2014/34 EU.
  • Motores (TENV), totalmente cerrados y no ventilados.

• No aplica a:
  • Motores destinados a la minería conforme Directiva (UE) 2014/34 EU.
  • Motores (TENV), totalmente cerrados y no ventilados.

• Aplica a motores eléctricos:
  • Motores trifásicos Ex de una sola velocidad con tipo de protección Ex eb.
  • Motores monofásicos de una sola velocidad.

• No aplica a:
  • Motores destinados a la minería conforme Directiva (UE) 2014/34 EU.
  • Motores (TENV), totalmente cerrados y no ventilados.

3.2.2.- Exenciones

Existen exenciones en el caso de motores asíncronos, los cuales por prestaciones podrían ser objeto del reglamento debido a su construcción o características, y sin embargo han quedado fuera de la norma. Estas son las principales exenciones:

• Los motores totalmente integrados en un producto, que no se puedan someter a ensayo de forma independiente.
• Los motores con un variador de velocidad (VSD) integrado, o que solo se puede usar con un VSD.
• Los motores con freno integrado que sea parte esencial del motor.
• Los motores diseñados expresamente y especificados para funcionar exclusivamente:

• En altitudes superiores a los 4.000 metros por encima del nivel del mar.
• En lugares donde la temperatura del aire ambiente superior a 60 °C.
• A una temperatura máxima de funcionamiento superior a 400 °C.
• En lugares donde la temperatura del aire ambiente sea inferior a 30°C.
• En condiciones en las que la temperatura del agua del refrigerante en la entrada de un producto sea inferior a 0 °C o superior a 32 °C.
• Los motores diseñados expresamente para funcionar totalmente sumergidos en un líquido.
• Los motores que cumplan los requisitos específicos de seguridad de las instalaciones nucleares, artículo 3 de la Directiva 2009/71.
• Los motores diseñados expresamente y certificados para su uso en minería, Directiva 2014/34/ UE.
• Los motores con conmutadores mecánicos.
• Los motores totalmente cerrados no ventilados (TENV).

Hay que destacar que ciertas características se contemplan de manera exclusiva: es decir, si un motor asíncrono tiene un rango de temperatura de trabajo de -60ºC a -35ºC estaría exento, pero si ese mismo motor tuviera un rango de temperatura de -60ºC a +35ºC o de -30ª a 35ºC sí que entran, pues han de cumplir con el reglamento por ser susceptibles de funcionar dentro del rango que contempla el reglamento.

Otra exención que recoge la norma es en lo que se refiere al suministro de motores como repuestos. En este caso se permite para los motores introducidos en el mercado antes del 1 de julio de 2029 como sustitutos de motores idénticos integrados en productos introducidos en el mercado antes del 1 de julio de 2021 -contemplados en la fase 1 punto 1-, y motores contemplados en la fase 2 antes del 1 de julio de 2023 -punto 1- y comercializados específicamente como tales. Es decir, se ha de informar en su documentación indicando “motor destinado a ser utilizado exclusivamente como pieza de recambio para …”.

Nuestra recomendación respecto a este punto sería que siempre que se pueda se utilice un motor de mismas dimensiones y misma carcasa, pero que cumpla con el reglamento, ya que tendrá mejor clasificación energética IE.

4.- Anexo: Preguntas de interés

4.1.- ¿Cómo se determina el nivel de eficiencia de los motores?

La eficiencia energética de los motores, expresada en clases de eficiencia energética internacionales (IE), se establece en unas tablas según los diferentes valores de la potencia nominal de salida del motor (PN), a 50 Hz o 60 Hz. Las clases IE se determinan a potencia nominal de salida (PN) y a tensión nominal (UN) para un funcionamiento a 25 ºC de temperatura ambiente.

En el gráfico adjunto se puede observar un ejemplo de representación de dichas tablas.

En el caso de los variadores de velocidad, la eficiencia energética se expresa en clases de eficiencia energética internacionales (IE), y se determina sobre la base de las pérdidas de energía, de la manera que se indica a continuación: las pérdidas de energía máximas de la clase IE2 son un 25 % inferiores al valor de referencia que figura en la tabla del reglamento. 

4.2.- ¿Dónde puedo informarme de la clasificación de los motores?

• En la ficha técnica o el manual de instrucciones proporcionados junto con el motor.
• En la documentación técnica a efectos de la evaluación de la conformidad contemplada.
• En los sitios web de libre acceso del fabricante del motor, de su representante autorizado o del importador
• En la ficha técnica proporcionada junto con los productos en los que está incorporado el motor.

4.3.- ¿Dónde puedo informarme de la clasificación de un variador de velocidad?

• En la ficha técnica o el manual de instrucciones proporcionados junto con el variador de velocidad; en la ficha técnica o el manual de instrucciones suministrados junto con el variador de velocidad, o que disponga de un enlace de internet a dicha información; además, podrá facilitarse un código QR con un enlace a la información.
• En la documentación técnica a efectos de la evaluación de la conformidad.
• En los sitios web de libre acceso del fabricante, de su representante autorizado o del importador.
• En la ficha técnica proporcionada junto con los productos en los que está incorporado el variador.

4.4.- ¿Cómo puedo saber que un motor o un variador fabricado a partir del 1 de julio de 2021 está exento?

Uno de los puntos que establece la regulación son los requisitos de información. En caso de que se indique que está exento de los requisitos de eficiencia se ha de indicar el motivo concreto por el que se lo considera exento.

Para acabar no queremos dejar de comentar que elegir un motor altamente eficiente y un variador es el primer paso para la eficiencia de la máquina o la solución. Para ello hemos de tener en cuenta la posibilidad de digitalizar el proceso, de manera que podamos recoger datos, contextualizarlos y tomar decisiones informadas. De esta manera podremos crear un círculo virtuoso donde a partir de productos eficientes ir mejorando su comportamiento o implementando medidas, como por ejemplo mantenimientos que mejoren progresivamente la eficiencia del conjunto.