CAD puede ayudar a cumplir los estándares de eficiencia para motores eléctricos

Brian Casey, director ejecutivo de tecnología de estator de PCB ECM | 09 de mayo de 2023

Con la mirada puesta en la sostenibilidad, el organismo rector está introduciendo gradualmente Estándares Mínimos de Rendimiento Energético (MEPS) para motores. Esto se debe en gran medida a que los ocho mil millones de motores eléctricos actualmente en uso en la Unión Europea consumen casi el 50 por ciento de toda la electricidad que produce la región, según datos de la UE.

Reducir ese sumidero de energía a través de la regulación es un objetivo obvio para los responsables políticos europeos que buscan una red eléctrica más respetuosa con el medio ambiente. La regulación resultante ha llevado a las empresas a buscar soluciones para adaptar los productos a las nuevas reglas de desempeño. Como ocurre con muchos desafíos comerciales, la solución para una transición rápida a millones de motores eléctricos altamente eficientes radica en el diseño.

Antes de profundizar en esto, se necesitan algunos antecedentes sobre el régimen de reglas de la UE. En 2019, el Parlamento Europeo aprobó una legislación de “ecodiseño” con un marco para la introducción gradual de requisitos mínimos de eficiencia de motores eléctricos basados ​​en las clases IE1 (eficiencia estándar) a IE4 (eficiencia súper premium) de la Comisión Electrotécnica Internacional. Estas nuevas normas MEPS tienen un amplio alcance (cubren todo, desde electrodomésticos hasta aire acondicionado industrial) y se aplican a motores con un rango de potencia de 0,12 kW a 1000 kW.

En julio de 2023, la UE se convertirá en la primera región del mundo en hacer obligatoria la clase de eficiencia IE4 para algunas categorías de motores eléctricos. En total, la Unión Europea espera que este marco borre 40 millones de toneladas de emisiones de CO2 al año. Además, la UE proyecta que sus regulaciones de motores de diseño ecológico ahorrarán a los hogares europeos 22 mil millones de dólares en costos de energía al generar 110 TWh de ahorro de energía anual para 2030. Esto último equivale al consumo anual de electricidad de los Países Bajos.

Para poner esto en contexto, simplemente usando motores más eficientes, la UE puede ahorrar tanta energía como la que actualmente utiliza anualmente su séptima economía más grande. Todas estas son buenas noticias para el medio ambiente, los países de la UE y sus ciudadanos. Aun así, sigue existiendo un enigma. ¿Cómo convierten los fabricantes mundiales de productos electrónicos cientos de líneas de productos con motores eléctricos que cumplen con los estándares de diseño ecológico de la UE?

Parte de la respuesta radica en aceptar que el status quo (usar motores eléctricos tradicionales disponibles en el mercado) no será suficiente para los fabricantes que venden en Europa. Las máquinas convencionales rara vez alcanzan tasas de eficiencia superiores al 75 por ciento y ofrecen poca o ninguna optimización del diseño. Estas clases de motores eléctricos son voluminosos y ruidosos, y requieren mucha materia prima para producirse. Además, su fabricación y eliminación son costosas y complicadas.

La dependencia continua de esta tecnología obsoleta es la razón principal por la que los sistemas de motores eléctricos absorben el 50 por ciento de la producción eléctrica anual de la UE y representan más del 50 por ciento del consumo mundial de energía. En resumen, la UE (y otras regiones que exigen normas más estrictas de eficiencia de los motores) no pueden resolver los desafíos energéticos del siglo XXI utilizando tecnología de motores de 50 años de antigüedad.

Para los actores comerciales, cumplir con los Estándares Mínimos de Rendimiento Energético (MEPS) de la Unión Europea requerirá la capacidad de crear motores eléctricos de mejor rendimiento, diseñados a medida y que puedan producirse de manera sostenible. Como startup, el enfoque de ECM PCB Stator Technology para satisfacer esta necesidad se reduce a dos cosas: tecnología de motor avanzada y CAD.

En el aspecto tecnológico, ECM ha desarrollado motores eléctricos con placas de circuito impreso (o estator de PCB). El estator PCB reemplaza los devanados de cobre que se encuentran en las máquinas eléctricas convencionales con un estator ultradelgado. Los motores eléctricos que incorporan estatores de placa de circuito impreso de ECM son más pequeños, un 70 % más ligeros, alcanzan eficiencias de hasta el 96 por ciento y utilizan hasta un 80 por ciento menos de materias primas que las máquinas convencionales.

ECM combina esta ciencia del estator de PCB con su plataforma CAD PrintStator. Esto permite a los innovadores establecer especificaciones dimensionales y de rendimiento precisas para crear soluciones de motores eléctricos personalizadas integradas con la tecnología patentada PCB Stator. Por ejemplo, si un fabricante europeo de lavadoras necesita un motor eléctrico de 1,62 caballos de fuerza que alcance una eficiencia del 94% y se ajuste a un factor de forma exacto, se puede diseñar a través del software.

Para ampliar estos beneficios, ECM ofrece PrintStator como producto SaaS. Esto permite a los innovadores de la UE y de otras regiones imprimir motores de estator con placas de circuito impreso personalizados en cualquier parte del mundo a través de instalaciones de fabricación de PCB existentes. Aquí existe un beneficio compuesto al requerir menos energía y menos materiales para crear motores eléctricos más eficientes.

ECM está trabajando con varias empresas de fabricación globales para incorporar soluciones de estator de PCB diseñadas por PrintStator en dispositivos comerciales e industriales que cumplan con los estándares mínimos de rendimiento energético para motores de la UE.

La adopción de tecnología de placas de circuito impreso y CAD a través de SaaS puede ser un medio eficaz para que los reguladores de la Unión Europea y los productores del sector privado resuelvan un desafío común. Es decir, modernizar el continente con motores eléctricos más eficientes que reduzcan la contaminación, creen una red eléctrica sostenible y ahorren a los hogares europeos miles de millones de euros en costos de energía.

Más información sobre formatos de texto